Оборудование для формирования сверхмелких пузырьков и способ его управления
EQUIPMENT FOR FORMING ULTRAFINE BUBBLES AND METHOD FOR CONTROL THEREOF

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к оборудованию формирования сверхмелких пузырьков, которое формирует сверхмелкие пузырьки с диаметрами ниже 1,0 мкм, и к способу его управления.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] В последнее время, разработаны технологии для применения признаков мелких пузырьков, таких как микропузырьки с диаметром микрометрического размера и нанопузырьки с диаметром нанометрического размера. В частности, полезность сверхмелких пузырьков (в дальнейшем также называемых "UFB") с диаметром меньше 1,0 мкм подтверждена в различных областях техники.
[0003] Выложенный патент (Япония) номер 2019-042732 (в дальнейшем называемый "справочным документом 1") раскрывает оборудование, которое формирует UFB посредством приведения жидкости в пленочное кипение с помощью нагревателя.
[0004] Согласно способу, раскрытому в справочном документе 1, быстрое и сильное давление формируется около нагревателя в случае, если образующиеся в результате пленочного кипения пузырьки исчезают. Это может сокращать срок эксплуатации нагревателя. Приведение в действие нагревателя должно управляться эффективно и рационально, чтобы формировать UFB в большом количестве при низких затратах.
Сущность изобретения
[0005] Аспект настоящего изобретения предоставляет оборудование формирования сверхмелких пузырьков, выполненное с возможностью формировать сверхмелкие пузырьки посредством приведения жидкости в пленочное кипение. Здесь, оборудование формирования сверхмелких пузырьков включает в себя модуль обнаружения, который обнаруживает формирование пленочного кипения.
[0006] Дополнительные признаки настоящего изобретения должны становиться очевидными из нижеприведенного описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей пример оборудования UFB-формирования;
[0008] Фиг. 2 является схемой принципиальной конфигурации модуля предварительной обработки;
[0009] Фиг. 3A и 3B являются схемой принципиальной конфигурации модуля растворения и схемой для описания состояний растворения в жидкости;
[0010] Фиг. 4 является схемой принципиальной конфигурации модуля T-UFB-формирования;
[0011] Фиг. 5A и 5B являются схемами для описания подробностей нагревательного элемента;
[0012] Фиг. 6A и 6B являются схемами для описания состояний пленочного кипения на нагревательном элементе;
[0013] Фиг. 7A-7D являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые расширением образующегося в результате пленочного кипения пузырька;
[0014] Фиг. 8A-8C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые сжатием образующегося в результате пленочного кипения пузырька;
[0015] Фиг. 9A-9C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые повторным нагревом жидкости;
[0016] Фиг. 10A и 10B являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые ударными волнами, создаваемых исчезновением пузырька, сформированного посредством пленочного кипения;
[0017] Фиг. 11A-11C являются схемами, иллюстрирующими примеры конфигураций модуля постобработки;
[0018] Фиг. 12A и 12B являются схемами, описывающими схемы размещения подложки слоя элементов;
[0019] Фиг. 13A и 13B являются схемами, иллюстрирующими электрические эквивалентные схемы;
[0020] Фиг. 14A-14C являются схемами, описывающим пример уменьшения разности между потерями на сопротивление межсоединений;
[0021] Фиг. 15A-15D являются графиками, иллюстрирующими взаимосвязь между временем приложения импульса напряжения к нагревателю и изменением температуры около нагревателя;
[0022] Фиг. 16A и 16B являются схемами, иллюстрирующими поперечное сечение около нагревателя;
[0023] Фиг. 17A и 17B являются схемами, иллюстрирующими пример подложки 12 слоя элементов;
[0024] Фиг. 18A и 18B являются схемами, иллюстрирующими конфигурацию модуля T-UFB-формирования и временную диаграмму, применимую к ней;
[0025] Фиг. 19A-19D являются схемами, иллюстрирующими дополнительные конфигурации модуля T-UFB-формирования;
[0026] Фиг. 20A и 20B являются схемами, описывающими нагреватели, которые должны выбираться;
[0027] Фиг. 21 является схемой, описывающей схему выбора нагревателя;
[0028] Фиг. 22A и 22B являются схемами, иллюстрирующими примеры схем управления для переключателей, которые управляют токами, протекающими через соответствующие нагреватели;
[0029] Фиг. 23A и 23B являются схемами, иллюстрирующими состояния конфигураций схем управления;
[0030] Фиг. 24 является схемой, иллюстрирующей временную диаграмму;
[0031] Фиг. 25A и 25B являются схемами, иллюстрирующими состояния конфигураций схем управления;
[0032] Фиг. 26 является схемой, иллюстрирующей временную диаграмму;
[0033] Фиг. 27 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию для того, чтобы приводить в действие нагревательный модуль;
[0034] Фиг. 28A-28D являются временными диаграммами, описывающими режимы приведения в действие нагревателей; и
[0035] Фиг. 29 является схемой, иллюстрирующей пример полупроводниковой подложки.
Подробное описание вариантов осуществления
Конфигурация оборудования UFB-формирования
[0036] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей пример оборудования формирования сверхмелких пузырьков (оборудования UFB-формирования), применимого к настоящему изобретению. Оборудование 1 UFB-формирования этого варианта осуществления включает в себя модуль 100 предварительной обработки, модуль 200 растворения, модуль 300 T-UFB-формирования, модуль 400 постобработки, коллекторный модуль 500 и модуль 600 управления. Модуль 600 управления управляет каждой операцией каждого модуля. Каждый модуль выполняет уникальную обработку для жидкости W, такой как водопроводная вода, подаваемая в модуль 100 предварительной обработки в вышеуказанном порядке, и такая обработанная жидкость W собирается в качестве содержащей T-UFB жидкости посредством коллекторного модуля 500. Ниже описываются функции и конфигурации модулей. Хотя подробности описываются ниже, UFB, сформированные посредством использования пленочного кипения, вызываемого быстрым нагревом, упоминаются как термические сверхмелкие пузырьки (T-UFB) в этом подробном описании.
[0037] Фиг. 2 является схемой принципиальной конфигурации модуля 100 предварительной обработки. Модуль 100 предварительной обработки этого варианта осуществления выполняет обработку дегазирования для подаваемой жидкости W. Модуль 100 предварительной обработки главным образом включает в себя контейнер 101 для дегазирования, душевую головку 102, насос 103 для сброса давления, проход 104 для введения жидкости, проход 105 для циркуляции жидкости и проход 106 для выпуска жидкости. Например, жидкость W, такая как водопроводная вода, подается в контейнер 101 для дегазирования из прохода 104 для введения жидкости через клапан 109. В этом процессе, душевая головка 102, предоставленная в контейнере 101 для дегазирования, распыляет взвесь жидкости W в контейнере 101 для дегазирования. Душевая головка 102 служит для вызывания газификации жидкости W; тем не менее, центрифуга и т.п. может использоваться вместо этого в качестве механизма для формирования эффекта вызывания газификации.
[0038] Когда некоторый конкретный объем жидкости W резервируется в контейнере 101 для дегазирования, и затем насос 103 для сброса давления активируется, когда все клапаны закрыты, уже газифицированные газовые компоненты выпускаются, и также вызывается газификация и выпуск газовых компонентов, растворенных в жидкости W. В этом процессе, внутреннее давление контейнера 101 для дегазирования может подвергаться сбросу давления приблизительно до нескольких сотен-тысяч Па (1,0-10,0 мм.рт.ст.) при проверке манометра 108. Газы, которые должны удаляться посредством модуля 100 предварительной обработки, включают в себя, например, азот, кислород, аргон, углекислый газ и т.д.
[0039] Вышеописанная обработка дегазирования может многократно выполняться для идентичной жидкости W посредством использования прохода 105 для циркуляции жидкости. В частности, душевая головка 102 работает, когда клапан 109 прохода 104 для введения жидкости и клапан 110 прохода 106 для выпуска жидкости закрыты, и клапан 107 прохода 105 для циркуляции жидкости открыт. Это обеспечивает возможность повторного распыления жидкости W, зарезервированной в контейнере 101 для дегазирования и дегазированной однократно, в контейнере 101 для дегазирования из душевой головки 102. Помимо этого, когда насос 103 для сброса давления работает, обработка газификации посредством душевой головки 102 и обработка дегазирования посредством насоса 103 для сброса давления многократно выполняются для идентичной жидкости W. Каждый раз, когда вышеуказанная обработка с использованием прохода 105 для циркуляции жидкости выполняется повторно, можно снижать газовые компоненты, содержащиеся в жидкости W, постадийно. После того как жидкость W, дегазированная до требуемой чистоты, получается, жидкость W переносится на модуль 200 растворения через проход 106 для выпуска жидкости, когда клапан 110 открыт.
[0040] Фиг. 2 иллюстрирует предварительную обработку 100, которая сбрасывает давление в газовой части, чтобы газифицировать растворенный компонент; тем не менее, способ дегазирования раствора не ограничен этим. Например, может использоваться способ нагрева и кипячения для кипячения жидкости W, чтобы газифицировать растворенный компонент, или способ пленочного дегазирования для увеличения поверхности раздела между жидкостью и газом с использованием полых волокон. Аппарат серии SEPAREL (изготовлен корпорацией DIC) предлагается на рынке в качестве модуля дегазирования с использованием полых волокон. Аппарат серии SEPAREL использует поли(4-метилпентен-1) (PMP) для необработанного материала полых волокон и используется для удаления воздушных пузырьков из чернил и т.п., главным образом подаваемых для пьезоголовки. Помимо этого, два или более из способа вакуумирования, способа нагрева и кипения и способа пленочного дегазирования могут использоваться вместе.
[0041] Фиг. 3A и 3B являются схемой принципиальной конфигурации модуля 200 растворения и схемой для описания состояний растворения в жидкости. Модуль 200 растворения представляет собой модуль для растворения требуемого газа в жидкость W, подаваемую из модуля 100 предварительной обработки. Модуль 200 растворения этого варианта осуществления главным образом включает в себя контейнер 201 для растворения, вращательный вал 203, содержащий вращательную пластину 202, проход 204 для введения жидкости, проход 205 для введения газа, проход 206 для выпуска жидкости и насос 207 для создания повышенного давления.
[0042] Жидкость W, подаваемая из модуля 100 предварительной обработки, подается и резервируется в контейнере 201 для растворения через проход 204 для введения жидкости. Между тем, газ G подается в контейнер 201 для растворения через проход 205 для введения газа.
[0043] После того, как предварительно определенные объемы жидкости W и газа G резервируются в контейнере 201 для растворения, насос 207 для создания повышенного давления активируется, чтобы увеличивать внутреннее давление контейнера 201 для растворения приблизительно до 0,5 МПа. Предохранительный клапан 208 размещается между насосом 207 для создания повышенного давления и контейнером 201 для растворения. Когда вращательная пластина 202 в жидкости вращается через вращательный вал 203, газ G, подаваемый в контейнер 201 для растворения, преобразуется в воздушные пузырьки, и площадь контакта между газом G и жидкостью W увеличивается, чтобы вызывать растворение в жидкость W. Эта операция продолжается до тех пор, пока растворимость газа G не достигнет почти максимальной растворимости при насыщении. В этом случае, модуль для снижения температуры жидкости может предоставляться для того, чтобы растворять газ в максимально возможной степени. Когда газ имеет низкую растворимость, также можно увеличивать внутреннее давление контейнера 201 для растворения до 0,5 МПа или выше. В этом случае, материал и т.п. контейнера должен быть оптимальным для безопасности.
[0044] После того как жидкость W, в которой компоненты газа G растворяются в требуемой концентрации, получается, жидкость W выпускается через проход 206 для выпуска жидкости и подается в модуль 300 T-UFB-формирования. В этом процессе, клапан 209 для регулирования противодавления регулирует давление в потоке жидкости W, чтобы предотвращать чрезмерное увеличение давления во время подачи.
[0045] Фиг. 3B является схемой, принципиально иллюстрирующей состояния растворения газа G, помещенного в контейнер 201 для растворения. Воздушный пузырек 2, содержащий компоненты газа G, помещенного в жидкость W, растворяется из фрагмента в контакте с жидкостью W. Воздушный пузырек 2 за счет этого постепенно сжимается, и жидкость 3 с растворенным газом затем появляется вокруг воздушного пузырька 2. Поскольку воздушный пузырек 2 затрагивается посредством плавучести, воздушный пузырек 2 может перемещаться в позицию на большом расстоянии от центра жидкости 3 с растворенным газом или отделяться от жидкости 3 с растворенным газом, так что он становится остаточным воздушным пузырьком 4. В частности, в жидкости W, которая должна подаваться в модуль 300 T-UFB-формирования через проход 206 для выпуска жидкости, возникает смешение воздушных пузырьков 2, окруженных посредством жидкостей 3 с растворенным газом, и воздушных пузырьков 2 и жидкостей 3 с растворенным газом, отделенных друг от друга.
[0046] Жидкость 3 с растворенным газом на чертежах означает "область жидкости W, в которой концентрация для растворения газа G, подмешанного в нее, является относительно высокой". В газовых компонентах, фактически растворенных в жидкости W, концентрация газовых компонентов в жидкости 3 с растворенным газом является наибольшей во фрагменте, окружающем воздушный пузырек 2. В случае если жидкость 3 с растворенным газом отделяется от воздушного пузырька 2, концентрация газовых компонентов жидкости 3 с растворенным газом является наибольшей в центре области, и концентрация непрерывно снижается по мере удаления от центра. Иными словами, хотя область жидкости 3 с растворенным газом окружается посредством пунктирной линии на фиг. 3 для пояснения, такая четкая граница фактически не существует. Помимо этого, в настоящем раскрытии сущности, газ, который не может растворяться полностью, может признаваться существующим в форме воздушного пузырька в жидкости.
[0047] Фиг. 4 является схемой принципиальной конфигурации модуля 300 T-UFB-формирования. Модуль 300 T-UFB-формирования главным образом включает в себя камеру 301, проход 302 для введения жидкости и проход 303 для выпуска жидкости. Поток из прохода 302 для введения жидкости в проход 303 для выпуска жидкости через камеру 301 формируется посредством непроиллюстрированного проточного насоса. Различные насосы, включающие в себя диафрагменный насос, шестеренчатый насос и винтовой насос, могут использоваться в качестве проточного насоса. В жидкость W, введенную из прохода 302 для введения жидкости, подмешивается жидкость 3 с растворенным газом для газа G, помещенного посредством модуля 200 растворения.
[0048] Подложка 12 слоя элементов, содержащая нагревательный элемент 10, размещается в нижней секции камеры 301. За счет приложения предварительно определенного импульса напряжения к нагревательному элементу 10, пузырек 13, сформированный посредством пленочного кипения (в дальнейшем в этом документе, также называемый "образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13"), формируется в области в контакте с нагревательным элементом 10. Затем сверхмелкий пузырек 11 (UFB), содержащий газ G, формируется в результате расширения и сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Как результат, содержащая UFB жидкость W, содержащая множество UFB 11, выпускается из прохода 303 для выпуска жидкости.
[0049] Фиг. 5A и 5B являются схемами для иллюстрации подробной конфигурации нагревательного элемента 10. Фиг. 5A иллюстрирует вид крупным планом нагревательного элемента 10, и фиг. 5B иллюстрирует вид в поперечном сечении более широкой области подложки 12 слоя элементов, включающей в себя нагревательный элемент 10.
[0050] Как проиллюстрировано на фиг. 5A, в подложке 12 слоя элементов этого варианта осуществления, термическая оксидная пленка 305 в качестве теплоаккумулирующего слоя и межслоевая пленка 306, также служащая в качестве теплоаккумулирующего слоя, наслаиваются на поверхность кремниевой подложки 304. Пленка на основе SiO2 или пленка на основе SiN может использоваться в качестве межслоевой пленки 306. Резистивный слой 307 формируется на поверхности межслоевой пленки 306, и межсоединение 308 частично формируется на поверхности резистивного слоя 307. Межсоединение на основе алюминиевого сплава Al, Si Al, Cu Al и т.п. может использоваться в качестве межсоединения 308. Защитный слой 309, изготовленный из пленки на основе SiO2 или пленки на основе Si3N4, формируется на поверхностях межсоединения 308, резистивного слоя 307 и межслоевой пленки 306.
[0051] Кавитационно-стойкая пленка 310 для защиты защитного слоя 309 от химических и физических воздействий вследствие тепла, выделяемого посредством резистивного слоя 307, формируется на фрагменте и вокруг фрагмента на поверхности защитного слоя 309, причем фрагмент соответствует тепловоздействующему фрагменту 311, который в конечном счете становится нагревательным элементом 10. Область на поверхности резистивного слоя 307, в которой не формируется межсоединение 308, представляет собой тепловоздействующий фрагмент 311, в котором резистивный слой 307 выделяет тепло. Нагревательный фрагмент резистивного слоя 307, на котором не формируется межсоединение 308, функционирует в качестве нагревательного элемента 10 (нагревателя). Как описано выше, слои в подложке 12 слоя элементов последовательно формируются на поверхности кремниевой подложки 304 посредством технологии изготовления полупроводников, и тепловоздействующий фрагмент 311 в силу этого предоставляется на кремниевой подложке 304.
[0052] Конфигурация, проиллюстрированная на чертежах, является примером, и применимы различные другие конфигурации. Например, применимы конфигурация, в которой порядок наслаивания резистивного слоя 307 и межсоединения 308 является противоположным, и конфигурация, в которой электрод соединяется с нижней поверхностью резистивного слоя 307 (так называемая "конфигурация на основе вставляемых электродов"). Другими словами, как описано ниже, любая конфигурация может применяться при условии, что конфигурация обеспечивает возможность тепловоздействующему фрагменту 311 нагревать жидкость для формирования пленочного кипения в жидкости.
[0053] Фиг. 5B является примером вида в поперечном сечении области, включающей в себя схему, соединенную с межсоединением 308 в подложке 12 слоя элементов. Область 322 кармана n-типа и область 323 кармана p-типа частично предоставляются в верхнем слое кремниевой подложки 304, которая представляет собой проводник с каналом p-типа. PMOS 320 формируется в области 322 кармана n-типа, и NMOS 321 формируется в области 323 кармана p-типа посредством введения и диффузии примесей посредством ионной имплантации и т.п. в общем MOS-процессе.
[0054] PMOS 320 включает в себя область 325 истока и область 326 стока, сформированные посредством частичного введения примесей n-типа или p-типа в верхний слой области 322 кармана n-типа, межсоединение 335 затвора и т.д. Межсоединение 335 затвора осаждается на части верхней поверхности области 322 кармана n-типа, за исключением области 325 истока и области 326 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора с толщиной в несколько сотен Å размещается между межсоединением 335 затвора и верхней поверхностью области 322 кармана n-типа.
[0055] NMOS 321 включает в себя область 325 истока и область 326 стока, сформированные посредством частичного введения примесей n-типа или p-типа в верхний слой области 323 кармана p-типа, межсоединение 335 затвора и т.д. Межсоединение 335 затвора осаждается на части верхней поверхности области 323 кармана p-типа, за исключением области 325 истока и области 326 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора с толщиной в несколько сотен Å размещается между межсоединением 335 затвора и верхней поверхностью области 323 кармана p-типа. Межсоединение 335 затвора изготовлено из поликристаллического кремния с толщиной 3000-5000 Å, осаждаемого посредством CVD-способа. CMOS-логика конструируется с помощью PMOS 320 и NMOS 321.
[0056] В области 323 кармана p-типа, NMOS-транзистор 330 для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента (нагревательного резистивного элемента) формируется на фрагменте, отличающемся от фрагмента, включающего в себя NMOS 321. NMOS-транзистор 330 включает в себя область 332 истока и область 331 стока, частично предоставленные в верхнем слое области 323 кармана p-типа посредством этапов введения и диффузии примесей, межсоединение 333 затвора и т.д. Межсоединение 333 затвора осаждается на части верхней поверхности области 323 кармана p-типа, за исключением области 332 истока и области 331 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора размещается между межсоединением 333 затвора и верхней поверхностью области 323 кармана p-типа.
[0057] В этом примере, NMOS-транзистор 330 используется в качестве транзистора для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента. Тем не менее, транзистор для приведения в действие не ограничен NMOS-транзистором 330, и любой транзистор может использоваться при условии, что транзистор имеет возможность приведения в действие нескольких электротермических преобразовательных элементов отдельно и может реализовывать вышеописанную точную конфигурацию. Хотя электротермический преобразовательный элемент и транзистор для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента формируются на идентичной подложке в этом примере, они могут формироваться на различных подложках отдельно.
[0058] Область 324 отделения оксидной пленки формируется посредством оксидирования для формирования защитного оксидного покрытия с толщиной 5000-10000 Å между элементами, к примеру, между PMOS 320 и NMOS 321 и между NMOS 321 и NMOS-транзистором 330. Область 324 отделения оксидной пленки отделяет элементы. Фрагмент области 324 отделения оксидной пленки, соответствующей тепловоздействующему фрагменту 311, функционирует в качестве теплоаккумулирующего слоя 334, который представляет собой первый слой на кремниевой подложке 304.
[0059] Межслойная изоляционная пленка 336, включающая в себя PSG-пленку, BPSG-пленку и т.п. с толщиной приблизительно в 7000 Å, формируется посредством CVD-способа на каждой поверхности элементов, таких как PMOS 320, NMOS 321 и NMOS-транзистор 330. После того, как межслойная изоляционная пленка 336 становится плоской посредством термической обработки, алюминиевый электрод 337 в качестве первого слоя межсоединений формируется в контактной полости, проникающей через межслойную изоляционную пленку 336 и изоляционную пленку 328 затвора. На поверхностях межслойной изоляционной пленки 336 и алюминиевого электрода 337, межслойная изоляционная пленка 338, включающая в себя пленку на основе SiO2 с толщиной 10000-15000 Å, формируется посредством плазменного CVD-способа. На поверхности межслойной изоляционной пленки 338, резистивный слой 307, включающий в себя пленку на основе TaSiN с толщиной приблизительно в 500 Å, формируется посредством способа сонапыления на фрагментах, соответствующих тепловоздействующему фрагменту 311 и NMOS-транзистору 330. Резистивный слой 307 электрически соединяется с алюминиевым электродом 337 около области 331 стока через сквозную полость, сформированную в межслойной изоляционной пленке 338. На поверхности резистивного слоя 307, формируется межсоединение 308 Al в качестве второго слоя межсоединений для межсоединения с каждым электротермическим преобразовательным элементом. Защитный слой 309 на поверхностях межсоединения 308, резистивного слоя 307 и межслойной изоляционной пленки 338 включает в себя пленку на основе SiN с толщиной 3000 Å, сформированную посредством плазменного CVD-способа. Кавитационно-стойкая пленка 310, осаждаемая на поверхности защитного слоя 309, включает в себя тонкую пленку с толщиной приблизительно в 2000 Å, которая представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Ta, Fe, Ni, Cr, Ge, Ru, Zr, Ir и т.п. Различные материалы, отличающиеся от вышеописанного TaSiN, такие как TaN0,8, CrSiN, TaAl, WSiN и т.п., могут применяться при условии, что материал может формировать пленочное кипение в жидкости.
[0060] Фиг. 6A и 6B являются схемами, иллюстрирующими состояния пленочного кипения, когда предварительно определенный импульс напряжения прикладывается к нагревательному элементу 10. В этом случае, описывается случай формирования пленочного кипения при атмосферном давлении. На фиг. 6A, горизонтальная ось представляет время. Вертикальная ось на нижнем графике представляет напряжение, прикладываемое к нагревательному элементу 10, и вертикальная ось на верхнем графике представляет объем и внутреннее давление образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, сформированного посредством пленочного кипения. С другой стороны, фиг. 6B иллюстрирует состояния образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 в ассоциации с временами 1-3, показанными на фиг. 6A. Каждое из состояний описывается ниже в хронологическом порядке. UFB 11, сформированные посредством пленочного кипения, как описано ниже, формируются главным образом около поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Состояния, проиллюстрированные на фиг. 6B, представляют собой состояния, в которых UFB 11, сформированные посредством модуля 300 формирования, повторно подаются в модуль 200 растворения через маршрут циркуляции, и жидкость, содержащая UFB 11, повторно подается в проход для жидкости модуля 300 формирования, как проиллюстрировано на фиг. 1.
[0061] До того, как напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, атмосферное давление фактически поддерживается в камере 301. После того, как напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, пленочное кипение формируется в жидкости в контакте с нагревательным элементом 10, и такой сформированный воздушный пузырек (в дальнейшем в этом документе, называемый "образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13") расширяется посредством высокого давления, действующего изнутри (время 1). Давление пузырения в этом процессе предположительно должно составлять приблизительно 8-10 МПа, что является значением, близким к давлению насыщенного пара воды.
[0062] Время для приложения напряжения (ширины импульса) составляет приблизительно 0,5-10,0 мкс, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется посредством инерции давления, полученного во время 1 даже после приложения напряжения. Тем не менее, отрицательное давление, сформированное с расширением, постепенно увеличивается в образующемся в результате пленочного кипения пузырьке 13, и отрицательное давление действует в таком направлении, чтобы сжимать образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13. Через некоторое время, объем образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 становится максимальным во время 2, когда сила инерции и отрицательное давление балансируются, и после этого образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сжимается быстро посредством отрицательного давления.
[0063] При исчезновении образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает не по всей поверхности нагревательного элемента 10, а в одной или более чрезвычайно небольших областей. По этой причине, на нагревательном элементе 10, еще большая сила, чем сила при пузырении во время 1, формируется в чрезвычайно небольшой области, в которой образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает (время 3).
[0064] Формирование, расширение, сжатие и исчезновение образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, как описано выше, повторяются каждый раз, когда импульс напряжения прикладывается к нагревательному элементу 10, и новые UFB 11 формируются каждый раз.
[0065] Состояния формирования UFB 11 в каждом процессе из формирования, расширения, сжатия и исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 описываются более подробно со ссылкой на фиг. 7A-10B.
[0066] Фиг. 7A-7D являются схемами, принципиально иллюстрирующими состояния формирования UFB 11, вызываемые формированием и расширением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 7A иллюстрирует состояние перед приложением импульса напряжения к нагревательному элементу 10. Жидкость W, в которой смешиваются жидкости 3 с растворенным газом, протекает в камере 301.
[0067] Фиг. 7B иллюстрирует состояние, в котором напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 равномерно формируется почти на всем протяжении области нагревательного элемента 10 в контакте с жидкостью W. Когда напряжение прикладывается, поверхностная температура нагревательного элемента 10 быстро увеличивается со скоростью 10°C/мкс. Пленочное кипение возникает в момент времени, когда температура достигает почти 300°C, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 в силу этого формируется.
[0068] После этого, поверхностная температура нагревательного элемента 10 продолжает увеличиваться приблизительно до 600-800°C во время приложения импульса, и жидкость вокруг образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 также быстро нагревается. На фиг. 7B, область жидкости, которая находится вокруг образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 и должна быстро нагреваться, указывается в качестве области 14 высоких температур еще без пузырения. Жидкость с растворенным газом 3 в области 14 высоких температур еще без пузырения превышает предел термического растворения и испаряется, так что она становится UFB. Такие испарившиеся воздушные пузырьки имеют диаметры приблизительно 10-100 нм и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость". Таким образом, воздушные пузырьки плавают независимо в жидкости W без исчезновения за короткое время. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством термического действия от формирования до расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "первыми UFB 11A".
[0069] Фиг. 7C иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется. Даже после приложения импульса напряжения к нагревательному элементу 10, образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 продолжает расширение посредством инерции силы, полученной в силу его формирования, и область 14 высоких температур еще без пузырения также перемещается и распространяется посредством инерции. В частности, в процессе расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, жидкость 3 с растворенным газом в области 14 высоких температур еще без пузырения испаряется в качестве нового воздушного пузырька и становится первым UFB 11A.
[0070] Фиг. 7D иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 имеет максимальный объем. По мере того, как образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется посредством инерции, отрицательное давление в образующемся в результате пленочного кипения пузырьке 13 постепенно увеличивается вместе с расширением, и отрицательное давление действует таким образом, чтобы сжимать образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13. В момент времени, когда отрицательное давление и сила инерции балансируются, объем образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 становится максимальным, и затем сжатие начинается.
[0071] На стадии сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, имеются UFB, сформированные посредством процессов, проиллюстрированных на фиг. 8A-8C (вторые UFB 11B), и UFB, сформированные посредством процессов, проиллюстрированных на фиг. 9A-9C (третьи UFB 11C). Считается, что эти два процесса выполняются одновременно.
[0072] Фиг. 8A-8C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB 11, вызываемые сжатием образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 8A иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 начинает сжиматься. Хотя образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 начинает сжиматься, окружающая жидкость W по-прежнему имеет силу инерции в направлении расширения. Вследствие этого, сила инерции, действующая в направлении ухода от нагревательного элемента 10, и сила, проходящая к нагревательному элементу 10, вызываемая сжатием образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, действуют в окружающей области, чрезвычайно близкой к образующемуся в результате пленочного кипения пузырьку 13, и область подвергается сбросу давления. Область указывается на чертежах в качестве области 15 отрицательного давления еще без пузырения.
[0073] Жидкость 3 с растворенным газом в области 15 отрицательного давления еще без пузырения превышает предел нажимного растворения и испаряется, так что она становится воздушным пузырьком. Такие испарившиеся воздушные пузырьки имеют диаметры приблизительно в 100 нм и после этого плавают независимо в жидкости W без исчезновения за короткое время. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, испаряющиеся посредством нажимного действия во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "вторыми UFB 11B".
[0074] Фиг. 8B иллюстрирует процесс сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Скорость сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 увеличивается за счет отрицательного давления, и область 15 отрицательного давления еще без пузырения также перемещается вместе со сжатием образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В частности, в процессе сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, жидкости 3 с растворенным газом в части поверх области 15 отрицательного давления еще без пузырения выпадают в осадок одна за другой и становятся вторыми UFB 11B.
[0075] Фиг. 8C иллюстрирует состояние непосредственно перед исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Хотя скорость перемещения окружающей жидкости W также увеличивается посредством ускоренного сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, потеря давления возникает вследствие сопротивления протока в камере 301. Как результат, область, занимаемая посредством области 15 отрицательного давления еще без пузырения, дополнительно увеличивается, и формируется некоторое число вторых UFB 11B.
[0076] Фиг. 9A-9C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB посредством повторного нагрева жидкости W во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 9A иллюстрирует состояние, в котором поверхность нагревательного элемента 10 покрывается сжатым образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13.
[0077] Фиг. 9B иллюстрирует состояние, в котором сжатие образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 продолжается, и часть поверхности нагревательного элемента 10 входит в контакт с жидкостью W. В этом состоянии, тепло остается на поверхности нагревательного элемента 10, но температура не является достаточно высокой, чтобы приводить к пленочному кипению, даже если жидкость W входит в контакт с поверхностью. Область жидкости, которая должна нагреваться посредством вхождения в контакт с поверхностью нагревательного элемента 10, указывается на чертежах в качестве повторно нагретой области 16 еще без пузырения. Хотя пленочное кипение не проводится, жидкость 3 с растворенным газом в повторно нагретой области 16 еще без пузырения превышает предел термического растворения и испаряется. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством повторного нагрева жидкости W во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "третьими UFB 11C".
[0078] Фиг. 9C иллюстрирует состояние, в котором сжатие образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 дополнительно продолжается. Чем меньше образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13, тем больше область нагревательного элемента 10 в контакте с жидкостью W, и третьи UFB 11C формируются до тех пор, пока образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 не исчезает.
[0079] Фиг. 10A и 10B являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством влияния в силу исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, сформированного посредством пленочного кипения (т.е. типа кавитации). Фиг. 10A иллюстрирует состояние непосредственно перед исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В этом состоянии, образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сжимается быстро посредством внутреннего отрицательного давления, и область 15 отрицательного давления еще без пузырения окружает образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13.
[0080] Фиг. 10B иллюстрирует состояние сразу после того, как образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает в точке P. Когда образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает, акустические волны пульсируют концентрически из точки P в качестве начальной точки вследствие влияния исчезновения. Акустическая волна представляет собой собирательный термин упругой волны, которая распространяется через все, неважно, газ это, жидкость и твердое тело. В этом варианте осуществления, сжимающие волны жидкости W, которые представляют собой поверхность 17A высокого давления и поверхность 17B низкого давления жидкости W, распространяются попеременно.
[0081] В этом случае, жидкость 3 с растворенным газом в области 15 отрицательного давления еще без пузырения резонирует посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, и жидкость 3 с растворенным газом превышает предел нажимного растворения, и фазовый переход выполняется во время, когда поверхность 17B низкого давления проходит через нее. В частности, некоторое число воздушных пузырьков испаряется в области 15 отрицательного давления еще без пузырения одновременно с исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "четвертыми UFB 11D".
[0082] Четвертые UFB 11D, сформированные посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, внезапно появляются в течение чрезвычайно короткого времени (1 мкс или меньше) в чрезвычайно узкой области в форме тонкой пленки. Диаметр существенно меньше диаметра первых-третьих UFB, и энергия поверхности раздела "газ-жидкость" выше энергии поверхности раздела "газ-жидкость" первых-третьих UFB. По этой причине, считается, что четвертые UFB 11D имеют различные характеристики относительно первых-третьих UFB 11A-11C и формируют различные эффекты.
[0083] Дополнительно, четвертые UFB 11D равномерно формируются во многих частях области концентрической сферы, в которой распространяются ударные волны, и четвертые UFB 11D равномерно существуют в камере 301 в силу их формирования. Хотя множество первых-третьих UFB уже существуют во время формирования четвертых UFB 11D, присутствие первых-третьих UFB не затрагивает значительно формирование четвертых UFB 11D. Также считается, что первые-третьи UFB не исчезают вследствие формирования четвертых UFB 11D.
[0084] Как описано выше, предполагается, что UFB 11 формируются в нескольких стадиях от формирования до исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 посредством выработки тепла нагревательного элемента 10. Первые UFB 11A, вторые UFB 11B и третьи UFB 11C формируются около поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька, сформированного посредством пленочного кипения. В этом случае, "около" означает область приблизительно в пределах 20 мкм относительно поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька. Четвертые UFB 11D формируются в области, через которую распространяются ударные волны, когда воздушный пузырек исчезает. Хотя вышеприведенный пример иллюстрирует стадии до исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, способ формирования UFB не ограничен этим. Например, когда сформированный образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сообщается с атмосферным воздухом перед исчезновением пузырьков, UFB могут формироваться также в том случае, если образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 не достигает исчезновения.
[0085] Далее описываются оставшиеся свойства UFB. Чем выше температура жидкости, тем ниже свойства растворения газовых компонентов, и чем ниже температура, тем выше свойства растворения газовых компонентов. Другими словами, фазовый переход растворенных газовых компонентов вызывается, и формирование UFB становится проще по мере того, как температура жидкости становится более высокой. Температура жидкости и растворимость газа находятся в обратной зависимости, и газ, превышающий растворимость при насыщении, преобразуется в воздушные пузырьки и появляется в жидкости по мере того, как температура жидкости увеличивается.
[0086] Следовательно, когда температура жидкости быстро увеличивается от нормальной температуры, свойства растворения снижаются без остановки, и формирование UFB начинается. Свойства термического растворения снижаются по мере того, как температура увеличивается, и формируется некоторое число UFB.
[0087] С другой стороны, когда температура жидкости снижается от нормальной температуры, свойства растворения газа увеличиваются, и сформированные UFB с большей вероятностью должны сжижаться. Тем не менее, такая температура существенно ниже нормальной температуры. Дополнительно, поскольку после формирования UFB имеют высокое внутреннее давление и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", даже когда температура жидкости снижается, очень маловероятно, что прикладывается достаточно высокое давление для того, чтобы разрывать такую поверхность раздела "газ-жидкость". Другими словами, после формирования UFB не исчезают легко при условии, что жидкость поддерживается при нормальной температуре и нормальном давлении.
[0088] В этом варианте осуществления, первые UFB 11A, описанные на фиг. 7A-7C, и третьи UFB 11C, описанные на фиг. 9A-9C, могут описываться как UFB, которые формируются посредством использования таких свойств термического растворения газа.
[0089] С другой стороны, во взаимосвязи между давлением и свойствами растворения жидкости, чем выше давление жидкости, тем выше свойства растворения газа, и чем ниже давление, тем ниже свойства растворения. Другими словами, фазовый переход в газ жидкости с растворенным газом, растворенной в жидкости, вызывается, и формирование UFB становится проще по мере того, как давление жидкости является более низким. После того как давление жидкости становится ниже нормального давления, свойства растворения снижаются немедленно, и формирование UFB начинается. Свойства нажимного растворения снижаются по мере того, как давление снижается, и формируется некоторое число UFB.
[0090] С другой стороны, когда давление жидкости увеличивается таким образом, что оно выше нормального давления, свойства растворения газа увеличиваются, и сформированные UFB с большей вероятностью должны сжижаться. Тем не менее, такое давление существенно выше атмосферного давления. Дополнительно, поскольку после формирования UFB имеют высокое внутреннее давление и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", даже когда давление жидкости увеличивается, очень маловероятно, что прикладывается достаточно высокое давление для того, чтобы разрывать такую поверхность раздела "газ-жидкость". Другими словами, после формирования UFB не исчезают легко при условии, что жидкость поддерживается при нормальной температуре и нормальном давлении.
[0091] В этом варианте осуществления, вторые UFB 11B, описанные на фиг. 8A-8C, и четвертые UFB 11D, описанные на фиг. 10A-10B, могут описываться как UFB, которые формируются посредством использования таких свойств нажимного растворения газа.
[0092] Эти первые-четвертые UFB, сформированные посредством различных причин, описываются отдельно выше; тем не менее, вышеописанные причины формирования возникают одновременно с событием пленочного кипения. Таким образом, по меньшей мере, два типа первых-четвертых UFB могут формироваться одновременно, и эти причины формирования могут взаимодействовать, чтобы формировать UFB. Следует отметить, что обычная практика заключается в том, что все причины формирования вызываются посредством явления пленочного кипения. В этом подробном описании, способ формирования UFB посредством использования пленочного кипения, вызываемого быстрым нагревом, как описано выше, упоминается как способ формирования термических сверхмелких пузырьков (T-UFB). Дополнительно, UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, упоминаются как T-UFB, и жидкость, содержащая T-UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, упоминается как содержащая T-UFB жидкость.
[0093] Почти все воздушные пузырьки, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, составляют 1,0 мкм или меньше, и маловероятно, что формируются миллипузырьки и микропузырьки. Иными словами, способ T-UFB-формирования обеспечивает возможность доминирующего и эффективного формирования UFB. Дополнительно, T-UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, имеют большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", чем энергия для UFB, сформированных посредством традиционного способа, и T-UFB не исчезают легко при условии хранения при нормальной температуре и нормальном давлении. Кроме того, даже если новые T-UFB формируются посредством нового пленочного кипения, можно предотвращать исчезновение уже сформированных T-UFB вследствие влияния в силу нового формирования. Иными словами, можно сказать, что число и концентрация T-UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости, имеют гистерезисные свойства в зависимости от числа раз, когда пленочное кипение проводится в содержащей T-UFB жидкости. Другими словами, можно регулировать концентрацию T-UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости, посредством управления числом нагревательных элементов, предоставленных в модуле 300 T-UFB-формирования, и числом приложений импульса напряжения к нагревательным элементам.
[0094] Следует снова обратиться к на фиг. 1. После того как содержащая T-UFB жидкость W с требуемой UFB-концентрацией формируется в модуле 300 T-UFB-формирования, содержащая UFB жидкость W подается в модуль 400 постобработки.
[0095] Фиг. 11A-11C являются схемами, иллюстрирующими примеры конфигураций модуля 400 постобработки этого варианта осуществления. Модуль 400 постобработки этого варианта осуществления удаляет примеси в содержащей UFB жидкости W постадийно в порядке от неорганических ионов, органических веществ и нерастворимых твердых веществ.
2
2
3
2
5
[0096] Фиг. 11A иллюстрирует первый механизм 410 постобработки, который удаляет неорганические ионы. Первый механизм 410 постобработки включает в себя обменный контейнер 411, катионообменные смолы 412, проход 413 для введения жидкости, коллекторную трубу 414 и проход 415 для выпуска жидкости. Обменный контейнер 411 хранит катионообменные смолы 412. Содержащая UFB жидкость W, сформированная посредством модуля 300 T-UFB-формирования, впрыскивается в обменный контейнер 411 через проход 413 для введения жидкости и поглощается в катионообменных смолах 412 таким образом, что катионы в качестве примесей удаляются. Такие примеси включают в себя металлические материалы, отслаивающиеся от подложки 12 слоя элементов модуля 300 T-UFB-формирования, такие как SiO, SiN, SiC, Ta, AlO, TaO и Ir.
[0097] Катионообменные смолы 412 представляют собой синтетические смолы, в которых функциональная группа (ионообменная группа) вводится в высокополимерной матрице, имеющей трехмерную сеть, и внешний вид синтетических смол представляет собой сферические частицы приблизительно в 0,4-0,7 мм. Общая высокополимерная матрица представляет собой сополимер стирола и дивинилбензола, и функциональная группа может представлять собой, например, функциональную группу из ряда метакриловых кислот и ряда акриловых кислот. Тем не менее, вышеуказанный материал является примером. При условии, что материал может эффективно удалять требуемые неорганические ионы, вышеуказанный материал может изменяться на различные материалы. Содержащая UFB жидкость W, поглощенная в катионообменных смолах 412, чтобы удалять неорганические ионы, собирается посредством коллекторной трубы 414 и переносится на следующий этап через проход 415 для выпуска жидкости. В этом процессе в настоящем варианте осуществления, не все неорганические ионы, содержащиеся в содержащей UFB жидкости W, подаваемой из прохода 413 для введения жидкости, должны удаляться при условии, что, по меньшей мере, часть неорганических ионов удаляется.
[0098] Фиг. 11B иллюстрирует второй механизм 420 постобработки, который удаляет органические вещества. Второй механизм 420 постобработки включает в себя контейнер 421 для хранения, фильтрационный фильтр 422, вакуумный насос 423, клапан 424, проход 425 для введения жидкости, проход 426 для выпуска жидкости и проход 427 для всасывания воздуха. Внутренняя часть контейнера 421 для хранения разделяется на верхнюю и нижнюю две области посредством фильтрационного фильтра 422. Проход 425 для введения жидкости соединяется с верхней областью из верхней и нижней двух областей, и проход 427 для всасывания воздуха и проход 426 для выпуска жидкости соединяются с нижней областью. После того как вакуумный насос 423 приводится в действие, когда клапан 424 закрыт, воздух в контейнере 421 для хранения выпускается через проход 427 для всасывания воздуха, чтобы задавать давление внутри контейнера 421 для хранения как отрицательное давление, и содержащая UFB жидкость W после этого вводится из прохода 425 для введения жидкости. Затем содержащая UFB жидкость W, из которой примеси удаляются посредством фильтрационного фильтра 422, резервируется в контейнере 421 для хранения.
[0099] Примеси, удаляемые посредством фильтрационного фильтра 422, включают в себя органические материалы, которые могут смешиваться в трубке или каждом модуле, такие как органические соединения, включающие в себя, например, кремний, силоксан и эпоксидную смолу. Пленка для фильтра, применимая для фильтрационного фильтра 422, включает в себя фильтр субмикрометровой сетки (фильтр с диаметром сетки в 1 мкм или меньшее), который может удалять бактерии, и фильтр нанометровой сетки, который может удалять вирус. Фильтрационный фильтр, имеющий такой очень небольшой диаметр отверстия, может удалять воздушные пузырьки, большие диаметра отверстия фильтра. В частности, может иметь место то, что фильтр засоряется посредством мелких воздушных пузырьков, адсорбированных в отверстиях (в сетке) фильтра, что может замедлять скорость фильтрации. Тем не менее, как описано выше, большинство воздушных пузырьков, сформированных посредством способа T-UFB-формирования, описанного в настоящем варианте осуществления изобретения, имеют размер с диаметром 1 мкм или меньше, и маловероятно, что формируются миллипузырьки и микропузырьки. Иными словами, поскольку вероятность формирования миллипузырьков и микропузырьков является чрезвычайно низкой, можно подавлять замедление в скорости фильтрации вследствие адсорбции воздушных пузырьков в фильтр. По этой причине, предпочтительно применять фильтрационный фильтр 422 содержащий фильтр с диаметром сетки в 1 мкм или меньше, к системе, имеющей способ T-UFB-формирования.
[0100] Примеры фильтрации, применимой к этому варианту осуществления, могут представлять собой так называемую "тупиковую фильтрацию" и "перекрестную проточную фильтрацию". При тупиковой фильтрации, направление потока подаваемой жидкости и направление потока жидкости для фильтрации, проходящей через отверстия фильтра, являются идентичными, и, в частности, направления потоков задаются рядом друг с другом. Напротив, при перекрестной проточной фильтрации, подаваемая жидкость протекает в направлении вдоль фильтрующей поверхности, и, в частности, направление потока подаваемой жидкости и направление потока жидкости для фильтрации, проходящей через отверстия фильтра, пересекаются друг с другом. Желательно применять перекрестную проточную фильтрацию, чтобы подавлять адсорбцию воздушных пузырьков в отверстия фильтра.
[0101] После того, как некоторый конкретный объем содержащей UFB жидкости W резервируется в контейнере 421 для хранения, вакуумный насос 423 останавливается, и клапан 424 открывается, чтобы переносить содержащую T-UFB жидкость в контейнере 421 для хранения на следующий этап через проход 426 для выпуска жидкости. Хотя способ вакуумной фильтрации используется в качестве способа удаления органических примесей в данном документе, способ гравитационной фильтрации и фильтрация под давлением, например, также могут использоваться в качестве способа фильтрации с использованием фильтра.
[0102] Фиг. 11C иллюстрирует третий механизм 430 постобработки, который удаляет нерастворимые твердые вещества. Третий механизм 430 постобработки включает в себя контейнер 431 для содержимого выпадения в осадок, проход 432 для введения жидкости, клапан 433 и проход 434 для выпуска жидкости.
[0103] Во-первых, предварительно определенный объем содержащей UFB жидкости W резервируется в контейнере 431 для содержимого выпадения в осадок через проход 432 для введения жидкости, когда клапан 433 закрыт, и остается в нем некоторое время. Между тем, твердые вещества в содержащей UFB жидкости W выпадают в осадок на дно контейнера 431 для содержимого выпадения в осадок за счет силы тяжести. Из числа пузырьков в содержащей UFB жидкости, относительно большие пузырьки, такие как микропузырьки, поднимаются на поверхность жидкости посредством плавучести, а также удаляются из содержащей UFB жидкости. После истечения достаточного времени, клапан 433 открывается, и содержащая UFB жидкость W, из которой удаляются твердые вещества и большие пузырьки, переносится на коллекторный модуль 500 через проход 434 для выпуска жидкости. Пример применения трех механизмов постобработки последовательно показывается в этом варианте осуществления; тем не менее, ограничения на это нет, и порядок трех механизмов постобработки может изменяться, или, по меньшей мере, один необходимый механизм постобработки может использоваться.
[0104] Следует снова обратиться к на фиг. 1. Содержащая T-UFB жидкость W, из которой удаляются примеси посредством модуля 400 постобработки, может непосредственно переноситься в коллекторный модуль 500 или может помещаться обратно в модуль 200 растворения снова. Во втором случае, концентрация для растворения газа содержащей T-UFB жидкости W, которая снижается вследствие формирования T-UFB, может компенсироваться до насыщенного состояния снова посредством модуля 200 растворения. Если новые T-UFB формируются посредством модуля 300 T-UFB-формирования после компенсации, можно дополнительно увеличивать концентрацию UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости с вышеописанными свойствами. Иными словами, можно увеличивать концентрацию содержащихся UFB посредством числа циркуляций через модуль 200 растворения, модуль 300 T-UFB-формирования и модуль 400 постобработки, и можно переносить содержащую UFB жидкость W в коллекторный модуль 500 после того, как предварительно определенная концентрация содержащихся UFB получается. Этот вариант осуществления показывает форму, в которой содержащая UFB жидкость, обработанная посредством модуля 400 постобработки, помещается обратно в модуль 200 растворения и циркулирует; тем не менее, ограничения на это нет, и содержащая UFB жидкость после прохождения через модуль T-UFB-формирования, например, может снова помещаться обратно в модуль 200 растворения до подачи в модуль 400 постобработки таким образом, что постобработка выполняется посредством модуля 400 постобработки после того, как T-UFB-концентрация увеличивается через несколько циркуляций.
[0105] Коллекторный модуль 500 собирает и хранит содержащую UFB жидкость W, перенесенную из модуля 400 постобработки. Содержащая T-UFB жидкость, собранная посредством коллекторного модуля 500, представляет собой содержащую UFB жидкость с высокой степенью чистоты, из которой удаляются различные примеси.
[0106] В коллекторном модуле 500, содержащая UFB жидкость W может классифицироваться посредством размера T-UFB посредством выполнения некоторых стадий обработки фильтрации. Поскольку предполагается, что температура содержащей T-UFB жидкости W, полученной посредством T-UFB-способа, выше нормальной температуры, коллекторный модуль 500 может содержать модуль охлаждения. Модуль охлаждения может предоставляться в части модуля 400 постобработки.
[0107] Выше приведено схематичное описание оборудования 1 UFB-формирования; тем не менее, разумеется, что проиллюстрированные несколько модулей могут изменяться, и не все они должны подготавливаться. В зависимости от типа жидкости W и газа G, которые должны использоваться, и надлежащего использования содержащей T-UFB жидкости, которая должна формироваться, может опускаться часть вышеописанных модулей, или может добавляться другой модуль, отличный от вышеописанных модулей.
[0108] Например, когда газ, который должен содержаться в UFB, представляет собой атмосферный воздух, модуль дегазирования в качестве модуля 100 предварительной обработки и модуль 200 растворения могут опускаться. С другой стороны, когда несколько видов газов должны содержаться в UFB, другой модуль 200 растворения может добавляться.
[0109] Модули для удаления примесей, как описано на фиг. 11A-11C, могут предоставляться выше модуля 300 T-UFB-формирования или могут предоставляться выше и ниже него. Когда жидкость, которая должна подаваться в оборудование UFB-формирования, представляет собой водопроводную воду, дождевую воду, загрязненную воду и т.п., в жидкость могут быть включены органические и неорганические примеси. Если такая жидкость W, включающая в себя примеси, подается в модуль 300 T-UFB-формирования, возникает риск ухудшения характеристик нагревательного элемента 10 и стимулирования явления высаливания. Когда механизмы, как проиллюстрировано на фиг. 11A-11C, предоставляются выше модуля 300 T-UFB-формирования, можно удалять вышеописанные примеси заранее.
Жидкость и газ, применимые для содержащей T-UFB жидкости
[0110] Далее описывается жидкость W, применимая для формирования содержащей T-UFB жидкости. Жидкость W, применимая в этом варианте осуществления, например, представляет собой чистую воду, ионообменную воду, дистиллированную воду, биоактивную воду, магнитную активную воду, лосьон, водопроводную воду, морскую воду, речную воду, чистую и сточную воду, озерную воду, подземную воду, дождевую воду и т.д. Смешанная жидкость, содержащая вышеуказанную жидкость и т.п., также является применимой. Смешанный растворитель, содержащий воду и растворимый органический растворитель, также может использоваться. Растворимый органический растворитель, который должен использоваться посредством смешивания с водой, не ограничен конкретным образом; тем не менее, далее приводится конкретный пример означенного. Группа алкиловых спиртов с углеродным числом 1-4 включает в себя метиловый спирт, этиловый спирт, n-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт и трет-бутиловый спирт. Амидная группа включает в себя н-метил-2-пирролидон, 2-пирролидон, 1,3-диметил-2-имидазолидинон, N, N-диметилформамид и N, N-диметилацетамид. Кетонная группа или группа кетоспиртов включает в себя ацетоновый и диацетоновый спирт. Циклическая простая эфирная группа включает в себя тетрагидрофуран и диоксан. Гликолевая группа включает в себя этиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропиленгликоль, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,2-гександиол, 1,6-гександиол, 3-метил-1,5-пентандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и тиодигликоль. Группа низших простых алкиловых эфиров многоатомного спирта включает в себя простой монометиловый эфир этиленгликоля, простой моноэтиловый эфир этиленгликоля, простой монобутиловый эфир этиленгликоля, простой монометиловый эфир диэтиленгликоля, простой моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, простой монобутиловый эфир диэтиленгликоля, простой монометиловый эфир триэтиленгликоля, простой моноэтиловый эфир триэтиленгликоля и простой монобутиловый эфир триэтиленгликоля. Полиалкиленгликолевая группа включает в себя полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль. Триолная группа включает в себя глицерин, 1,2,6-гексантриол и триметилолпропан. Эти растворимые органические растворители могут использоваться отдельно, либо два или более из них могут использоваться вместе.
[0111] Газовый компонент, который может вводиться в модуль 200 растворения, например, представляет собой водород, гелий, кислород, азот, метан, фтор, неон, углекислый газ, озон, аргон, хлор, этан, пропан, воздух и т.д. Газовый компонент может представлять собой газовую смесь, содержащую часть вышеуказанного. Дополнительно, для модуля 200 растворения необязательно растворять вещество в газообразном состоянии, и модуль 200 растворения может плавить жидкость или твердое тело, содержащее желательные компоненты, в жидкость W. Растворение в этом случае может представлять собой самопроизвольное растворение, растворение, вызываемое приложением давления, или растворение, вызываемое гидратацией, ионизации и химической реакции вследствие электролитической диссоциации.
Эффекты способа T-UFB-формирования
[0112] Далее описываются характеристики и эффекты вышеописанного способа T-UFB-формирования посредством сравнения с традиционным способом UFB-формирования. Например, в традиционном оборудовании формирования воздушных пузырьков, представленном посредством способа Вентури, механическая конструкция для сброса давления, такая как сопло для сброса давления, предоставляется в части протока. Жидкость протекает при предварительно определенном давлении с возможностью проходить через конструкцию для сброса давления, и воздушные пузырьки различных размеров формируются в нижерасположенной области конструкции для сброса давления.
[0113] В этом случае, из числа сформированных воздушных пузырьков, поскольку относительно большие пузырьки, такие как миллипузырьки и микропузырьки, затрагиваются посредством плавучести, такие пузырьки поднимаются на поверхность жидкости и исчезают. Даже UFB, которые не затрагиваются посредством плавучести, также могут исчезать с миллипузырьками и микропузырьками, поскольку энергия поверхности раздела "газ-жидкость" UFB не является очень большой. Дополнительно, даже если вышеописанные конструкции для сброса давления размещаются последовательно, и идентичная жидкость протекает через конструкции для сброса давления многократно, невозможно хранить в течение длительного времени UFB в числе, соответствующем числу повторений. Другими словами, для содержащей UFB жидкости, сформированной посредством традиционного способа UFB-формирования, затруднительно поддерживать концентрацию содержащихся UFB равной предварительно определенному значению в течение длительного времени.
[0114] Напротив, в способе T-UFB-формирования этого варианта осуществления с использованием пленочного кипения, быстрое изменение температуры от нормальной температуры приблизительно до 300°C и быстрое изменение давления от нормального давления приблизительно до нескольких мегапаскалей возникает локально в части, чрезвычайно близкой к нагревательному элементу. Нагревательный элемент имеет прямоугольную форму, имеющую одну сторону приблизительно в несколько десятков-сотен мкм. Это составляет приблизительно 1/10-1/1000 от размера традиционного модуля UFB-формирования. Дополнительно, когда жидкость с растворенным газом в чрезвычайно тонкопленочной области поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька мгновенно превышает предел термического растворения или предел нажимного растворения (в течение чрезвычайно короткого времени меньше микросекунд), возникает фазовый переход, и жидкость с растворенным газом выпадает в осадок в качестве UFB. В этом случае, относительно большие пузырьки, такие как миллипузырьки и микропузырьки, практически не формируются, и жидкость содержит UFB с диаметром приблизительно в 100 нм с чрезвычайно высокой степенью чистоты. Кроме того, поскольку T-UFB, сформированные таким образом, имеют достаточно большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", T-UFB не разрываются легко в нормальной окружающей среде и могут храниться в течение длительного времени.
[0115] В частности, настоящее раскрытие сущности с использованием явления пленочного кипения, которое обеспечивает локальное формирование поверхности раздела газа в жидкости, может формировать поверхность раздела в части жидкости, близкой к нагревательному элементу, без затрагивания всей области жидкости, и область, в которой термические и нажимные действия выполняются, может быть чрезвычайно локальной. Как результат, можно стабильно формировать требуемые UFB. Когда еще дополнительные условия для формирования UFB применяются к жидкости для формирования через циркуляцию жидкости, можно дополнительно формировать новые UFB с небольшими эффектами в отношении уже созданных UFB. Как результат, можно относительно легко формировать UFB-жидкость требуемого размера и концентрации.
[0116] Кроме того, поскольку способ T-UFB-формирования имеет вышеописанные гистерезисные свойства, можно увеличивать концентрацию до требуемой концентрации при поддержании высокой степени чистоты. Другими словами, согласно способу T-UFB-формирования, можно эффективно формировать допускающую долговременное хранение содержащую UFB жидкость с высокой степенью чистоты и высокой концентрацией.
Конкретное использование содержащей T-UFB жидкости
[0117] В общем, варианты применения содержащих сверхмелкие пузырьки жидкостей отличаются посредством типа содержащегося газа. Любой тип газа может создавать UFB при условии, что объем приблизительно от PPM до BPM газа может растворяться в жидкости. Например, содержащие сверхмелкие пузырьки жидкости могут применяться к следующим вариантам применения.
[0118] - Содержащая UFB жидкость, содержащая воздух, предпочтительно может применяться к очистке в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п. и к культивированию растений и сельскохозяйственных и рыболовных продуктов.
[0119] - Содержащая UFB жидкость, содержащая озон, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений и очистки окружающей среды касательно канализации и загрязненной почвы.
[0120] - Содержащая UFB жидкость, содержащая азот, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений и очистки окружающей среды касательно канализации и загрязненной почвы.
[0121] - Содержащая UFB жидкость, содержащая кислород, предпочтительно может применяться к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п. и к культивированию растений и сельскохозяйственных и рыболовных продуктов.
[0122] - Содержащая UFB жидкость, содержащая углекислый газ, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений.
[0123] - Содержащая UFB жидкость, содержащая перфторуглероды в качестве медицинского газа, предпочтительно может применяться к ультразвуковой диагностике и лечению. Как описано выше, содержащие UFB жидкости могут проявлять эффекты в различных областях техники, а именно, в медицинской, химической, стоматологической, пищевой, промышленной, сельскохозяйственной и рыболовной и т.д.
[0124] В каждом из вариантов применения, чистота и концентрация UFB, содержащихся в содержащей UFB жидкости, являются важными для быстрого и надежного проявления эффекта содержащей UFB жидкости. Другими словами, беспрецедентные эффекты могут ожидаться в различных областях техники посредством использования способа T-UFB-формирования этого варианта осуществления, который обеспечивает формирование содержащей UFB жидкости с высокой степенью чистоты и с требуемой концентрацией. Ниже приводится список вариантов применения, в которых предположительно должны быть предпочтительно применимыми способ T-UFB-формирования и содержащая T-UFB жидкость.
(A) Вариант применения для очистки жидкости
[0125] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для модуля осветления воды, ожидается улучшение эффекта осветления воды и эффекта очистки жидкости с pH-регулированием. Модуль T-UFB-формирования также может предоставляться для сервера подачи газированной воды.
[0126] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для увлажнителя, аромадиффузора, кофеварки и т.п., ожидается улучшение эффекта увлажнения, эффекта дезодорирования и эффекта распространения ароматов в помещении.
[0127] - Если содержащая UFB жидкость, в которой озоновый газ растворяется посредством модуля растворения, формируется и используется для лечения зубов, лечения ожогов и лечения ран с использованием эндоскопа, то ожидается улучшение медицинского очистительного эффекта и антисептического эффекта.
[0128] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для бака для хранения воды кондоминиума, ожидается улучшение эффекта осветления воды и эффекта удаления хлора питьевой воды, которая должна храниться в течение длительного времени.
[0129] - Если содержащая T-UFB жидкость, содержащая озон или углекислый газ, используется для процесса приготовления японского сакэ, сетю, вина и т.д., в котором не может выполняться обработка высокотемпературной пастеризации, то ожидается более эффективная обработка пастеризации, чем обработка пастеризации для традиционной жидкости.
[0130] - Если содержащая UFB жидкость подмешивается в ингредиент в процессе изготовления пищевых продуктов для указанного применения для здоровья и пищевых продуктов с заявленными функциональными свойствами, обработка пастеризации является возможной, и в силу этого можно предоставлять безопасные и функциональные пищевые продукты без потери вкуса.
[0131] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для маршрута подачи морской воды и пресной воды для культивирования в месте культивирования рыболовных продуктов, таких как рыба и жемчуг, ожидается вызывание размножения и выращивания рыболовных продуктов.
[0132] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется в процессе очистки воды для консервирования пищевых продуктов, ожидается улучшение состояния консервирования пищевых продуктов.
[0133] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется в модуле отбеливания для отбеливания воды в бассейне или подземной воды, ожидается более высокий отбеливающий эффект.
[0134] - Когда содержащая T-UFB жидкость используется для восстановления после возникновения трещины бетонного элемента, ожидается улучшение эффекта восстановления после возникновения трещин.
[0135] - Когда T-UFB содержатся в жидком топливе для машины с использованием жидкого топлива (такой как автомобиль, судно и самолет), ожидается повышение эффективности использования энергии топлива.
(B) Вариант применения для очистки
[0136] В последнее время, содержащие UFB жидкости привлекают внимание в качестве очистительной воды для удаления грязи и т.п., прилипающей к одежде. Если модуль T-UFB-формирования, описанный в вышеуказанном варианте осуществления, предоставляется для стиральной машины, и содержащая UFB жидкость с более высокой чистотой и лучшей проницаемостью, чем традиционная жидкость, подается в бак для стирки, ожидается дополнительное улучшение моющего действия.
[0137] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для душа саунзла и моющей машины для подкладных суден, ожидается не только эффект очистки для всех видов животных, включающих в себя человеческое тело, но также и эффект вызывания удаления загрязнения в виде пятен от воды и формованной части на ванной и подкладном судне.
[0138] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для машины для мойки окон для автомобилей, моющей машины высокого давления для очистки элементов стенки и т.п., моечной машины для автомобилей, посудомоечной машины, машины для мытья пищевых продуктов и т.п., ожидается дополнительное улучшение эффектов их очистки.
[0139] - Когда содержащая T-UFB жидкость используется для очистки и техобслуживания частей, изготовленных на заводе, включающей в себя этап съема заусенец после прижатия, ожидается улучшение эффекта очистки.
[0140] - При изготовлении полупроводниковых элементов, если содержащая T-UFB жидкость используется в качестве полировочной воды для полупроводниковой пластины, ожидается улучшение эффекта полировки. Дополнительно, если содержащая T-UFB жидкость используется на этапе удаления резиста, улучшается вызывание отслаивания резиста, который не отслаивается легко.
[0141] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для машин для очистки и очищения от загрязнений на медицинских аппаратах, таких как медицинский робот, модуль лечения зубов, контейнер для сбережения органов и т.п., ожидается улучшение эффекта очистки и эффекта очищения от загрязнений машин. Модуль T-UFB-формирования также является применимым к лечению животных.
(C) Фармацевтический вариант применения
[0142] - Если содержащая T-UFB жидкость содержится в косметике и т.п., проникание в подкожные клетки вызывается, и добавки, которые вызывают плохие эффекты на коже, такие как консервант и поверхностно-активное вещество, могут значительно уменьшаться. Как результат, можно предоставлять более безопасную и более функциональную косметику.
[0143] - Если подготовка нанопузырьков с высокой концентрацией, содержащих T-UFB, используется для контрастностей для оборудования для медицинских обследований, такого как CT и MRI, отраженный свет рентгеновских лучей и ультразвуковых волн может эффективно использоваться. Это позволяет захватывать более подробное изображение, которое является применимым для начальной диагностики рака и т.п.
[0144] - Если вода с нанопузырьками с высокой концентрацией, содержащая T-UFB, используется для машины для лечения ультразвуковыми волнами, называемой "аппаратом для терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком (HIFU)", мощность излучения ультразвуковых волн может уменьшаться, и в силу этого лечение может становиться более неизвазивным. В частности, можно уменьшать повреждение нормальных тканей.
[0145] - Можно проводить подготовку нанопузырьков посредством использования нанопузырьков с высокой концентрацией, содержащих T-UFB в качестве источника, модификации фосфолипида, формирующего липосому в отрицательной области электрического заряда вокруг воздушного пузырька, и применения различных медицинских веществ (таких как DNA и RNA) через фосфолипид.
[0146] - Если препарат, содержащий воду с нанопузырьками с высокой концентрацией, созданную посредством формирования T-UFB, переносится в канал зуба для рекуперативного лечения мякоти и дентина, препарат входит глубоко в зубной каналец посредством эффекта проникания воды с нанопузырьками, и вызывается эффект очищения от загрязнений. Это позволяет лечить зараженный корневой канал мякоти безопасно за короткое время.
Схема размещения подложки слоя элементов
[0147] Как описано выше, UFB 11 формируются посредством пленочного кипения, сформированного посредством приложения предварительно определенного импульса напряжения к одному нагревательному элементу 10 (в дальнейшем в этом документе, называемому "нагревателем"). Следовательно, число UFB 11, сформированных за предварительно определенную единицу времени, может увеличиваться посредством увеличения числа нагревателей 10. Чтобы формировать требуемое число UFB 11 стабильно за короткое время, требуется плотно размещать множество нагревателей, которые должны приводиться в действие. В качестве примера, может рассматриваться вариант осуществления оборудования 1 UFB-формирования, в котором несколько подложек 12 слоя элементов, включающих в себя несколько нагревателей 10, размещаемых на них, размещаются по схеме таким образом, что 10000 позиций нагревателей 10 размещаются. В случае попытки формировать UFB 11 за меньшее время, требуется дополнительно увеличивать число нагревателей 10.
[0148] Тем не менее, в некоторых случаях затруднительно стабильно формировать UFB 11 просто посредством увеличения числа нагревателей 10. Например, в случае если число нагревателей 10 превышает 10000 позиций, полные токи, протекающие через эти нагреватели 10, имеют огромное значение. Помимо этого, потери на паразитное сопротивление в межсоединении для установления соединения с нагревателями 10 варьируются в зависимости от нагревателей 10. По этой причине, величины энергии, введенные в нагреватели 10, значительно варьируются. Поскольку величины энергии, введенные в нагреватели 10, значительно варьируются, может возникать нагреватель 10, принимающий энергию сверх допустимого диапазона. В случае плотного размещения некоторого числа нагревателей 10 на подложке 12 слоя элементов, с тем чтобы стабильно формировать большое количество UFB, варьирование энергий, введенных в нагреватели 10, должно поддерживаться в пределах предварительно определенного диапазона. Далее сначала приводится описание ситуации, когда энергии, вводимые в нагреватели 10, варьируются.
[0149] Фиг. 12A и 12B являются схемами, иллюстрирующими примеры плоской схемы размещения, уточняющей область 1250 слоя элементов (также называемую "нагревательной частью"), которая составляет часть подложки 12 слоя элементов, и иллюстрирующими примеры, в которых несколько нагревателей предоставляются в каждой области 1250 слоя элементов. Фиг. 12A является примером, в котором восемь нагревателей 1011-1018, размещаются в одной области 1250 слоя элементов, и фиг. 12B является примером, в котором четыре нагревателя 1061-1064 размещаются в одной области 1250 слоя элементов. Ниже приводится описание посредством использования примера с меньшим числом нагревателей для удобства.
[0150] На фиг. 12A, электродные контактные площадки 1201 и 1202 размещаются в области 1250 слоя элементов для ввода электрической энергии в каждый из восьми нагревателей 1011-1018. Другими словами, область 1250 слоя элементов может рассматриваться как совокупность из двух или более нагревателей, в которые энергия вводится посредством пары электродных контактных площадок. Области 1221a-1228a и 1221b-1228b представляют собой области отдельных межсоединений, соединенные поочередно с соответствующими нагревателями 1011-1018. Области 1211 и 1212 представляют собой области общих межсоединений, соединяющие несколько областей отдельных межсоединений с электродными контактными площадками 1201 и 1202. Нагреватели 1011-1018, используемые в этом варианте осуществления, формируются с возможностью иметь практически идентичную форму и идентичную толщину пленки посредством изготовления в соответствии с процессом фотолитографии полупроводников. Иными словами, нагреватели 1011-1018 имеют практически идентичное значение сопротивления.
[0151] Если не указано иное, нагреватели 10, формирующие UFB, имеют практически идентичную форму и имеют практически идентичное значение сопротивления в начальном состоянии в нижеприведенном описании. Тем не менее, формы нагревателей 10 не всегда должны быть идентичными, форма и нагреватели 10 должны быть выполнены с возможностью только подавлять варьирование энергии. Например, формы нагревателей 10 могут отличаться для каждой области 1250 слоя элементов. Частичные изменения в формах нагревателей 10 могут выполняться надлежащим образом посредством проектирования маски в процессе фотолитографии.
[0152] Токи протекают через области 1211 и 1212 общих межсоединений, области 1221-1228 отдельных межсоединений и нагреватели 1011-1018 посредством приложения импульса напряжения, проиллюстрированного на фиг. 6A, к электродным контактным площадкам 1201 и 1202. Затем пленочное кипение формируется в жидкости на каждом из нагревателей 1011-1018, и в силу этого формируются UFB.
[0153] В отличие от фиг. 12A, фиг. 12B является примером, в котором четыре нагревателя 1061-1064, размещаются в области 1250 слоя элементов. Области 1241a-1244a и 1241b-1244b представляют собой области отдельных межсоединений, отдельно соединенные с соответствующими нагревателями 1061-1064. Области 1231 и 1232 представляют собой области общих межсоединений, соединяющие несколько областей отдельных межсоединений с электродными контактными площадками 1201 и 1202.
[0154] Автор изобретения выявил, что количество UFB, сформированных для каждого нагревателя в конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 12A, отличается от количества UFB, сформированных посредством каждого нагревателя в конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 12B. Это обусловлено тем, что возникает разность между величиной энергии, используемой посредством каждого из нагревателей 1011-1018 в конфигурации по фиг. 12A, и величиной энергии, используемой посредством каждого из нагревателей 1061-1064 в конфигурации по фиг. 12B. В частности, потери на сопротивление межсоединений в областях 1211, 1212, 1231 и 1232 общих межсоединений приводят к варьированию энергий, введенных в нагреватели, в силу этого вызывая разность в величине энергии.
[0155] Фиг. 13A и 13B являются схемами, иллюстрирующими электрические эквивалентные схемы, релевантные для фиг. 12A и 12B. Фиг. 13A соответствует конфигурации на фиг. 12A, и фиг. 13B соответствует конфигурации на фиг. 12B. Варьирование энергий подробно описывается со ссылкой на фиг. 12A-13B.
[0156] Фиг. 13A и 13B являются схемами, в которых области отдельных межсоединений и области общих межсоединений на фиг. 12A и 12B заменяются электрическими сопротивлениями межсоединений, и нагреватели заменяются электрическими сопротивлениями нагревателей. Ссылки с номерами rh1-rh8 на фиг. 13A представляют значения сопротивления нагревателей, соответствующих нагревателям 1011-1018 на фиг. 12A, и ссылки с номерами rh61-rh64 на фиг. 13B представляют значения сопротивления нагревателей, соответствующих нагревателям 1061-1064 на фиг. 12B, соответственно. Ссылки с номерами rliA1-rliA8 на фиг. 13A представляют значения сопротивления областей 1221a-1228a отдельных межсоединений на фиг. 12A. Ссылки с номерами rliB1-rliB8 на фиг. 13A представляют значения сопротивления областей 1221b-1228b отдельных межсоединений на фиг. 12A. Ссылки с номерами rlcA1-rlcA8 на фиг. 13A представляют значения сопротивления области 1211 общих межсоединений на фиг. 12A. Ссылки с номерами rlcB1-rlcB8 на фиг. 13A представляют значения сопротивления области 1212 общих межсоединений на фиг. 12A. Аналогично, ссылки с номерами rliA61-rliA64 на фиг. 13B представляют значения сопротивления областей 1241a-1244a отдельных межсоединений на фиг. 12B, и ссылки с номерами rliB61-rliB64 представляют значения сопротивления областей 1241b-1244b отдельных межсоединений на фиг. 12B. Ссылки с номерами rlcA61-rlcA64 представляют значения сопротивления области 1231 общих межсоединений на фиг. 12B, и ссылки с номерами rlcB61-rlcB64 представляют значения сопротивления области 1232 общих межсоединений на фиг. 12B.
[0157] Токи, протекающие через нагреватели в ходе приложения импульса напряжения (время t1), проиллюстрированного на фиг. 6A между электродными контактными площадками 1201 и 1202, указываются с помощью ссылок с номерами i1-i8 на фиг. 13A, и токи представляются посредством ссылок с номерами i61-i64 на фиг. 13B. На фиг. 13A и 13B, токи i1-i8 и i61-i64, протекающие через нагреватели, используются для того, чтобы представлять токи, протекающие в областях сопротивлений межсоединений.
[0158] В этом случае, энергия E1, введенная в нагреватель 1011 на фиг. 13A, может выражаться посредством выражения 1, и энергия E2, введенная в нагреватель 1018 на нем, может выражаться посредством выражения 2:
нагреватель 1011: E1=i1*i1*rh1*t1 (выражение 1); и
нагреватель 1018: E2=i8*i8*rh8*t1 (выражение 2).
[0159] Между тем, энергия E3, введенная в нагреватель 1061 на фиг. 13B6 может выражаться посредством выражения 3, и энергия E4, введенная в нагреватель 1064 на нем, может выражаться посредством выражения 4:
нагреватель 1061: E3=i61*i61*rh61*t1 (выражение 3); и
нагреватель 1064: E4=i64*i64*rh64*t1 (выражение 4).
[0160] Поскольку нагреватели в этом случае формируются одновременно в процессе фотолитографии, значения rh1, rh8, rh61 и rh64 сопротивления нагревателей практически равны друг другу. С другой стороны, токи, протекающие через нагреватели, составляют i1 ≠ i8 ≠ i61 ≠ i64, главным образом вследствие эффектов фрагментов сопротивлений rlc межсоединений. Это вызывает варьирование энергий, вводимых в нагреватели. Следовательно, различные количества UFB формируются в зависимости от нагревателей, и стабильное UFB-формирование затруднено. Чтобы стабильно формировать UFB за короткое время, требуется уменьшать варьирование энергий, введенных в нагреватели в области слоя элементов.
[0161] Ниже описываются примеры подавления варьирования энергий, вводимых в несколько нагревателей 10, в конфигурациях, включающих в себя нагреватели 10. Помимо этого, ниже также описываются примеры обнаружения энергии (пороговой энергии), чтобы формировать пленочное кипение посредством использования нагревателей 10, и минимизации энергий, которые должны вводиться в нагреватели 10.
Первый вариант осуществления
Подавление варьирования энергий
[0162] Фиг. 14A-14C являются схемами для описания примера уменьшения разности потерь на сопротивление межсоединений в областях общих межсоединений. Фиг. 14A является схемой, соответствующей конфигурации по фиг. 12B и иллюстрирующей пример плоской схемы размещения, уточняющей область слоя элементов, которая составляет часть подложки 12 слоя элементов. В конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 14A, переключатели 1401-1404 (SW) для управления токами, протекающими через нагреватели, размещаются на областях 1241b-1244b отдельных межсоединений, соответственно. В конфигурации, хотя напряжения источника мощности (24 В) нагревателей постоянно прикладываются к электродным контактным площадкам 1201 и 1202, токи не протекают через нагреватели в то время, когда SW выключаются (L). Фиг. 14B является схемой, иллюстрирующей формы сигналов для логических сигналов SW 1401-1404, приводящих в действие нагреватели. Когда логические сигналы H прикладываются к каждому из SW 1401-1404, SW включаются, токи, сформированные посредством напряжения источника мощности, начинают протекать в соответствующие нагреватели через электродные контактные площадки 1201 и 1202, и пленочное кипение формируется на каждом нагревателе.
[0163] Конфигурации, проиллюстрированные на фиг. 12A-13B, представляют собой конфигурации приведения в действие всех нагревателей, соединенных с электродными контактными площадками, одновременно в течение времени приложения напряжений источника мощности. С другой стороны, в конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 14A, нагреватели 1061-1064 приводятся в действие при задержке времени посредством использования SW 1401-1404. Эта конфигурация позволяет значительно уменьшать потери на сопротивление межсоединений во фрагментах 1351 общих межсоединений, которые затрагиваются в случае одновременных электрических токов через несколько нагревателей 1061-1064 на фиг. 13B. Как описано выше, можно подавлять варьирование энергий, введенных в нагреватели, посредством размещения SW 1401-1404 таким образом, чтобы обеспечивать возможность приведения в действие нагревателей в режиме временного разделения.
[0164] Фиг. 14C является схемой, иллюстрирующей пример, в котором несколько областей слоев элементов, проиллюстрированных на фиг. 14A, размещаются на подложке 12 слоя элементов. Требуется размещать множество нагревателей, чтобы стабильно формировать UFB за короткое время. Хотя фиг. 14C иллюстрирует вариант осуществления, в котором восемь областей слоя элементов, содержащих по четыре нагревателя, размещаются для пояснения, по-прежнему можно размещать еще больше нагревателей посредством увеличения числа нагревателей в каждой области слоя элементов или увеличения числа областей слоя элементов. В модуле 300 T-UFB-формирования, стенки 1421 и крышка (не проиллюстрированы) предоставляются, чтобы покрывать нагреватели 10, но не покрывать электродные контактные площадки 1201 и 1202 на подложке 12 слоя элементов, чтобы формировать жидкостную камеру. Хотя стенки для секционирования внутренней части жидкостной камеры не предоставляются в этом варианте осуществления, вместо этого такие стенки для секционирования внутренней части могут предоставляться.
[0165] Еще один другой способ подавления варьирования энергий, вводимых в нагреватели, представляет собой способ задания ширины рисунка межсоединений для того, чтобы соединять нагреватели 10, удаленные от модуля электродных контактных площадок, большей ширины рисунка межсоединений для того, чтобы соединять нагреватели 10, находящиеся близко к модулю электродных контактных площадок. Вместо этого, область рисунка межсоединений, общего для нескольких нагревателей 10, может увеличиваться при уменьшении длины рисунка отдельных межсоединений для того, чтобы отдельно соединяться с соответствующим нагревателем 10. Альтернативно, область рисунка общих межсоединений может растягиваться посредством формирования нескольких слоев межсоединений на подложке 12 слоя элементов. Различные другие способы могут использоваться для того, чтобы подавлять варьирование энергий.
Пороговая энергия пленочного кипения
[0166] Далее приводится описание взаимосвязи между "пороговой энергией пленочного кипения", используемой посредством нагревателя для того, чтобы приводить жидкость в пленочное кипение, и "энергией, вводимой в нагреватель". "Пороговая энергия пленочного кипения" представляет собой минимальную энергию, требуемую для пузырения (пленочного кипения) жидкости W посредством нагрева с помощью нагревателя 10. Если точнее, как проиллюстрировано на фиг. 6A, она представляет собой энергию, вычисленную из ширины импульса напряжения и тока при начале пленочного кипения (пузырения) как следствие постепенного увеличения ширины импульса введенного тока при неизменяющемся постоянном напряжении. С другой стороны, "энергия, вводимая в нагреватель" означает энергию, вводимую непосредственно в нагреватель 10. Пленочное кипение развивается при таком условии, что "энергия, вводимая в нагреватель" превышает "пороговую энергию пленочного кипения". По этой причине, взаимосвязь "энергии, вводимой в нагреватель" относительно "пороговой энергии пленочного кипения" оказывается значением, равным или выше 1 в случае задействования нагревателя 10 для формирования пленочного кипения.
[0167] В этом примере, "энергия, вводимая в нагреватель" задается таким образом, что все нагреватели в группе нагревателей, которые вызывают пленочное кипение немедленно после приложения импульса напряжения, по существу обеспечивают пленочное кипение в любой окружающей среде. В случае если напряжение является неизменяющимся постоянным, например, "энергия, вводимая в нагреватель" задается с возможностью иметь такую ширину импульса, превышающую ширину импульса "пороговой энергии пленочного кипения".
[0168] Температура каждого нагревателя 10 начинает повышаться вследствие этой "энергии, вводимой в нагреватель". До тех пор, пока пленочное кипение не возникает, тепло передается в жидкость через защитный слой 309 и кавитационно-стойкую пленку 310 в верхней части нагревателя 10 (см. фиг. 5A). Жидкость исчезает из выше нагревателя 10, как только пленочное кипение развивается. По этой причине, в случае если пленочное кипение формируется, тепло из нагревателя 10 не передается в жидкость, и кривая роста температуры относительно введенной энергии становится крутой. Другими словами, чем более чрезмерным является рост температуры, который не способствует пленочному кипению, тем более высокой становится температура нагревателя 10. Это в силу этого может уменьшать срок эксплуатации нагревателя 10. По этой причине, желательно задавать "энергию, вводимую в нагреватель" максимально возможно небольшой.
[0169] Здесь, модуль 600 управления задает "энергию, вводимую в нагреватель" с учетом "пороговой энергии пленочного кипения", а также различных сопротивлений межсоединений и т.п. подложки. Тем не менее, "пороговая энергия пленочного кипения" является оцененным значением, которое получается теоретически. Можно оценивать энергию для формирования пленочного кипения посредством вычисления с использованием теплопередачи пленки, сопротивления теплогенератора, прикладываемого напряжения и т.п. С другой стороны, зона подложки 12 слоя элементов, нагружающей нагреватели 10, имеет тенденцию становиться большей, чтобы формировать большое количество UFB при низких затратах. В этом случае, варьирование "пороговых энергий пленочного кипения" между нагревателями возникает вследствие различных факторов, включающих в себя давления пленок, формирующих нагреватели 10, пленочные давления для изоляционных пленок или защитных пленок для электрической и физической защиты нагревателей от жидкости, атмосферное давление и т.д. В случае использования нескольких подложек 12 слоя элементов, например, каждая из подложек 12 слоя элементов может вызывать варьирование "пороговых энергий пленочного кипения". Между тем, варьирование "пороговых энергий пленочного кипения" может возникать в каждой подложке 12 слоя элементов в зависимости от отдельных местоположений нагревателей 10 в ней или других факторов. Как описано выше, значения "пороговой энергии пленочного кипения" могут варьироваться вследствие варьирования процесса изготовления подложек 12 слоя элементов или вследствие различных окружающих условий.
[0170] Именно поэтому "энергия, вводимая в нагреватель" часто задается посредством предоставления "пороговой энергии пленочного кипения" с некоторым конкретным допустимым запасом. Как следствие, срок эксплуатации каждого нагревателя 10 может уменьшаться в случае ввода чрезмерной энергии.
[0171] Как описано выше, энергия, которая должна фактически вводиться в каждый нагреватель 10, определяется на основе "пороговой энергии пленочного кипения". Соответственно, если можно получать значение "пороговой энергии пленочного кипения" в случае, когда пленочное кипение фактически формируется, то более соответствующая входная энергия может определяться. Другими словами, можно продлевать срок эксплуатации каждого нагревателя 10, при одновременном стабильном формировании UFB посредством ввода минимальной требуемой энергии в каждый нагреватель 10, которая равна или выше значения "пороговой энергии пленочного кипения" в случае, если пленочное кипение фактически формируется.
Извлечение пороговой энергии
[0172] Ниже приводится описание примера извлечения "пороговой энергии пленочного кипения" в случае, если пленочное кипение фактически формируется посредством нагревателя 10. В этом варианте осуществления, модуль обнаружения, выполненный с возможностью обнаруживать физическое изменение (изменение температуры, давления и т.п.) в начале пленочного кипения, предоставляется около нагревателя 10, который формирует UFB. Например, модуль обнаружения обнаруживает физическое изменение в начале пленочного кипения посредством использования датчика. Затем модуль 600 управления извлекает "пороговую энергию пленочного кипения" нагревателя 10 на основе информации, полученной посредством обнаружения с помощью модуля обнаружения. "Пороговая энергия пленочного кипения" может извлекаться, например, если можно получать фактический период времени от приложения импульса напряжения до фактического начала пленочного кипения. Модуль 600 управления задает "энергию, вводимую в нагреватель" в группе нагревателей, включающей в себя релевантный нагреватель 10, посредством использования такой полученной "пороговой энергии пленочного кипения".
[0173] Фиг. 15A-15D являются графиками, иллюстрирующими взаимосвязь между временем приложения импульса напряжения к нагревателю 10 и изменением температуры около нагревателя. Фиг. 15A иллюстрирует температурный профиль, полученный из элемента обнаружения температуры (см. элемент 1610 обнаружения температуры на фиг. 16A) в случае, если элемент 1610 обнаружения температуры предоставляется около нагревателя 10, и импульс напряжения прикладывается к нагревателю 10. Как проиллюстрировано на фиг. 15A, сингулярность 1501 возникает в случае, если напряжение непрерывно прикладывается к нагревателю 10. Как пояснено выше, она представляет собой сингулярность, которая возникает как следствие формирования пленочного кипения, при котором тракт переноса, который рассеивает тепло из нагревателя (теплогенератора), блокируется относительно жидкости. Этот вариант осуществления акцентирует внимание на сингулярности 1501. Фиг. 15B иллюстрирует пример, в котором температурный профиль на фиг. 15A получается посредством проведения дискретного измерения. Фиг. 15B иллюстрирует пример, в котором временные интервалы точек измерения разбросаны для пояснения. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено только этим примером. Например, желательно проводить измерение в интервале измерений, который, по меньшей мере, равен 1/10 относительно или предпочтительно равен или ниже 1/100 в относительно ширины импульса, которая представляет приложение пороговой энергии пленочного кипения. Между тем, фиг. 15B иллюстрирует пример проведения измерения с постоянными интервалами, начинающегося с приложения импульса напряжения, чтобы упрощать понимание. Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено только этим примером. Если ширина импульса, соответствующая пороговой энергии пленочного кипения, является прогнозируемой заранее, то точность измерений может повышаться посредством уменьшения интервалов измерений вокруг порогового значения.
[0174] Фиг. 15C иллюстрирует пример, который представляет изменение температуры (дифференциал по времени) за предварительно определенный период времени относительно точек измерения на фиг. 15B. Из фиг. 15C очевидно, что резкое изменение температуры за предварительно определенный период времени возникает при сингулярности импульса, соответствующей пороговой энергии пленочного кипения. Фиг. 15D является графиком, представляющим изменение информации измерений за предварительно определенный период времени по фиг. 15C (который в силу этого является графиком, полученным посредством подвергания значений температуры дифференциалу второго порядка), чтобы идентифицировать прикладываемую ширину импульса, соответствующую пороговой энергии пленочного кипения. Из фиг. 15D очевидно, что время приложения, соответствующее ширине импульса, имеющей наибольшее изменение, обнаруживается в качестве точки сингулярности. Пороговая энергия пленочного кипения извлекается из времени приложения, соответствующего ширине импульса, и напряжения импульса напряжения. Можно обнаруживать сингулярность нагревателя 10 и извлекать "пороговую энергию пленочного кипения" посредством обнаружения температуры при одновременном использовании элемента 1610 обнаружения температуры, размещаемого около нагревателя 10. Следует отметить, что сингулярность может обнаруживаться посредством использования элемента 1610 обнаружения температуры посредством контроллера (не проиллюстрирован), который управляет 1610 элементом обнаружения температуры, либо посредством модуля 600 управления. Другими словами, модуль обнаружения, который обнаруживает формирование пленочного кипения, включает в себя датчик, такой как элемент 1610 обнаружения температуры. Альтернативно, модуль обнаружения может включать в себя модуль обработки, такой как контроллер (не проиллюстрирован), который управляет датчиком, и модуль 600 управления, который выполняет обработку на основе информации из датчика.
[0175] Фиг. 16A и 16B являются схемами, иллюстрирующими поперечное сечение около нагревателя 10. Фиг. 16A иллюстрирует пример, в котором элемент 1610 обнаружения температуры размещается под нагревателем 10 через изоляционную пленку 1620 (в направлении на противоположной стороне относительно стороны, на которой присутствует жидкость W относительно нагревателя 10). Элемент 1610 обнаружения температуры располагается непосредственно под нагревателем 10 посредством использования процесса осаждения полупроводниковой пленки. Посредством размещения элемента 1610 обнаружения температуры около нагревателя 10, как описано выше, модуль 600 управления может обнаруживать сингулярность, присущую "пленочному кипению" в каждом нагревателе 10. Кроме того, модуль 600 управления может извлекать "пороговую энергию пленочного кипения" на основе обнаруженной сингулярности. "Пороговые энергии пленочного кипения", извлекаемые так, как описано выше, могут возможно варьироваться между нагревателями 10. Модуль 600 управления этого варианта осуществления задает "энергию, вводимую в нагреватель" на основе каждой "пороговой энергии пленочного кипения", извлекаемой таким способом. Таким образом, модуль 600 управления может определять входную энергию таким образом, чтобы эффективно управлять приведением в действие каждого нагревателя 10 при одновременном выполнении стабильного UFB-формирования.
[0176] Хотя фиг. 16A описывает пример размещения элемента 1610 обнаружения температуры непосредственно под каждым нагревателем 10, настоящее изобретение не ограничено только этой конфигурацией. Элементы 1610 обнаружения температуры могут размещаться непосредственно под некоторыми нагревателями на подложке 12 слоя элементов. В случае если подложка 12 слоя элементов имеет большую площадь, как упомянуто выше, "пороговые энергии пленочного кипения" нагревателей 10 могут варьироваться в зависимости от позиций, в которых монтируются нагреватели 10. В этом отношении, элемент 1610 обнаружения температуры может размещаться около нагревателя 10, расположенного в характерной позиции. С другой стороны, элементы 1610 обнаружения температуры могут частично размещаться также в случае, если разности "пороговых энергий пленочного кипения" между нагревателями 10 равны или ниже предварительно определенного значения, вследствие небольшого варьирования процесса изготовления нагревателей 10. Помимо этого, различные другие модификации могут применяться, как описано ниже.
Первый модифицированный пример
[0177] Фиг. 16B является схемой, иллюстрирующей другой пример поперечного сечения около нагревателя 10. В этом примере, элемент 1610 обнаружения температуры не размещается непосредственно под нагревателем 10. В этом примере, элемент 1610 обнаружения температуры размещается на расположенной напротив поверхности с жидкостью W между ними вместо подложки 12 слоя элементов, которая включает в себя несколько нагревателей 10 для формирования UFB. В этом случае, "пороговая энергия пленочного кипения" может извлекаться с учетом времени передачи температуры в жидкости W. Время передачи может получаться посредством предписанного вычисления, либо значение, полученное посредством фактического измерения, может использоваться в качестве времени передачи.
Второй модифицированный пример
[0178] Фиг. 17A и 17B являются схемами, иллюстрирующими пример подложки 12 слоя элементов, соответствующей фиг. 12B. Фиг. 17A является видом сверху подложки 12 слоя элементов. Фиг. 17B является видом в поперечном сечении вдоль линии XVIIB на фиг. 17A. Этот пример представляет случай размещения элементов 1610 обнаружения температуры между каждыми двумя нагревателями вместо размещения элементов обнаружения температуры непосредственно под нагревателями 1061-1064 для формирования UFB. Компоновка каждого элемента 1610 обнаружения температуры между нагревателями позволяет сокращать число элементов обнаружения температуры относительно нагревателей. В этом примере, время передачи изменения температуры каждого нагревателя немного задерживается по сравнению со случаем размещения элемента обнаружения температуры непосредственно под каждым нагревателем. Соответственно, "пороговая энергия пленочного кипения" обнаруживается с учетом этого времени задержки. В частности, модуль 600 управления может определять "пороговую энергию пленочного кипения" при вычислении ширины импульса, соответствующей "пороговой энергии пленочного кипения", с учетом времени задержки. Время задержки может получаться посредством предписанного вычисления, или значение, полученное посредством фактического измерения, может использоваться в качестве времени задержки.
Третий модифицированный пример
[0179] Первый вариант осуществления и его первый и второй модифицированные примеры описывают пример извлечения "пороговой энергии пленочного кипения" посредством обнаружения тепла во время пленочного кипения посредством использования элемента 1610 обнаружения температуры. Между тем, этот модифицированный пример описывает пример получения ширины импульса, соответствующей "пороговой энергии пленочного кипения", посредством обнаружения давления с использованием датчика, такого как пьезоэлектрический элемент, который реагирует на давление.
[0180] Как проиллюстрировано на фиг. 6A, в случае формирования пленочного кипения посредством использования нагревателя 10, чрезвычайно большая волна давления возникает во время формирования пленочного кипения, наблюдаемого во время 1 на фиг. 6A. В частности, время от начала приложения напряжения (энергии) до первого обнаружения удельного давления с помощью датчика давления составляет исходную информацию (информацию относительно ширины импульса) "пороговой энергии пленочного кипения", как проиллюстрировано на фиг. 6A. Как описано выше, "пороговая энергия пленочного кипения" также может обнаруживаться посредством использования датчика давления. Другими словами, аналогично случаю температурного датчика, можно обнаруживать формирование пленочного кипения и извлекать "пороговую энергию пленочного кипения" посредством получения сингулярности в профиле, который иллюстрирует давления в зависимости от единиц времени.
[0181] Здесь, передача давления является быстрой в случае, если датчик давления предоставляется на подложке, идентичной подложке нагревателя 10, и размещается непосредственно под нагревателем 10, как и в случае, описанном со ссылкой на фиг. 16A в первом варианте осуществления. Между тем, передача давления является быстрой также в случае размещения датчика давления в середине нагревателей, как и в случае второго модифицированного примера. С другой стороны, в случае если датчик давления и нагреватель 10 не предоставляются на идентичной подложке, как и в случае первого модифицированного примера, "пороговая энергия пленочного кипения" может извлекаться с учетом времени распространения давления в жидкости.
Четвертый модифицированный пример
[0182] Третий модифицированный пример описывает случай обнаружения "пороговой энергии пленочного кипения" посредством обнаружения давления, соответствующего формированию пленочного кипения, при одновременном использовании датчика давления, расположенного около нагревателя 10. Здесь, позиция для того, чтобы располагать датчик давления, не всегда должна обязательно находиться около нагревателя 10, поскольку давление во время формирования пленочного кипения является чрезвычайно большим. Этот модифицированный пример представляет случай, в котором датчик давления не расположен около нагревателя 10. Например, конфигурация для того, чтобы обнаруживать давление, должна предоставляться только таким образом, что нагреватель 10 для формирования UFB находится в контакте с жидкостью, которая должна нагреваться. С другой стороны, в случае если жидкость находится в контакте с воздухом, давление передается через воздух в форме звуковой волны. Соответственно, "пороговая энергия пленочного кипения" может обнаруживаться посредством считывания звука в беспроводном режиме.
[0183] Выше описываются первый вариант осуществления и его модифицированные примеры. Модуль 600 управления задает "энергию, вводимую в нагреватель" на основе "пороговой энергии пленочного кипения", обнаруженной так, как описано выше. Например, "энергия, вводимая в нагреватель" может определяться посредством применения предписанного коэффициента к "пороговой энергии пленочного кипения". В случае если несколько нагревателей 10 предоставляются на подложке 12 слоя элементов, "энергия, вводимая в нагреватель" может возможно варьироваться в зависимости от местоположений нагревателей 10 и других факторов. "Энергия, вводимая в нагреватель" может задаваться в качестве энергии, которая приблизительно в один-три раза превышает "пороговую энергию пленочного кипения". Здесь, "энергия, вводимая в нагреватель" может задаваться в качестве энергии, которая приблизительно в 1,01-1,3 раза превышает "пороговую энергию пленочного кипения", чтобы достигать длительного срока эксплуатации.
[0184] Хотя этот вариант осуществления описывает случай размещения различных датчиков в различных местоположениях, датчики и их местоположения могут комбинироваться надлежащим образом. Например, элемент обнаружения температуры (температурный датчик) и датчик давления могут использоваться в комбинации. Между тем, в другой конфигурации, датчики могут размещаться непосредственно под нагревателями 10 в некоторой конкретной области подложки 12 слоя элементов, тогда как датчики могут размещаться между нагревателями 10 в их оставшейся области. Альтернативно, в некоторой конкретной области подложки 12 слоя элементов, датчики могут размещаться в позициях, расположенных напротив нагревателей в направлении присутствия жидкости, при размещении жидкости между ними.
[0185] Между тем, приведено описание случая управления "энергией, вводимой в нагреватель" на основе информации относительно "пороговой энергии пленочного кипения". Хотя это управление с обратной связью предпочтительно проводится на регулярной основе, вместо этого управление может проводиться на нерегулярной основе.
Второй вариант осуществления
[0186] Первый вариант осуществления описывает пример подавления варьирования введенных энергий в случае использования подложки 12 слоя элементов, содержащей несколько нагревателей 10. Первый вариант осуществления также описывает случай продления срока эксплуатации посредством извлечения "пороговой энергии пленочного кипения" и осуществления управления таким образом, чтобы минимизировать "энергию, вводимую в нагреватель". Как описано в первом варианте осуществления, в случае формирования UFB посредством задействования пленочного кипения при одновременном использовании нагревателей для формирования UFB, подложка 12 слоя элементов, содержащая несколько нагревателей 10, требуется для достижения выработки при высокой плотности приблизительно в 1 миллиард пузырьков на миллилитр UFB на скорости 1 л/мин. Например, несколько сотен тысяч нагревателей 10 предоставляются в подложке 12 слоя элементов, и эти несколько нагревателей 10 должны приводиться в действие эффективно. Второй вариант осуществления описывает конфигурацию для того, чтобы приводить в действие нагреватели 10 одновременно.
Конфигурация модуля T-UFB-формирования
[0187] Фиг. 18A и 18B являются схемами, иллюстрирующими конфигурацию модуля 300 T-UFB-формирования и временную диаграмму, применимую к ней. Фиг. 18A является схемой, иллюстрирующей конфигурацию модуля 300 T-UFB-формирования. Модуль 300 T-UFB-формирования включает в себя контроллер 1820 и полупроводниковую подложку 1810, содержащую нагреватели 1811. Контроллер 1820 может быть идентичным модулю 600 управления, проиллюстрированному на фиг. 1, или отличающимся от него. Каждый нагреватель 1811 является идентичным нагревателю 10, описанному в первом варианте осуществления. Полупроводниковая подложка 1810 является идентичной подложке 12 слоя элементов, описанной в первом варианте осуществления. Следует отметить, что контроллер и полупроводниковая подложка также предоставляются в нижеприведенных дополнительных вариантах осуществления, и их корреляции с конфигурацией первого варианта осуществления являются идентичными корреляциям в вышеуказанных примерах. Полупроводниковая подложка 1810 включает в себя несколько нагревателей 1811, счетчик 1812 и схему 1813 выбора нагревателя.
[0188] Контроллер 1820 выводит сигнал 1830 нагрева и управления счетчиком в счетчик 1812, включенный в полупроводниковую подложку 1810. Соответствующие нагреватели 1811, включенные в полупроводниковую подложку 1810, содержат отдельные идентификационные коды. Сигнал 1830 нагрева и управления счетчиком представляет собой сигнал, который служит как в качестве сигнала нагрева, так и в качестве сигнала управления счетчиком. В примере, проиллюстрированном на фиг. 18A и 18B, однотипный сигнал выводится из контроллера 1820 в полупроводниковую подложку 1810, и сигнал 1830 нагрева и управления счетчиком, представляющий собой однотипный сигнал, выбирает нагреватель 1811, который должен приводиться в действие, из нескольких нагревателей 1811 и приводит в действие выбранный нагреватель 1811 надлежащим образом. Предполагается, что фиксированное значение задается для каждого нагревателя 1811 в качестве его идентификационного кода во время изготовления полупроводниковой подложки 1810.
[0189] В дальнейшем описывается пример работы полупроводниковой подложки 1810, включающей в себя работу счетчика 1812, со ссылкой на фиг. 18B. Временная диаграмма в верхней части фиг. 18B представляет пример, в котором сигнал 1830 нагрева и управления счетчиком выводит фиксированный импульс. Временная диаграмма в средней части фиг. 18B представляет пример, в котором сигнал 1830 нагрева и управления счетчиком выводит переменный импульс в соответствии с CLK в контроллере 1820. Нижняя часть фиг. 18B иллюстрирует пример идентификационных кодов, которые должны предоставляться в нагреватели 1811. Хотя здесь описывается пример для того, чтобы назначать три бита каждому нагревателю в качестве его идентификационного кода, число битов не ограничено только этим примером. Между тем, идентификационные коды нагревателей 1811 могут многократно использоваться в полупроводниковой подложке 1810. Другими словами, число нагревателей 1811 может превышать 8 позиций, что соответствует максимальному трехбитовому числу. На фиг. 18B, идентификационный код "000" предоставляется в нагреватель с кодом нагревателя "1" и в нагреватель с кодом нагревателя "8" одновременно.
[0190] Счетчик 1812 выполняет подсчет на основе сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком, выведенного из контроллера 1820. В этом примере, время для подсчета задается в качестве времени каждого заднего фронта сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком. В другой конфигурации, время для подсчета может задаваться в качестве времени каждого переднего фронта сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком посредством счетчика 1812. В этом примере, число битов счетчика задается равным трем битам. Счетчик 1812 выполняет подсчет в каждом заднем фронте сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком до максимального значения числа битов счетчика и затем возвращается в значение счетчика в 0 в последующем заднем фронте сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком.
[0191] Схема 1813 выбора нагревателя сравнивает значение счетчика для счетчика 1812 с идентификационными кодами нагревателей и приводит в действие соответствующий нагреватель 1811. Как проиллюстрировано на фиг. 18B, контроллер 1820 может управлять частотой переноса, а также режимами высокой и низкой нагрузки для сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком. Каждый период высокого уровня сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком соответствует времени приведения в действие нагревателя 1811. Здесь, период низкого уровня вместо этого может задаваться в качестве времени приведения в действие нагревателя. Хотя этот вариант осуществления описывает пример конфигурации, в которой предусмотрены нагреватели, соответствующие всем значениям счетчика, также может быть приемлемой конфигурация, в которой отсутствуют нагреватели, соответствующие некоторому конкретному значению счетчика.
[0192] Как описано выше, согласно этому варианту осуществления, можно динамически управлять временем приведения в действие, чтобы одновременно приводить в действие несколько нагревателей посредством использования простой конфигурации. Это позволяет равномерно управлять температурой или электрической мощностью в случае, если полупроводниковая подложка 1810 используется. Как следствие, UFB могут формироваться эффективно. Например, также можно вводить соответствующую энергию в нагреватели посредством управления режимами нагрузки сигнала 1830 нагрева и управления счетчиком в соответствии с обнаруженной "пороговой энергией пленочного кипения", как описано в первом варианте осуществления.
Третий вариант осуществления
[0193] Второй вариант осуществления описывает пример одновременного приведения в действие нескольких нагревателей. Второй вариант осуществления также описывает пример для того, чтобы обеспечивать динамическое управление временем приведения в действие нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно. Этот вариант осуществления описывает пример, который может динамически изменять число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, их порядок приведения в действие и их время приведения в действие.
Конфигурация модуля T-UFB-формирования
[0194] Фиг. 19A-19D являются схемами, иллюстрирующими конфигурации модуля 300 T-UFB-формирования. В частности, модуль 300 T-UFB-формирования включает в себя контроллер 1920 и полупроводниковую подложку 1910, содержащую нагреватели 1911. Фиг. 19A-19D иллюстрируют четыре примера. Далее поочередно описываются соответствующие примеры.
[0195] Фиг. 19A иллюстрирует конфигурацию, идентичную конфигурации примера, описанного во втором варианте осуществления. В частности, полупроводниковая подложка 1910 включает в себя счетчик 1912 и схему 1913 выбора нагревателя. Кроме того, сигнал 1930 нагрева и управления счетчиком выводится из контроллера 1920 в счетчик 1912 полупроводниковой подложки 1910. Эта конфигурация отличается от конфигурации второго варианта осуществления тем, что линия управления задающего интерфейса 1931 соединяется между схемой 1913 выбора нагревателя полупроводниковой подложки 1910 и контроллером 1920.
[0196] Задающий интерфейс 1931 представляет собой интерфейс для задания числа нагревателей 1911, которые должны приводиться в действие одновременно, и их порядка приведения в действие. Контроллер 1920 может задавать число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, и их порядок приведения в действие в схеме 1913 выбора нагревателя через задающий интерфейс 1931. Если точнее, нагреватели 1911 этого варианта осуществления содержат идентификационные коды, аналогично второму варианту осуществления. Контроллер может указывать биты, используемые для идентификации идентификационного кода, через задающий интерфейс 1931. Это позволяет контроллеру 1920 задавать число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, и их порядок приведения в действие в схеме 1913 выбора нагревателя. В этом примере, контроллер 1920 устанавливает данное заданное значение (заданный тип) через задающий интерфейс 1931. Схема 1913 выбора нагревателя приводит в действие соответствующий нагреватель на основе заданного значения, заданного таким образом, а также на основе идентификационного кода нагревателя и значения счетчика. Здесь, также предполагается, что в этом варианте осуществления фиксированное значение задается для каждого нагревателя 1911 во время изготовления полупроводниковой подложки 1910. Тем не менее, произвольный идентификационный код может задаваться для каждого нагревателя 1911 через задающий интерфейс 1931 и т.п. в момент после изготовления полупроводниковой подложки 1910.
[0197] Как описано во втором варианте осуществления, счетчик 1912 выполняет подсчет значения счетчика посредством использования сигнала 1930 нагрева и управления счетчиком. Схема 1913 выбора нагревателя приводит в действие нагреватель 1911, который имеет идентификационный код, совпадающий с релевантным заданным значением и значением счетчика, совпадающим с релевантным заданным значением. Как следствие, согласно этому примеру, можно динамически задавать число нагревателей 1911, которые должны приводиться в действие одновременно, и порядок их приведения в действие. Ниже поясняются дополнительные подробности.
[0198] Фиг. 19B описывает пример, в котором полупроводниковая подложка 1910 не содержит счетчик, но контроллер 1920 вместо этого включает в себя счетчик 1921. В этом примере, значения счетчика выводятся из счетчика 1921 контроллера 1920 в схему 1913 выбора нагревателя. Следует отметить, что этот пример может динамически изменять число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, их порядок приведения в действие и их время приведения в действие посредством приложения напряжения источника мощности и принуждения схемы 1913 выбора нагревателя переключать нагреватели 1911 в соответствии со значениями счетчика.
[0199] Фиг. 19C описывает пример неиспользования счетчика. В частности, контроллер 1920 включает в себя схему 1922 управления приводимыми в действие нагревателями, и сигнал 1933 выбора приводимых в действие нагревателей выводится из схемы 1922 управления приводимыми в действие нагревателями в схему 1913 выбора нагревателя. Сигнал 1933 выбора приводимых в действие нагревателей представляет собой сигнал, указывающий значение, соответствующее идентификационному коду нагревателя. Схема 1913 выбора нагревателя выбирает нагреватель 1911, который должен приводиться в действие, на основе сигнала 1933 выбора приводимых в действие нагревателей.
[0200] Фиг. 20A и 20B являются схемами, описывающими нагреватели, которые должны выбираться. Фиг. 20A иллюстрирует пример таблицы выбора приводимых в действие нагревателей, предоставленной в схеме 1922 управления приводимыми в действие нагревателями в конфигурации по фиг. 19C. Таблица выбора приводимых в действие нагревателей представляет собой таблицу, которая задает порядок нагревателей, которые должны приводиться в действие. Схема 1922 управления приводимыми в действие нагревателями выполнена с возможностью обращаться к таблице выбора приводимых в действие нагревателей, определять выбранный номер нагревателя, который должен приводиться в действие в соответствии с непроиллюстрированным значением счетчика в контроллере 1920, и выводить выбранный номер в схему 1913 выбора нагревателя. Сигнал 1933 выбора приводимых в действие нагревателей непосредственно обозначает идентификационные коды нагревателей, которые должны приводиться в действие, и в силу этого может управлять порядком приведения в действие надлежащим образом. Здесь, контроллер 1920 может изменять значения, включенные в таблицу выбора приводимых в действие нагревателей, проиллюстрированную на фиг. 20A, на другие произвольные значения. Далее поясняется фиг. 20B.
[0201] Фиг. 19D описывает пример, в котором сигнал 1934 управления нагревом выводится из контроллера 1920 в схему 1913 выбора нагревателя посредством использования другого маршрута. На фиг. 19D, и счетчик 1912 предоставляется, аналогично случаю на фиг. 19A. Здесь, контроллер 1920 может включать в себя счетчик, как описано со ссылкой на фиг. 19B. Альтернативно, сигнал выбора приводимых в действие нагревателей может использоваться вместо использования счетчика, как описано со ссылкой на фиг. 19C. Инициализация сигнала 1934 управления нагревом на другом маршруте позволяет более гибко задавать число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, их порядок приведения в действие и их время приведения в действие.
[0202] Фиг. 21 является схемой, описывающей схему 1913 выбора нагревателя. Здесь, схема 1913 выбора нагревателя выбирает нагреватель 1911, который должен приводиться в действие, на основе заданного значения, заданного посредством задающего интерфейса 1931, и на основе значения счетчика для счетчика 1912 (или счетчика 1921). В этом примере, задающий интерфейс 1931 из контроллера 1920 может динамически изменять число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, и их порядок приведения в действие. Здесь, приводится описание примера конфигурации, в которой число нагревателей равно 16, идентификатор каждого нагревателя является 3-битовым числом (от 0 до 7), и число битов счетчика составляет 3 бита. Тем не менее, числа битов идентификатора и счетчика не ограничены. Между тем, коды нагревателей на фиг. 21 задаются как коды, которые уникально указывают соответствующие нагреватели, в отличие от идентификаторов нагревателей. В примере по фиг. 21, идентификатор нагревателя "000" назначается, например, нагревателям, имеющим коды нагревателей "0" и "8". Таким образом, идентификаторы назначаются нагревателям в порядке 0, 1, 2, …, 7, 0, 1, …, и 7.
[0203] Фиг. 21 иллюстрирует три примера приведения в действие. Одновременное управление приведением в действие проводится в соответствии с любым из этих примеров приведения в действие в соответствии с заданным значением, заданным посредством задающего интерфейса 1931. Соответствующие примеры приведения в действие отличаются в зависимости от того, какие биты из чисел битов (3 битов) идентификатора нагревателя и счетчика используются.
[0204] В дальнейшем для начала описывается первый пример приведения в действие. Первый пример приведения в действие является примером приведения в действие, который использует 3 бита из числа битов каждого идентификатора нагревателя и 3 бита из числа каждого счетчика. Контроллер 1920 может задавать числа используемых битов посредством использования задающего интерфейса 1931. Например, контроллер 1920 задает младший бит (LSB) идентификаторов используемых нагревателей равным "0" и задает старший бит (MSB) идентификаторов используемых нагревателей равным "2". Кроме того, контроллер 1920 задает LSB битов используемых счетчиков равным "0" и задает MSB битов используемых счетчиков равным "2". После этого, контроллер 1920 выводит сигнал 1930 нагрева и управления счетчиком, в силу этого задействуя счетчик 1912 для выполнения подсчета, как описано выше. В этом случае, нагреватели, имеющие значение счетчика и значение идентификатора, совпадающие с битами, выбранными посредством задающего интерфейса, приводятся в действие в течение периода высокого уровня сигнала нагрева и управления счетчиком (или сигнала управления нагревом). В случае если значение счетчика выбирается во время 2101, например, нагреватели, имеющие идентификатор нагревателя "010", приводятся в действие. В частности, нагреватели, имеющие коды нагревателей "2" и "10", приводятся в действие. Число одновременных приведений в действие равно 2 в этом случае.
[0205] Далее описывается второй приведения в действие. Второй пример приведения в действие является примером приведения в действие, который использует 2 бита из числа битов каждого идентификатора нагревателя и 2 бита из числа каждого счетчика. Контроллер 1920 задает числа используемых битов посредством использования задающего интерфейса 1931. В частности, контроллер 1920 задает LSB идентификаторов используемых нагревателей равным "0" и задает MSB идентификаторов используемых нагревателей равным "1". Кроме того, контроллер 1920 задает LSB битов используемых счетчиков равным "0" и задает MSB битов используемых счетчиков равным "1". После этого, контроллер 1920 выводит сигнал 1930 нагрева и управления счетчиком, в силу этого задейтсвуя счетчик 1912 для выполнения подсчета. В этом случае, нагреватели, имеющие значение счетчика и значение идентификатора, совпадающие с битами, выбранными посредством задающего интерфейса, приводятся в действие в течение периода высокого уровня сигнала нагрева и управления счетчиком (или сигнала управления нагревом). В случае если значение счетчика выбирается во время 2102, нагреватели, имеющие комбинированное значение бита 1 и бита 0, равное "10" в идентификаторах нагревателей, приводятся в действие. Здесь, значение бита 2 может составлять любое значение. В частности, нагреватели, имеющие коды нагревателей "2", "6", "10" и "14", приводятся в действие. Число одновременных приведений в действие равно 4 в этом случае.
[0206] Далее описывается третий пример приведения в действие. Приводится описание третьего примера приведения в действие, который использует 2 бита из числа битов каждого идентификатора нагревателя и 2 бита из числа каждого счетчика, аналогично второму примеру приведения в действие. Тем не менее, другие LSB- и MSB-значения используются в данном документе. В частности, контроллер 1920 задает LSB идентификаторов используемых нагревателей равным "1" и задает MSB идентификаторов используемых нагревателей равным "2". Между тем, контроллер 1920 задает LSB битов используемых счетчиков равным "0" и задает MSB битов используемых счетчиков равным "1". Здесь, в случае если значение счетчика выбирается во время 2103, нагреватели, имеющие комбинированное значение бита 2 и бита 1, равное "10" в идентификаторах нагревателей, приводятся в действие. В частности, нагреватели, имеющие коды нагревателей "4" и "12", приводятся в действие. Число одновременных приведений в действие равно 2 в этом случае.
[0207] Как описано выше, число одновременных приведений в действие и порядок приведения в действие может изменяться на основе битов идентификаторов и счетчиков, указанных посредством контроллера 1920 через задающий интерфейс 1931. Здесь, заданные значения задающего интерфейса 1931 могут отражаться немедленно или отражаться в предписанное время. Фиг. 20B иллюстрирует пример конфигурации, в которой схема выбора нагревателя защелкивается во время в один цикл счетчика вместо отражения в схеме выбора нагревателя во время переноса заданных значений из контроллера 1920 в задающий интерфейс 1931.
[0208] Как описано выше, согласно этому варианту осуществления, можно динамически задавать число нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, их порядок приведения в действие и их время приведения в действие. Этот вариант осуществления также может управлять частотой для приведения в действие нагревателей посредством использования частоты сигнала 1930 нагрева и управления счетчиком из контроллера 1920. Между тем, также можно управлять временем для приведения в действие нагревателей посредством использования периодов высокого уровня в сигнале 1930 нагрева и управления счетчиком из контроллера 1920.
Четвертый вариант осуществления
[0209] Этот вариант осуществления описывает примеры управления приведением в действие нагревателей 10 посредством использования конкретных примеров схемы. Как описано в первом варианте осуществления, конфигурация, включающая в себя модуль обнаружения, который обнаруживает "пороговую энергию пленочного кипения", также может обнаруживать нагреватели 10, которые не приводятся в действие. Например, эта конфигурация может обнаруживать нагреватель, который не приводится в действие вследствие отсоединения, и т.п. Этот вариант осуществления также описывает пример задания нагревателей, которые должны приводиться в действие, при игнорировании нагревателя, применимого к вышеуказанному случаю. Другими словами, этот вариант осуществления также описывает пример, который может динамически управлять числом нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, даже в случае возникновения отсоединения и т.п.
[0210] Фиг. 22A и 22B являются схемами, иллюстрирующими примеры схем управления для переключателей (SW), которые управляют токами, протекающими через соответствующие нагреватели. Фиг. 22A иллюстрирует первый пример, и фиг. 22B иллюстрирует второй пример. Ниже для начала описывается первый пример, проиллюстрированный на фиг. 22A. Первый пример представляет собой случай описания примера схемной конфигурации, которая выполняет одновременное приведение в действие посредством управления с временным разделением. Второй пример представляет собой случай описания примера схемной конфигурации, которая выполняет одновременное приведение в действие при одновременном исключении нагревателей, которые вызывают отсоединение и т.п.
Первый пример
[0211] На фиг. 22A, сдвиговый регистр 2201 формируется из 512 триггерных схем (FF0-FF511). Высокий уровень H логического сигнала прикладывается к контактному выводу D FF511. В нижеприведенном описании, высокий уровень H логического сигнала указывается с помощью "1", а его низкий уровень L указывается с помощью "0". Сигнал нагрузки соединяется с контактным выводом сброса каждой триггерной схемы. Соответственно, низкий уровень L логического сигнала выводится из контактного вывода Q в случае, если сигнал нагрузки переходит к высокому уровню H.
[0212] Далее в качестве примера описываются составляющие схемы управления SW, соответствующего нагревателю 0. Счетчик 2202 соединяется с CLK-сигналом (не проиллюстрирован). Если контактный вывод Q FF0 задается равным "1" в переднем фронте CLK-сигнала, значение счетчика постепенно увеличивается на 1. Кроме того, счетчик 2202 соединяется с максимальным значением 2203 счетчика, которое описывается ниже. Если контактный вывод Q FF0 задается равным "1" в переднем фронте CLK-сигнала, и если значение, введенное из максимального значения 2203 счетчика, равно значению счетчика, то значение счетчика возвращается в 0. Кроме того, счетчик 2202 также соединяется с сигналом нагрузки (не проиллюстрирован). Значение счетчика возвращается в 0 в переднем фронте сигнала нагрузки.
[0213] Максимальное значение 2203 счетчика включает в себя регистр, который запоминает значение, служащее в качестве максимального значения счетчика, внутри. Значение, полученное посредством вычитания 1 из числа временных разделений в случае приведения в действие нагревателей посредством проведения временного разделения, задается равным максимальному значению 2203 счетчика.
[0214] Значение счетчика для счетчика 2202 соединяется в качестве входного сигнала с защелкой 2204 счетчика. Защелка 2204 счетчика защелкивает значение счетчика для счетчика 2202 вовнутрь в случае, если сигнал нагрузки становится "1".
[0215] Блочный счетчик 2205 постепенно увеличивается на 1 в переднем фронте сигнала нагрева. Значение счетчика для блочного счетчика 2205 возвращается в 0, если значение счетчика равно значению, заданному равным максимальному значению счетчика в переднем фронте сигнала нагрева. Между тем, значение счетчика для блочного счетчика 2205 возвращается в 0 также в случае, если сигнал нагрузки становится "1".
[0216] Модуль 2206 сравнения выводит значение 1 в случае, если значение, защелкиваемое посредством защелки 2204 счетчика, равно значению счетчика для блочного счетчика 2205. Логический элемент 2207 "AND" включает в себя два входных контактных вывода, и вывод из модуля 2206 сравнения и сигнал нагрева соединяются с входными контактными выводами. Выходной контактный вывод логического элемента 2207 "AND" соединяется с SW.
[0217] Схема управления для каждого из SW, соответствующих нагревателям 1-511, аналогично включает в себя сдвиговый регистр 2201, счетчик 2202, защелку 2204 счетчика, модуль 2206 сравнения и логический элемент 2207 "AND". Кроме того, схема управления соединяется с максимальным значением 2203 счетчика и с блочным счетчиком 2205. Хотя фиг. 22A иллюстрирует пример конфигурации схем управления для 512 нагревателей, число нагревателей может отличаться. Схемы управления могут решать проблемы, связанные с другим числом нагревателей, просто посредством увеличения или уменьшения составляющих, соответствующих соответствующим нагревателям, описанным выше.
[0218] Далее описывается пример конфигурации схем управления по фиг. 22A, применимой к случаю, в котором число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 4, со ссылкой на фиг. 23A-24. Фиг. 23A и 23B являются схемами, иллюстрирующими состояния конфигурации схем управления по фиг. 22A в некоторое время. Фиг. 24 является схемой, иллюстрирующей временную диаграмму. Если точнее, фиг. 23A является схемой, иллюстрирующей состояния схем управления во время 1, указываемое на фиг. 24, и фиг. 23B является схемой, иллюстрирующей состояния схем управления во время 2 и во время 3, указываемые на фиг. 24.
[0219] На фиг. 23A и 23B, номер в каждой из окружностей и эллипсов представляет значение, запоминаемое посредством соответствующей составляющей. Ниже приводится описание со ссылкой на фиг. 23A и 23B. Фиг. 23A является схемой, иллюстрирующей состояния соответствующих составляющих во время, указываемое посредством времени 1 на фиг. 24. Контактный вывод Q каждой FF в сдвиговом регистре 2201 имеет значение 0. Между тем, счетчик и защелка счетчика в схеме управления для каждого нагревателя также имеют значение 0. Значение для максимального значения 2203 счетчика задается равным 3, поскольку число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 4.
[0220] Фиг. 23B является схемой, иллюстрирующей состояния соответствующих составляющих во время 2 и время 3 на фиг. 24 или, более конкретно, состояния соответствующих составляющих в переднем фронте сигнала нагрузки. Время 2 представляет собой время после переключения CLK-сигнала 512 раз со времени 1, тогда как время 3 представляет собой время после переключения CLK-сигнала 512 раз со времени 2. Поскольку значение 1 вводится в контактный вывод D FF511 в сдвиговом регистре 2201, контактные выводы Q всех FF в сдвиговом регистре выводят значение 1 после переключения CLK-сигналов 512 раз, т.е. столько раз, сколько составляет число стадий в сдвиговом регистре 2201. Счетчики в соответствующих схемах управления нагревателя имеют значения 0, 1, 2, 3, 0, 1, ..., 1, 2 и 3 в порядке от нагревателя 0 непосредственно перед повышением сигнала нагрузки. Значения всех счетчиков возвращаются в 0 вместе с повышением сигнала нагрузки. Защелка счетчика в каждой схеме управления нагревателя защелкивает значение соответствующего счетчика перед возвратом как 0. Здесь, значение защелки счетчика описывается таким образом, что оно переходит от любого из значений 0-3 к 0 на фиг. 23B, идентичное значение должно защелкиваться во время 3 (в отличие от описания на фиг. 23B), поскольку значение, защелкиваемое во время 2, сохраняется без изменения. Сдвиговый регистр 2201 и счетчик в каждой из схем управления нагревателя выполняют операции от времени 2 до времени 3, которые являются идентичными операциям от времени 1 до времени 2.
[0221] Между тем, сигнал нагрева принимает значение "1" четыре раза от времени 2 до времени 3, поскольку число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 4. Блочный счетчик 2205 постепенно увеличивается на 1 каждый раз, когда сигнал нагрева повышается. Модуль 2206 сравнения выводит значение 1 в случае, если значение защелки 2204 счетчика в каждой схеме управления нагревателя равно значению соответствующего блочного счетчика 2205. Значение 1 применяется к SW, соединенному с каждой схемой управления нагревателя, в которой модуль сравнения выводит значение 1, за счет чего соответствующий нагреватель приводится в действие.
Второй пример
[0222] Фиг. 22B является схемой, иллюстрирующей пример схем управления для SW для управления токами, протекающими через соответствующие нагреватели в случае, если нагреватель, который более не допускает формирование UFB (в дальнейшем называемый "деактивированным нагревателем"), включается.
[0223] В случае динамического управления числом нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно, при одновременном исключении нагревателя, который не может формировать пленочное кипение, нагреватели, к которым энергия прикладывается одновременно при произвольном числе временных разделений, управляются одинаково. Посредством приведения в действие нагревателей при одновременном использовании произвольного числа временных разделений, можно формировать UFB с потреблением мощности, соответствующим системе подачи мощности. Кроме того, посредством приведения в действие нагревателей в соответствии с временным разделением, при одновременном исключении деактивированного нагревателя, можно подавлять варьирование энергосбережения во время операции временного разделения. Ниже подробно описывается пример со ссылкой на чертежи.
[0224] В качестве с первым примером, схема управления для каждого из SW, соответствующих нагревателям 1-511, включает в себя сдвиговый регистр 2201, счетчик 2202, защелку 2204 счетчика и модуль 2206 сравнения. Кроме того, каждая схема управления для SW включает в себя защелку 2251 данных и логический элемент 2252 "AND". Кроме того, каждая схема управления соединяется с максимальным значением 2203 счетчика и с блочным счетчиком 2205. Счетчик 2202, защелка 2204 счетчика, модуль 2206 сравнения, максимальное значение 2203 счетчика и блочный счетчик 2205 выполняют операции, идентичные операциям на фиг. 22A, и их пояснения опускаются.
[0225] Тем не менее, сигнал данных соединяется с контактным выводом D FF511 в сдвиговом регистре 2201. Когда деактивированный нагреватель задается как нагреватель n, сигнал данных проектируется таким образом, что значение 0 выводится из контактного вывода Q FFn, когда CLK-сигнал переключается столько раз, сколько составляет число стадий в сдвиговом регистре 2201. В этом варианте осуществления, предполагается, что деактивированный нагреватель известен заранее, и предполагается, что сигнал данных выводится на основе этой известной информации.
[0226] Ниже в качестве примера описывается конфигурация в случае нагревателя 0. Контактный вывод Q FF0 в сдвиговом регистре 2201 соединяется в качестве входного сигнала с защелкой 2251 данных. Когда сигнал нагрузки становится "1", значение контактного вывода Q защелкивается вовнутрь. Логический элемент 2252 "AND" представляет собой логический элемент "AND", включающий в себя три входных контактных вывода. Вывод из модуля 2206 сравнения, вывод из защелки 2251 данных и сигнал нагрева соединяются с входными контактными выводами логического элемента 2252 "AND". Выходной контактный вывод логического элемента 2252 "AND" соединяется с SW. Хотя фиг. 22B также иллюстрирует схемы управления для 512 нагревателей, число нагревателей может отличаться, как пояснено в связи с фиг. 22A.
[0227] Далее описывается пример конфигурации схем управления по фиг. 22B, применимой к случаю, в котором нагреватель 1 и нагреватель 4 представляют собой деактивированные нагреватели, и число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 3, со ссылкой на фиг. 25A-26. Фиг. 25A и 25B являются схемами, иллюстрирующими состояния конфигурации схем управления по фиг. 22B в конкретное время. Фиг. 26 является схемой, иллюстрирующей временную диаграмму. Если точнее, фиг. 25A является схемой, иллюстрирующей состояния схем управления во время 1, указываемое на фиг. 26, и фиг. 25B является схемой, иллюстрирующей состояния схем управления во время 2 и во время 3, указываемые на фиг. 26.
[0228] На фиг. 25A и 25B, номер в каждой из окружностей и эллипсов представляет значение, запоминаемое посредством соответствующей составляющей. Ниже приводится описание со ссылкой на фиг. 25A и 25B. Фиг. 25A является схемой, иллюстрирующей состояния соответствующих составляющих во время, указываемое посредством времени 1 на фиг. 26. Контактный вывод Q каждой FF в сдвиговом регистре 2201 имеет значение 0. Между тем, счетчик и защелка счетчика в схеме управления для каждого нагревателя также имеют значение 0. Значение для максимального значения 2203 счетчика задается равным 2, поскольку число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 3.
[0229] Фиг. 25B является схемой, иллюстрирующей состояния соответствующих составляющих во время 2 и время 3 на фиг. 26 или, более конкретно, состояния соответствующих составляющих в переднем фронте сигнала нагрузки. Время 2 представляет собой время после переключения CLK-сигнала 512 раз со времени 1, тогда как время 3 представляет собой время после переключения CLK-сигнала 512 раз со времени 2. Сигнал данных решает проблемы, связанные с деактивированными нагревателями. Контактные выводы Q FF1 и FF4 выводят значение 0 после переключения CLK-сигналов 512 раз, т.е. столько раз, сколько составляет число стадий в сдвиговом регистре 2201. Между тем, контактные выводы Q оставшихся FF выполнены с возможностью выводить значение 1. Счетчики в соответствующих схемах управления нагревателя имеют значения 0, 1, 2, 0, …, 0 и 1 в порядке от нагревателя 0 непосредственно перед повышением сигнала нагрузки. Значения всех счетчиков возвращаются в 0 вместе с повышением сигнала нагрузки. Защелка счетчика в каждой схеме управления нагревателя защелкивает значение соответствующего счетчика перед возвратом в 0. Здесь, значение защелки счетчика описывается таким образом, что оно переходит от любого из значений 0-2 к 0 на фиг. 25B, идентичное значение должно защелкиваться во время 3 (в отличие от описания на фиг. 25B), поскольку значение, защелкиваемое во время 2, сохраняется без изменения.
[0230] Сдвиговый регистр 2201 и счетчик в каждой из схем управления нагревателя выполняют операции от времени 2 до времени 3, которые являются идентичными операциям от времени 1 до времени 2. Между тем, сигнал нагрева принимает значение "1" три раза от времени 2 до времени 3, поскольку число временных разделений при приведении в действие нагревателей равно 3. Блочный счетчик 2205 постепенно увеличивается на 1 каждый раз, когда сигнал нагрева повышается. Модуль сравнения выводит значение 1 в случае, если значение защелки счетчика в каждой схеме управления нагревателя равно значению соответствующего блочного счетчика 2205. Затем значение 1 применяется к SW, соответствующему нагревателю, который не представляет собой деактивированный нагреватель, или другими словами к SW, соединенному с каждой схемой управления нагревателя, в которой защелка 2251 данных выводит значение 1.
[0231] Как описано выше, схемы управления этого варианта осуществления включают в себя сдвиговый регистр, содержащий триггерные схемы в числе, идентичном числу нагревателей, модуль запоминания максимальных значений счетчика, который запоминает число временных разделений внутри, и блочный счетчик, в котором счетчик постепенно увеличивается на 1 каждый раз, когда энергия прикладывается. Кроме того, каждая схема управления включает в себя сигнал нагрузки, который выводит H-уровень логически при завершении переноса данных в сдвиговый регистр, сигнал нагрева, который выводит H-уровень при приложении энергии к нагревателю, и модуль управления нагревателя, который управляет приложением и неприложением энергии к каждому нагревателю. Модуль управления нагревателя включает в себя счетчик, который постепенно увеличивается в случае, если вывод из триггерной схемы, соответствующей нагревателю в сдвиговом регистре, имеет H-уровень, и возвращается в 0 в случае, если значение счетчика достигает максимального значения счетчика. Помимо этого, каждая схема управления включает в себя защелку данных, которая защелкивает вывод из триггерной схемы, соответствующей нагревателю в сдвиговом регистре, в случае, если сигнал нагрузки переходит к H-уровню, и защелку счетчика, которая защелкивает значение счетчика в случае, если сигнал нагрузки переходит к H-уровню. Кроме того, каждая схема управления включает в себя модуль сравнения, который сравнивает значение блочного счетчика со значением защелки счетчика и выводит H-уровень в случае, если эти значения равны. Кроме того, каждая схема управления включает в себя логический элемент "AND", в который вводятся сигнал нагрева, вывод из защелки данных и вывод из модуля сравнения. Вывод из логического элемента "AND" соединяется с переключателем, который управляет приведением в действие нагревателя. Между тем, данные, которые должны вводиться в сдвиговый регистр, имеют такую конфигурацию, в которой L-уровень логически выводится из триггерной схемы, соответствующей нагревателю, который не может формировать пленочное кипение в случае завершения ввода данных, соответствующего числу стадий в сдвиговом регистре.
[0232] Согласно этому варианту осуществления, нагреватели, к которым энергия прикладывается одновременно при произвольном числе временных разделений, могут управляться одинаково. Посредством приведения в действие нагревателей при одновременном использовании произвольного числа временных разделений, можно формировать UFB с потреблением мощности, соответствующим системе подачи мощности. Кроме того, посредством приведения в действие нагревателей в соответствии с временным разделением, при одновременном исключении деактивированного нагревателя, можно подавлять варьирование энергосбережения во время операции временного разделения.
Пятый вариант осуществления
[0233] Напряжение импульса напряжения, который должен вводиться в нагреватель, предпочтительно задается постоянным. Варьирование напряжения может изменять условия во время формирования пленочного кипения и может приводить к невозможности стабильно формировать UFB. Источник мощности с неизменяющимся постоянным напряжением может использоваться в некоторых случаях для того, чтобы приводить в действие нагреватели. Модуль подачи мощности для приведения в действие нагревателей предпочтительно имеет большую емкость источника мощности таким образом, чтобы приводить в действие все нагреватели одновременно. Тем не менее, в свете затрат или размера, можно использовать модуль подачи мощности с меньшей емкостью источника мощности посредством ограничения числа нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно. В этом случае, можно управлять одновременным приведением в действие посредством разделения всех нагревателей на зоны и последовательно приведения в действие нагревателей на основе зон.
[0234] Хотя использование источника мощности с неизменяющимся постоянным током позволяет подавать неизменяющееся постоянное напряжение, возникновение крутого и большого изменения нагрузки может вызывать варьирование питающего напряжения. Здесь, в случае если несколько нагревателей приводятся в действие одновременно, несколько нагревателей могут переходить из состояния, в котором нагреватели выключаются одновременно, в состояние, в котором нагреватели включаются одновременно, за счет чего как следствие крутое и большое изменение нагрузки возникает. Изменение напряжения источника мощности может приводить к ситуации, когда энергия, вводимая в нагреватели, отклоняется от оцененного уровня и может устранять стабильное формирование UFB. Этот вариант осуществления описывает пример, который подавляет такое крутое и большое изменение нагрузки и задает питающее напряжение постоянным.
[0235] Фиг. 27 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию для того, чтобы приводить в действие нагревательный модуль 2710, содержащий несколько нагревателей. Нагревательный модуль 2710 может формироваться из одной подложки 12 слоя элементов. Альтернативно, нагревательный модуль 2710 может формироваться из нескольких подложек 12 слоя элементов. Контроллер 2720 и модуль 2730 подачи мощности соединяются с нагревательным модулем 2710.
[0236] Каждый нагреватель включается и выключается посредством управления контроллером 2720. Например, использование переключателя (SW) согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления позволяет включать и выключать нагреватель. Нагревательный модуль 2710, содержащий нагреватели, может выполнять управление группами нагревателей, включающих в себя несколько нагревателей. Управление на основе групп активируется, например, посредством определения местоположения переключателя в области межсоединений, совместно используемой посредством групп. Таким образом, можно управлять включением и выключением в зависимости от групп посредством управления с использованием контроллера 2720.
[0237] Источник мощности, имеющий емкость источника мощности, которая обеспечивает подачу эквивалентной величины токов, требуется для того, чтобы одновременно приводить в действие нагреватели. Тем не менее, источник мощности с большой емкостью заключает в себе большой размер и высокие затраты. Соответственно, управление выполняется в этом примере при ограничении числа нагревателей, которые должны приводиться в действие одновременно. Между тем, чтобы реализовывать стабильное пленочное кипение, управление выполняется таким образом, чтобы задавать напряжение источника мощности нагревателей постоянным при подавлении крутого и большого изменения нагрузки.
[0238] Фиг. 28A-28D являются временными диаграммами, описывающими режимы приведения в действие нагревателей. Фиг. 28A показывает сравнительный пример, в котором время для включения и выключения конкретно не регулируется. В случае формирования UFB посредством формирования пленочного кипения, импульс напряжения прикладывается к нагревателю, и нагреватель многократно включается и выключается, как описано выше. Другими словами, нагреватель управляется таким образом, чтобы повторять циклы, включающие в себя действия включения и выключения. В том случае, если все нагреватели в некоторой конкретной группе управления одновременно включаются в начальное время в каждом цикле, состояние "все выключены" переключается на состояние "все включены", поскольку все нагреватели выключаются непосредственно перед включением. Как следствие, нагрузка может колебаться значительно и мгновенно с точки зрения источника мощности, в силу этого вызывая варьирование напряжения источника мощности нагревателя.
[0239] Фиг. 28B является схемой, иллюстрирующей пример управления по этому варианту осуществления. Как проиллюстрировано на фиг. 28B, нагреватели управляются таким образом, что моменты времени для того, чтобы начинать каждый цикл, включающий в себя действия включения и выключения, немного задерживаются между нагревателями. Посредством задержки времени приведения в действие через SW, например, не допускается ситуация, когда все нагреватели включаются. Соответственно, можно подавлять крутое изменение напряжения источника мощности. Альтернативно, идентичный эффект также может получаться посредством задержки времени для того, чтобы включать нагреватели в каждом цикле, вместо задержки времени каждого цикла.
[0240] Фиг. 28C является сравнительным примером, в котором несколько нагревателей в некоторой конкретной зоне формируются в группу. Другими словами, фиг. 28C иллюстрирует пример нерегулирования времени для включения и выключения. Фиг. 28C заключает в себе секцию P, в которой все нагреватели выключаются после выключения нагревателей в группе A и перед включением нагревателя в другой группе B. Также в этом случае, состояние "все выключены" переключается на состояние "все включены", поскольку все нагреватели выключаются непосредственно перед включением. Соответственно, нагрузка уменьшается в случае, если нагреватели выключаются, и внезапно увеличивается в случае, если нагреватели включаются позднее с точки зрения источника мощности. Это является эквивалентным значительной и мгновенной флуктуации нагрузки, если смотреть со стороны источника мощности, и напряжение источника мощности нагревателя также варьируется как следствие.
[0241] Фиг. 28D является схемой, иллюстрирующей другой пример управления по этому варианту осуществления. Как проиллюстрировано на фиг. 28D, в случае выключения группы A и затем включения другой группы B, период времени для того, чтобы выключать все нагреватели, уменьшается посредством начала операции включения группы B сразу после выключения группы A. Таким образом, можно подавлять крутое изменение напряжения источника мощности. В примере по фиг. 28D, нагреватели в каждой группе управляются таким образом, чтобы задерживать время для того, чтобы включать и выключать соответствующие нагреватели. Кроме того, интервал между нагревателем, который должен включаться и выключаться в конце в группе A, и нагревателем, который должен включаться и выключаться в начале в группе B, минимизируется. Как описано выше, в случае выключения приведения в действие некоторой конкретной зоны и затем включения приведения в действие другой зоны, можно подавлять крутое изменение с точки зрения источника мощности посредством выключения приведения в действие некоторой конкретной зоны и включения другой зоны сразу после выключения.
[0242] В дальнейшем описывается причина изменения времени для того, чтобы приводить в действие нагреватели на основе зон. Если все нагреватели, размещаемые в модуле 300 T-UFB-формирования, непрерывно приводятся в действие в идентичное время приведения в действие, модуль 300 T-UFB-формирования может разделяться на зону, в которой температура воды растет легко, и зону, в которой температура воды не растет легко. Как результат, такое изменение условия температуры воды может приводить к нестабильности при формировании пленочного кипения. В этом отношении, можно выравнивать температуру воды посредством изменения частоты для того, чтобы приводить в действие нагреватели, в зависимости от зон таким образом, чтобы уменьшать частоту для того, чтобы приводить в действие зону, в которой температура растет легко.
Шестой вариант осуществления
[0243] Этот вариант осуществления описывает пример разделения подложки 12 слоя элементов на несколько зон. Несколько нагревателей размещаются в каждой зоне. Этот вариант осуществления дополнительно описывает пример для того, чтобы задавать условия приведения в действие, подходящие для каждой зоны в случае, если подходящие условия приведения в действие варьируются вследствие формы подложки 12 слоя элементов, позиций нагревателей, времени и других факторов. Например, число разделений при приведении в действие для приведения в действие нагревателей и цикл приведения в действие изменяются в зависимости от зон.
[0244] Фиг. 29 является схемой, иллюстрирующей пример полупроводниковой подложки 2900 этого варианта осуществления. Как проиллюстрировано на фиг. 29, полупроводниковая подложка 2900 разделяется на несколько зон. Хотя этот пример описывает случай разделения полупроводниковой подложки 2900 на четыре зоны для пояснения, число разделения может динамически изменяться. Например, две или более зоны из зон, проиллюстрированных на фиг. 29, также могут совместно трактоваться как одна зона. Нагреватели 2910 и температурный датчик 2930, выполненный с возможностью обнаруживать температуры нагревателей, размещаются в каждой зоне. Кроме того, схема 2940 выбора нагревателя, содержащая непроиллюстрированный счетчик и выполненная с возможностью выбирать нагреватель, который должен приводиться в действие, и контроллер 2920, выполненный с возможностью передавать счетный сигнал в схему 2940 выбора нагревателя и принимать обратную связь из температурного датчика, размещаются в каждой зоне. Контроллер 2920 может выполнять управление таким образом, чтобы сохранять температуру в пределах некоторого конкретного диапазона во время приведения в действие нагревателей посредством мониторинга температуры каждой зоны с помощью соответствующего температурного датчика 2930 и динамического изменения частоты приведения в действие и числа разделений при приведении в действие нагревателей в соответствии с отслеживаемым значением. Как пояснено в пятом варианте осуществления, модуль 300 T-UFB-формирования может разделяться на зону, в которой температура воды растет легко, и зону, в которой температура воды не растет легко, в зависимости от схемы размещения нагревателей, расположенных в модуле 300 T-UFB-формирования. Как результат, изменение условия температуры воды может возможно приводить к нестабильности при формировании пленочного кипения. В этом отношении, как следствие обнаружения температур нагревателей с помощью температурного датчика 2930 и управлением таким образом, чтобы сохранять температуры в пределах некоторого конкретного диапазона во время приведения в действие нагревателей, необязательно предоставлять отдельный нагревательный модуль для целей удержания тепла. Таким образом, UFB могут формироваться при подавлении потребления мощности, требуемого для удержания тепла.
[0245] Согласно этому раскрытию сущности, можно эффективно и рационально управлять приведением в действие нагревателей.
[0246] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем прилагаемой формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, так что он заключает в себе все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.