洗浄方法及び洗浄装置
【課題】洗剤の使用が不要で且つコンパクトで洗浄性能が高い洗浄方法を提供する。
【解決手段】液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させる。気体を前記搬送経路1を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成する。気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する。減圧された液体を被洗浄物6に噴射する。被洗浄物6の表面の汚れYと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れYを除去する。
【解決手段】液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させる。気体を前記搬送経路1を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成する。気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する。減圧された液体を被洗浄物6に噴射する。被洗浄物6の表面の汚れYと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れYを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微細気泡を利用して洗浄を行う洗浄方法及び洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、微細気泡を利用して洗浄を行う洗浄装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
この従来の洗浄装置においては、水を貯留するための容器81と、水内に空気を溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段82と、溶解水の供給を受けて前記容器81内にマイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズル83とを備えている。バブル発生ノズル83は、容器81への取付部を備えたノズル本体84内に、溶解水製造手段82に接続するための接続部86を備えた中空パイプ85を設け、この中空パイプ85内に備えたオリフィス87と圧力解放室88を設け、この圧力解放室88内に発生した気泡を微細化するための微細目の網部材89を設け、前記中空パイプ85の周壁に設けた小径の連通孔90に連通した攪拌室91を、ノズル本体84の内周面と中空パイプ85の外周面との間に備え、この攪拌室91と容器81とを連通した小孔92をノズル本体84の取付部付近に備えている。
【0004】
このものにあっては、容器81内にミクロンオーダーのマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルの自己加圧効果および圧壊を利用して、石鹸等の洗剤を使用することなく被洗浄物の洗浄を行うものである。
【0005】
しかしながら、上記従来の洗浄装置にあっては、洗浄タンクが必要で装置の複雑化及び大型化を招いて製造コストが増大してしまい、また、洗浄性能が低く洗浄時間が長くかかってしまうという問題があった。
【0006】
そこで、溶解水を被洗浄物に直接噴射することが考えられた(例えば特許文献2参照)この特許文献2に示されるものにあっては、水等の液体に空気等の気泡発生用のガスを溶解させて過飽和状態(これを過飽和液体という)とすることで、気泡を生じ易くすると共に被洗浄物に直接噴射している。
【0007】
しかしながら、この特許文献2に示されるものにあっては、過飽和液体はノズルから噴射するまでの過程で発生しているが、ノズルから噴射される時には液体中に残存しているガスの分圧が下がっていて、過飽和状態となっておらず、被洗浄物の表面で充分に微細気泡を発生させることができないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2006−68631号公報
【特許文献2】特開2006−223995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、洗剤の使用が不要で、コンパクトで且つ被洗浄物の表面で充分に微細気泡を発生させて洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために請求項1に係る洗浄方法にあっては、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させ、気体を前記搬送経路1を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成し、気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧し、減圧された液体を被洗浄物6に噴射し、被洗浄物6の表面の汚れYと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れYを除去することを特徴とするものである。
【0011】
このような構成とすることで、洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であるといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで且つ、被洗浄物6の表面で微細な気泡を充分に発生させて洗浄性能が高い洗浄方法にすることができる。
【0012】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、液体が水であることを特徴とするものである。
【0013】
このような構成とすることで、特別な液体を使用することなく、水道等より容易に得ることができ、液体の供給手段を簡単にして、小型の装置で洗浄することができる。
【0014】
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、気体が空気であることを特徴とするものである。
【0015】
このような構成とすることで、特別な気体を使用することなく、大気中より容易に得ることができ、気体の供給手段を簡単にして、小型の装置で洗浄することができる。
【0016】
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に係る発明において、減圧された液体を、搬送経路1と噴出口51とを接続する主経路53に流すと共に主経路53の下流側から分流して再び主経路53の上流側に合流する該主経路53の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路54に交互に流すことにより、発振状態で被洗浄物6に噴射することを特徴とするものである。
【0017】
このような構成とすることで、洗浄面積を広げて広範囲の洗浄を可能とし、洗浄性能が向上するものである。
【0018】
請求項5に係る洗浄装置にあっては、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させるポンプ2と、気体を前記搬送経路1を流れる液体に加圧溶解させて該気体が飽和状態となった液体を生成する加圧溶解部3と、加圧溶解部3で生成し気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する減圧部4と、前記減圧部4からの液体を被洗浄物6に噴射する洗浄液噴射部5とを備えて成り、洗浄液噴射部5から噴射される液体が、被洗浄物6の表面の汚れYとの界面で気泡を発生させて汚れYを除去する液体であることを特徴とするものである。
【0019】
このような構成とすることで、洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であるといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで且つ、被洗浄物6の表面で微細な気泡を充分に発生させて洗浄性能が高い洗浄装置を得ることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明にあっては、複数の洗浄作用を効果的に活用して高い洗浄効果が得られるため、従来のように、大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であったり、装置が大型化するといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置とすることができ、家電機器への応用が広範囲で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の洗浄装置の一実施形態の構成図である。
【図2】同上における減圧部の一例の構成図である。
【図3】同上における減圧部の他例の構成図である。
【図4】同上における減圧部の更に他例の構成図である。
【図5】同上において液滴の集団の被洗浄物に付着した汚れへの衝突を説明する説明図である。
【図6】同上において液滴の被洗浄物に付着した汚れへの衝突を説明する説明図である。
【図7】同上において被洗浄物に付着した液滴の汚れへの吸着等を説明する説明図である。
【図8】同上において被洗浄物に付着した液滴がサイド流となって汚れを押しのける状態の説明図である。
【図9】(a)(b)(c)は同上における洗浄液噴射部の一例を説明する説明図である。
【図10】従来例の全体構成図である。
【図11】同上の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【0023】
本発明の洗浄装置は、図1に示すように、液体の搬送経路1を備え、該搬送経路1の上流側から順に設けられるポンプ2と、加圧溶解部3と、減圧部4と、洗浄液噴射部5とで主体が構成されるものである。
【0024】
ポンプ2は、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させるもので、脈動を発生し易いピストンポンプ2が好適に用いられる。
【0025】
加圧溶解部3は、前記ポンプ2にて加圧されると共に脈動流となって搬送経路1を流れてくる液体に、気体を溶解させて飽和状態とするもので、ヘンリーの法則に従って、気体を加圧することで溶解させて飽和状態とする。この加圧溶解部3は、液体中に気体を供給するエゼクタ31を備えており、エゼクタ31により液体中に供給された気体は、液体がポンプ2により加圧されていることで、飽和量まで溶解する。また加圧溶解部3は、エゼクタ31の下流側に圧力開閉弁33を介して大気に連通される気体分離部32を備えており、飽和に達することで溶解しきれなかった気体を液体から分離させて大気に排出している。
【0026】
減圧部4は、溶解気体が飽和状態となって加圧溶解部3から流れてくる液体を減圧するもので、図2に示すように複数の弁41を直列に並設したり、図3に示すように経路断面を段階的に縮小させたり、図4に示すように経路断面を段階的に縮小させたりすることで構成される。このような減圧部4により、液体中に溶解している気体の発生(析出)無しに液体を徐々に大気圧まで減圧し、気体の過飽和の状態を得ることができる。
【0027】
洗浄液噴射部5は、搬送経路1の下流端に設けられ、搬送経路1を流れてくる液体を被洗浄物6に向けて噴射するノズル50にて構成される。被洗浄物6は、従来例のように水中に浸漬しておくのではなく、気体中(通常は大気中)に配置しておき、気体中の被洗浄物6に向けて洗浄液噴射部5から液体を噴射するものである。
【0028】
本実施形態では、液体に水道水等の水を使用し、気体に空気を使用している。例えば、約20℃の水道水を6リットル/分でポンプ2で搬送して0.8MPaの圧力を付与すると共に、加圧溶解部3のエゼクタ31にて0.6リットル/分の空気を供給し、エゼクタ31の出口で0.5MPaの圧力であるのを、減圧部4により0MPaまで降圧させることで、洗浄液噴射部5においてDO(dissolved oxygen:溶存酸素)20mg/リットルの洗浄液を得る。
【0029】
洗浄液噴射部5から噴射される液体は、図5に示すように、噴射される前は脈動流となっていることで、噴射後に不均一な液滴Wの集団になって、被洗浄物6の表面の微細粒子である汚れYの集合体へ衝突し、この衝撃作用をもって汚れYを粉砕、除去を行う。更に説明すると、液滴Wは、図6に示すように、汚れYと衝突して被洗浄物6が振動し、また、液滴W内部に衝撃波が発生することにより、汚れYを分散または剥ぎ取るものである。ここで、液体は気体が過飽和となっていることにより、洗浄液噴射部5から噴射されて被洗浄物6に衝突した時の衝撃によって、液滴W内部に発泡現象が起こり、微細気泡が発生して衝撃作用の効果を高める。
【0030】
また、液滴Wの衝突による衝撃によって除去することができなかった被洗浄物6の汚れYは、図7に示すように、付着した液滴Wは気体の過飽和状態であるため、汚れYと液体の界面にて多くの分子サイズの気体の微細気泡Bが発生し、微細気泡Bの押しのけ効果や、微細気泡Bと汚れYの吸着作用により更に汚れYを更に微細粒子化し分散させる。
【0031】
例えば、汚れYが油脂であった場合、気体を親油性の高い酸素にし、油脂界面で酸素の微細気泡Bを発生させれば、酸素の微細気泡Bの発生時の油脂界面を押しのけ効果で移動させ、且つ、酸素と油脂が吸着し酸素が被洗浄物6から汚れYを奪い取り、大きな洗浄効果を発揮することができる。なお従来例において、微細気泡を事前に発泡させておくことで油脂等の洗浄に効果があるとの報告があるが、事前に発泡させた場合の気泡は径が大きいため、微小な汚れYは除去し難いものであるが、本実施形態では、汚れYと液体界面に分子サイズ(ナノメータサイズ)の微細気泡が発生し、微小な汚れYまで除去が可能である。また、従来例においては、液体内にある微細気泡と汚れYが接触するのは偶発的で効率が良いとはいえないが、本発明では気体が過飽和状態の液体が汚れYの界面全体で発泡現象を起こすため、従来例による洗浄より、非常に高い洗浄効果が得られる。また、従来例では微細気泡が大きくて噴流すると合体現象が起こって気泡が大きくなり洗浄効果が低下するが、本発明では小さいため合体現象が起こらず、洗浄効果が低下することなく汚れYの界面全体で微細気泡を発生させて、非常に高い洗浄効果が得られるものである。
【0032】
本発明では上述したように、洗浄液噴射部5から噴射する液体は気体の過飽和状態となっており、これを気体中(空気中)に配した被洗浄物6に直接噴射することで、被洗浄物6の表面に到達した時に過飽和状態を維持することができ、従来のように液体中(水中)に過飽和状態の液体を吐出する場合に被洗浄物6の表面に至る時には飽和しておらず溶存気体量が低下しているといったことがなく、微細気泡Bを多く確実に発泡させることができるものである。
【0033】
また、図8に示すように、液体は被洗浄物6の表面で該表面に沿って横方向へ流れるサイド流となって、更に汚れYを分散して剥離させるが、その際も気泡の発泡現象が起こり、サイド流の衝撃効果と気泡発生によるサイド流の瞬間的な流速向上による衝撃効果の向上と、気泡による押しのけ効果、吸着効果により汚れYを強力に剥ぎ取る。
【0034】
本実施形態では、上述したように洗浄液噴射部5においてDO20mg/リットルの洗浄液を得て、これを被洗浄物6に噴射することで、被洗浄物6の表面での微細気泡Bの発泡現象により、油脂が強力に除去されることが確認されている。
【0035】
また、洗浄液噴射部5のノズル50に、図9に示すような流体素子5aを用いることが好ましいものである。流体素子5aは、搬送経路1から流れてくる液体が流入する流入口51と、流入した液体を被洗浄物6へ向けて噴射する噴出口52と、前記流入口51と噴出口52とを接続する主経路53と、主経路53の下流側から分流して再び主経路53の上流側に合流する該主経路53の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路54とで構成される。
【0036】
液体は流入口51を介して主経路53に流入し、噴出口52に向かって流れる。このとき、噴出口52へ向けて流れる水の一部はフィードバック流路54に流入して上流側の合流部分にて合流する。主経路53の合流部分より下流側は上流側より大径となるように形成しているため、主経路53の合流部分より下流側においては、ある時点においてコアンダ効果によってどちらか一方の内側壁面(即ち図9中の左側のフィードバック流路54側の内側壁面)に付着した状態で水が流れ、図9(a)に示すように、付着した側に曲がった状態で噴出口52から噴出されることになる。この時、水が付着している側のフィードバック流路54は流れる水が多くなって閉塞され、反対側のフィードバック流路54(即ち図9(a)中の右側のフィードバック流路54)の圧力よりも高くなる。すると、図9(b)の状態を経て、主経路53を流れる水は反対側の低圧のフィードバック流路54側の内側壁面に付着するようになって、図9(c)に示すように、今度は反対側に曲がった状態で噴出されることとなり、このように付着方向が交互に変更されて発振状態となるものである。これにより、洗浄面積を広げて広範囲の洗浄を可能とし、洗浄性能が向上するものである。
【0037】
以上のように本発明では、複数の洗浄作用、すなわち、衝撃作用と、過飽和による被洗浄物6の表面で充分な微細気泡の発生の効果を活用し、高い洗浄効果が得られるため、従来例による洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であったり、装置が大型化するといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置とすることができる。これにより、家電機器への応用が広範囲で可能となった。
【0038】
なお、本発明の利用分野としては、口腔、皮膚及び頭皮等の人体洗浄や、食器洗浄機、流し台、洗面台や、車、外壁等の洗浄や、食品工場等の工程洗浄や、加工部品の洗浄や、果物、野菜等の食材洗浄が主に挙げられるが、これらに限定されない。
【符号の説明】
【0039】
1 搬送経路
2 ポンプ
3 加圧溶解部
31 エゼクタ
32 気体分離部
33 圧力開閉弁
4 減圧部
41 弁
5 洗浄液噴射部
50 ノズル
5a 流体素子
51 流入口
52 噴出口
53 主経路
54 フィードバック流路
6 被洗浄物
W 液滴
Y 汚れ
B 微細気泡
【技術分野】
【0001】
本発明は、微細気泡を利用して洗浄を行う洗浄方法及び洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、微細気泡を利用して洗浄を行う洗浄装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
この従来の洗浄装置においては、水を貯留するための容器81と、水内に空気を溶解した溶解水を製造するための溶解水製造手段82と、溶解水の供給を受けて前記容器81内にマイクロバブルを発生するためのバブル発生ノズル83とを備えている。バブル発生ノズル83は、容器81への取付部を備えたノズル本体84内に、溶解水製造手段82に接続するための接続部86を備えた中空パイプ85を設け、この中空パイプ85内に備えたオリフィス87と圧力解放室88を設け、この圧力解放室88内に発生した気泡を微細化するための微細目の網部材89を設け、前記中空パイプ85の周壁に設けた小径の連通孔90に連通した攪拌室91を、ノズル本体84の内周面と中空パイプ85の外周面との間に備え、この攪拌室91と容器81とを連通した小孔92をノズル本体84の取付部付近に備えている。
【0004】
このものにあっては、容器81内にミクロンオーダーのマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルの自己加圧効果および圧壊を利用して、石鹸等の洗剤を使用することなく被洗浄物の洗浄を行うものである。
【0005】
しかしながら、上記従来の洗浄装置にあっては、洗浄タンクが必要で装置の複雑化及び大型化を招いて製造コストが増大してしまい、また、洗浄性能が低く洗浄時間が長くかかってしまうという問題があった。
【0006】
そこで、溶解水を被洗浄物に直接噴射することが考えられた(例えば特許文献2参照)この特許文献2に示されるものにあっては、水等の液体に空気等の気泡発生用のガスを溶解させて過飽和状態(これを過飽和液体という)とすることで、気泡を生じ易くすると共に被洗浄物に直接噴射している。
【0007】
しかしながら、この特許文献2に示されるものにあっては、過飽和液体はノズルから噴射するまでの過程で発生しているが、ノズルから噴射される時には液体中に残存しているガスの分圧が下がっていて、過飽和状態となっておらず、被洗浄物の表面で充分に微細気泡を発生させることができないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2006−68631号公報
【特許文献2】特開2006−223995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、洗剤の使用が不要で、コンパクトで且つ被洗浄物の表面で充分に微細気泡を発生させて洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために請求項1に係る洗浄方法にあっては、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させ、気体を前記搬送経路1を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成し、気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧し、減圧された液体を被洗浄物6に噴射し、被洗浄物6の表面の汚れYと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れYを除去することを特徴とするものである。
【0011】
このような構成とすることで、洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であるといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで且つ、被洗浄物6の表面で微細な気泡を充分に発生させて洗浄性能が高い洗浄方法にすることができる。
【0012】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、液体が水であることを特徴とするものである。
【0013】
このような構成とすることで、特別な液体を使用することなく、水道等より容易に得ることができ、液体の供給手段を簡単にして、小型の装置で洗浄することができる。
【0014】
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、気体が空気であることを特徴とするものである。
【0015】
このような構成とすることで、特別な気体を使用することなく、大気中より容易に得ることができ、気体の供給手段を簡単にして、小型の装置で洗浄することができる。
【0016】
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に係る発明において、減圧された液体を、搬送経路1と噴出口51とを接続する主経路53に流すと共に主経路53の下流側から分流して再び主経路53の上流側に合流する該主経路53の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路54に交互に流すことにより、発振状態で被洗浄物6に噴射することを特徴とするものである。
【0017】
このような構成とすることで、洗浄面積を広げて広範囲の洗浄を可能とし、洗浄性能が向上するものである。
【0018】
請求項5に係る洗浄装置にあっては、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させるポンプ2と、気体を前記搬送経路1を流れる液体に加圧溶解させて該気体が飽和状態となった液体を生成する加圧溶解部3と、加圧溶解部3で生成し気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する減圧部4と、前記減圧部4からの液体を被洗浄物6に噴射する洗浄液噴射部5とを備えて成り、洗浄液噴射部5から噴射される液体が、被洗浄物6の表面の汚れYとの界面で気泡を発生させて汚れYを除去する液体であることを特徴とするものである。
【0019】
このような構成とすることで、洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であるといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで且つ、被洗浄物6の表面で微細な気泡を充分に発生させて洗浄性能が高い洗浄装置を得ることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明にあっては、複数の洗浄作用を効果的に活用して高い洗浄効果が得られるため、従来のように、大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であったり、装置が大型化するといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置とすることができ、家電機器への応用が広範囲で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の洗浄装置の一実施形態の構成図である。
【図2】同上における減圧部の一例の構成図である。
【図3】同上における減圧部の他例の構成図である。
【図4】同上における減圧部の更に他例の構成図である。
【図5】同上において液滴の集団の被洗浄物に付着した汚れへの衝突を説明する説明図である。
【図6】同上において液滴の被洗浄物に付着した汚れへの衝突を説明する説明図である。
【図7】同上において被洗浄物に付着した液滴の汚れへの吸着等を説明する説明図である。
【図8】同上において被洗浄物に付着した液滴がサイド流となって汚れを押しのける状態の説明図である。
【図9】(a)(b)(c)は同上における洗浄液噴射部の一例を説明する説明図である。
【図10】従来例の全体構成図である。
【図11】同上の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。
【0023】
本発明の洗浄装置は、図1に示すように、液体の搬送経路1を備え、該搬送経路1の上流側から順に設けられるポンプ2と、加圧溶解部3と、減圧部4と、洗浄液噴射部5とで主体が構成されるものである。
【0024】
ポンプ2は、液体を搬送経路1に流して加圧すると共に脈動流を発生させるもので、脈動を発生し易いピストンポンプ2が好適に用いられる。
【0025】
加圧溶解部3は、前記ポンプ2にて加圧されると共に脈動流となって搬送経路1を流れてくる液体に、気体を溶解させて飽和状態とするもので、ヘンリーの法則に従って、気体を加圧することで溶解させて飽和状態とする。この加圧溶解部3は、液体中に気体を供給するエゼクタ31を備えており、エゼクタ31により液体中に供給された気体は、液体がポンプ2により加圧されていることで、飽和量まで溶解する。また加圧溶解部3は、エゼクタ31の下流側に圧力開閉弁33を介して大気に連通される気体分離部32を備えており、飽和に達することで溶解しきれなかった気体を液体から分離させて大気に排出している。
【0026】
減圧部4は、溶解気体が飽和状態となって加圧溶解部3から流れてくる液体を減圧するもので、図2に示すように複数の弁41を直列に並設したり、図3に示すように経路断面を段階的に縮小させたり、図4に示すように経路断面を段階的に縮小させたりすることで構成される。このような減圧部4により、液体中に溶解している気体の発生(析出)無しに液体を徐々に大気圧まで減圧し、気体の過飽和の状態を得ることができる。
【0027】
洗浄液噴射部5は、搬送経路1の下流端に設けられ、搬送経路1を流れてくる液体を被洗浄物6に向けて噴射するノズル50にて構成される。被洗浄物6は、従来例のように水中に浸漬しておくのではなく、気体中(通常は大気中)に配置しておき、気体中の被洗浄物6に向けて洗浄液噴射部5から液体を噴射するものである。
【0028】
本実施形態では、液体に水道水等の水を使用し、気体に空気を使用している。例えば、約20℃の水道水を6リットル/分でポンプ2で搬送して0.8MPaの圧力を付与すると共に、加圧溶解部3のエゼクタ31にて0.6リットル/分の空気を供給し、エゼクタ31の出口で0.5MPaの圧力であるのを、減圧部4により0MPaまで降圧させることで、洗浄液噴射部5においてDO(dissolved oxygen:溶存酸素)20mg/リットルの洗浄液を得る。
【0029】
洗浄液噴射部5から噴射される液体は、図5に示すように、噴射される前は脈動流となっていることで、噴射後に不均一な液滴Wの集団になって、被洗浄物6の表面の微細粒子である汚れYの集合体へ衝突し、この衝撃作用をもって汚れYを粉砕、除去を行う。更に説明すると、液滴Wは、図6に示すように、汚れYと衝突して被洗浄物6が振動し、また、液滴W内部に衝撃波が発生することにより、汚れYを分散または剥ぎ取るものである。ここで、液体は気体が過飽和となっていることにより、洗浄液噴射部5から噴射されて被洗浄物6に衝突した時の衝撃によって、液滴W内部に発泡現象が起こり、微細気泡が発生して衝撃作用の効果を高める。
【0030】
また、液滴Wの衝突による衝撃によって除去することができなかった被洗浄物6の汚れYは、図7に示すように、付着した液滴Wは気体の過飽和状態であるため、汚れYと液体の界面にて多くの分子サイズの気体の微細気泡Bが発生し、微細気泡Bの押しのけ効果や、微細気泡Bと汚れYの吸着作用により更に汚れYを更に微細粒子化し分散させる。
【0031】
例えば、汚れYが油脂であった場合、気体を親油性の高い酸素にし、油脂界面で酸素の微細気泡Bを発生させれば、酸素の微細気泡Bの発生時の油脂界面を押しのけ効果で移動させ、且つ、酸素と油脂が吸着し酸素が被洗浄物6から汚れYを奪い取り、大きな洗浄効果を発揮することができる。なお従来例において、微細気泡を事前に発泡させておくことで油脂等の洗浄に効果があるとの報告があるが、事前に発泡させた場合の気泡は径が大きいため、微小な汚れYは除去し難いものであるが、本実施形態では、汚れYと液体界面に分子サイズ(ナノメータサイズ)の微細気泡が発生し、微小な汚れYまで除去が可能である。また、従来例においては、液体内にある微細気泡と汚れYが接触するのは偶発的で効率が良いとはいえないが、本発明では気体が過飽和状態の液体が汚れYの界面全体で発泡現象を起こすため、従来例による洗浄より、非常に高い洗浄効果が得られる。また、従来例では微細気泡が大きくて噴流すると合体現象が起こって気泡が大きくなり洗浄効果が低下するが、本発明では小さいため合体現象が起こらず、洗浄効果が低下することなく汚れYの界面全体で微細気泡を発生させて、非常に高い洗浄効果が得られるものである。
【0032】
本発明では上述したように、洗浄液噴射部5から噴射する液体は気体の過飽和状態となっており、これを気体中(空気中)に配した被洗浄物6に直接噴射することで、被洗浄物6の表面に到達した時に過飽和状態を維持することができ、従来のように液体中(水中)に過飽和状態の液体を吐出する場合に被洗浄物6の表面に至る時には飽和しておらず溶存気体量が低下しているといったことがなく、微細気泡Bを多く確実に発泡させることができるものである。
【0033】
また、図8に示すように、液体は被洗浄物6の表面で該表面に沿って横方向へ流れるサイド流となって、更に汚れYを分散して剥離させるが、その際も気泡の発泡現象が起こり、サイド流の衝撃効果と気泡発生によるサイド流の瞬間的な流速向上による衝撃効果の向上と、気泡による押しのけ効果、吸着効果により汚れYを強力に剥ぎ取る。
【0034】
本実施形態では、上述したように洗浄液噴射部5においてDO20mg/リットルの洗浄液を得て、これを被洗浄物6に噴射することで、被洗浄物6の表面での微細気泡Bの発泡現象により、油脂が強力に除去されることが確認されている。
【0035】
また、洗浄液噴射部5のノズル50に、図9に示すような流体素子5aを用いることが好ましいものである。流体素子5aは、搬送経路1から流れてくる液体が流入する流入口51と、流入した液体を被洗浄物6へ向けて噴射する噴出口52と、前記流入口51と噴出口52とを接続する主経路53と、主経路53の下流側から分流して再び主経路53の上流側に合流する該主経路53の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路54とで構成される。
【0036】
液体は流入口51を介して主経路53に流入し、噴出口52に向かって流れる。このとき、噴出口52へ向けて流れる水の一部はフィードバック流路54に流入して上流側の合流部分にて合流する。主経路53の合流部分より下流側は上流側より大径となるように形成しているため、主経路53の合流部分より下流側においては、ある時点においてコアンダ効果によってどちらか一方の内側壁面(即ち図9中の左側のフィードバック流路54側の内側壁面)に付着した状態で水が流れ、図9(a)に示すように、付着した側に曲がった状態で噴出口52から噴出されることになる。この時、水が付着している側のフィードバック流路54は流れる水が多くなって閉塞され、反対側のフィードバック流路54(即ち図9(a)中の右側のフィードバック流路54)の圧力よりも高くなる。すると、図9(b)の状態を経て、主経路53を流れる水は反対側の低圧のフィードバック流路54側の内側壁面に付着するようになって、図9(c)に示すように、今度は反対側に曲がった状態で噴出されることとなり、このように付着方向が交互に変更されて発振状態となるものである。これにより、洗浄面積を広げて広範囲の洗浄を可能とし、洗浄性能が向上するものである。
【0037】
以上のように本発明では、複数の洗浄作用、すなわち、衝撃作用と、過飽和による被洗浄物6の表面で充分な微細気泡の発生の効果を活用し、高い洗浄効果が得られるため、従来例による洗浄では大きな洗浄タンクが必要であったり、洗浄性能が低いため洗浄時間が長く必要であったり、装置が大型化するといった問題を解決でき、洗剤が不要なものでありながらコンパクトで洗浄性能が高い洗浄方法及び洗浄装置とすることができる。これにより、家電機器への応用が広範囲で可能となった。
【0038】
なお、本発明の利用分野としては、口腔、皮膚及び頭皮等の人体洗浄や、食器洗浄機、流し台、洗面台や、車、外壁等の洗浄や、食品工場等の工程洗浄や、加工部品の洗浄や、果物、野菜等の食材洗浄が主に挙げられるが、これらに限定されない。
【符号の説明】
【0039】
1 搬送経路
2 ポンプ
3 加圧溶解部
31 エゼクタ
32 気体分離部
33 圧力開閉弁
4 減圧部
41 弁
5 洗浄液噴射部
50 ノズル
5a 流体素子
51 流入口
52 噴出口
53 主経路
54 フィードバック流路
6 被洗浄物
W 液滴
Y 汚れ
B 微細気泡
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を搬送経路に流して加圧すると共に脈動流を発生させ、気体を前記搬送経路を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成し、気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧し、減圧された液体を被洗浄物に噴射し、被洗浄物の表面の汚れと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れを除去することを特徴とする洗浄方法。
【請求項2】
液体が水であることを特徴とする請求項1記載の洗浄方法。
【請求項3】
気体が空気であることを特徴とする請求項1又は2記載の洗浄方法。
【請求項4】
減圧された液体を、搬送経路と噴出口とを接続する主経路に流すと共に主経路の下流側から分流して再び主経路の上流側に合流する該主経路の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路に交互に流すことにより、発振状態で被洗浄物に噴射することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の洗浄方法。
【請求項5】
液体を搬送経路に流して加圧すると共に脈動流を発生させるポンプと、気体を前記搬送経路を流れる液体に加圧溶解させて該気体が飽和状態となった液体を生成する加圧溶解部と、加圧溶解部で生成し気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する減圧部と、前記減圧部からの液体を被洗浄物に噴射する洗浄液噴射部とを備えて成り、洗浄液噴射部から噴射される液体が、被洗浄物の表面の汚れとの界面で気泡を発生させて汚れを除去する液体であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項1】
液体を搬送経路に流して加圧すると共に脈動流を発生させ、気体を前記搬送経路を流れる液体に供給し加圧溶解させて気体が飽和状態となった液体を生成し、気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧し、減圧された液体を被洗浄物に噴射し、被洗浄物の表面の汚れと噴射された前記液体との界面に気泡を発生して汚れを除去することを特徴とする洗浄方法。
【請求項2】
液体が水であることを特徴とする請求項1記載の洗浄方法。
【請求項3】
気体が空気であることを特徴とする請求項1又は2記載の洗浄方法。
【請求項4】
減圧された液体を、搬送経路と噴出口とを接続する主経路に流すと共に主経路の下流側から分流して再び主経路の上流側に合流する該主経路の両側にそれぞれ形成される二個のフィードバック流路に交互に流すことにより、発振状態で被洗浄物に噴射することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の洗浄方法。
【請求項5】
液体を搬送経路に流して加圧すると共に脈動流を発生させるポンプと、気体を前記搬送経路を流れる液体に加圧溶解させて該気体が飽和状態となった液体を生成する加圧溶解部と、加圧溶解部で生成し気体が飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する減圧部と、前記減圧部からの液体を被洗浄物に噴射する洗浄液噴射部とを備えて成り、洗浄液噴射部から噴射される液体が、被洗浄物の表面の汚れとの界面で気泡を発生させて汚れを除去する液体であることを特徴とする洗浄装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−172605(P2009−172605A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−107046(P2009−107046)
【出願日】平成21年4月24日(2009.4.24)
【分割の表示】特願2007−332878(P2007−332878)の分割
【原出願日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年4月24日(2009.4.24)
【分割の表示】特願2007−332878(P2007−332878)の分割
【原出願日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】
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