洗浄装置
【課題】被洗浄物を添加剤で効果的に洗浄し、添加剤の残留を防ぐ洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄システム１は、加圧手段と減圧手段と洗浄槽１０と二酸化炭素供給手段と二酸化炭素排出手段と圧力調節手段と制御部９１とを備える。加圧手段は添加剤２００が少なくとも可溶化するように洗浄液を加圧する。減圧手段は加圧された洗浄液を減圧して添加剤２００を発泡させる。制御部９１は、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００が洗浄された後に、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように二酸化炭素供給手段を制御する工程と、供給された二酸化炭素を排出するように二酸化炭素排出手段を制御する工程とを行い、かつ、洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽１０内が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御する。
【解決手段】洗浄システム１は、加圧手段と減圧手段と洗浄槽１０と二酸化炭素供給手段と二酸化炭素排出手段と圧力調節手段と制御部９１とを備える。加圧手段は添加剤２００が少なくとも可溶化するように洗浄液を加圧する。減圧手段は加圧された洗浄液を減圧して添加剤２００を発泡させる。制御部９１は、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００が洗浄された後に、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように二酸化炭素供給手段を制御する工程と、供給された二酸化炭素を排出するように二酸化炭素排出手段を制御する工程とを行い、かつ、洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽１０内が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には洗浄装置に関し、特定的には、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて、例えば繊維の洗浄を行なう洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洗浄方法としては、水、有機溶剤、酸、アルカリなどの溶媒を利用する湿式洗浄方式があるが、このような湿式洗浄方式に変わって、超臨界流体を溶媒とする洗浄方式が環境配慮型の洗浄方式として普及しつつある。超臨界流体を溶媒とする洗浄方式では、例えば、超臨界状態の二酸化炭素が溶媒として用いられる。
【０００３】
二酸化炭素は、ある温度以下で圧縮すると液体状態の二酸化炭素になり、また、３１．１℃でかつ圧力が７．４ＭＰａ以上では超臨界状態の二酸化炭素となる。超臨界状態の二酸化炭素は、気体と液体の中間の粘度、拡散係数、密度、溶解力を持ち、微細機構に入り込みやすく、疎水性物質の溶解度が高い、といった特徴を持つ。また、わずかな圧力または温度の変化によって、密度が大きく変化する。このような性質を有する超臨界状態の二酸化炭素は、１９００年代初頭から抽出剤として使用されている。また、洗浄溶媒として超臨界状態の二酸化炭素を用いることによって、水を溶媒とする場合と異なり、乾燥をする必要がなくなる。超臨界状態の二酸化炭素は、このような利点を有するので、高精度の洗浄が求められる半導体材料などの電子デバイス部品の洗浄に応用されている。
【０００４】
近年では、超臨界流体を用いる洗浄方式は、半導体以外の被洗浄対象物として衣類洗浄にも応用されている。ドライクリーニング溶剤による環境汚染が深刻化する中、安全性の高い代替溶剤として超臨界状態の二酸化炭素が注目されている。また、ドライクリーニング溶剤は、洗浄後の被洗浄対象物に残ることによって、健康に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄においては、使用後の超臨界状態の二酸化炭素を回収して再利用することが可能であり、洗浄後に乾燥を必要としないなど環境面に対する利点がある。一方、超臨界状態の二酸化炭素を生成するためには二酸化炭素を高圧にする必要があるが、現在では高圧ガスに関する法規制が厳しく、また、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いるドライクリーニング装置では、設備が大掛かりになるという課題がある。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は主として業務用のクリーニング技術として普及している。しかしながら、環境面、健康面に対する利点を踏まえると、将来的には新しい洗濯スタイルとして家庭用に普及する可能性が考えられる。
【０００６】
しかしながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみを用いて洗浄を行なう場合には、超臨界状態の二酸化炭素のみによっては除去することができない汚れが被洗浄対象物に付着しているときには、超臨界二酸化炭素による洗浄処理の前後に別処理が必要となる。たとえば、超臨界または液体状態の二酸化炭素は無極性物質であるので、無極性物質である皮脂や油汚れの除去性には優れている。しかし、一方で、超臨界または液体状態の二酸化炭素は極性物質を溶解しないので、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみによる洗浄処理では、水溶性の汚れを除去することができない。また、粒子やタンパク質等も超臨界または液体状態の二酸化炭素には溶解しない。
【０００７】
そのため、被洗浄対象物に水溶性の汚れ、粒子、タンパク質等が付着している場合には、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄処理の前後に別処理を行うことが必要となる。超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄処理に加えて別処理を行うためには、手間がかかり、クリーニング業においては人件費などのコストが上昇するという問題がある。
【０００８】
超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維等の洗浄を行なうことが、業務用クリーニングのみならず、今後家庭用に普及していく可能性も考えると、別処理を行うことなく、より確実に汚れの除去を行うことが必須である。
【０００９】
このような背景から、超臨界または液体状態の二酸化炭素による汚れ除去の性能を向上させるために、従来、超臨界または液体状態の二酸化炭素に添加剤を添加することが多く提案されている。
【００１０】
また、洗浄に用いる流体を加圧した後、急激に減圧して気泡を発生させて、このときの衝撃力で被洗浄対象物を洗浄することが提案されている。このような泡沫洗浄技術は、現在一般的な水系の洗濯にも用いられており、汚れ除去には高い効果がある。
【００１１】
たとえば、特開平８−２９０１２８号公報（特許文献１）に記載の洗浄方法では、エントレーナを添加した超臨界および亜臨界流体を急速に減圧させて汚染物質表面で強い撹乱や大量の気泡を発生させ、この流れ作用やバブリング作用で汚染物質を強制剥離・強制溶解させて被洗浄対象物を洗浄している。
【００１２】
このようにすることにより、気泡の発生にともなった強制剥離により粒子などの固体汚れの除去は可能となる。一方、水溶性やタンパク質汚れは気泡の成分すなわち添加剤の成分による強制溶解により汚れ除去が可能になると思われる。
【特許文献１】特開平８−２９０１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、添加剤を加圧、減圧して発泡させて、そのときの衝撃力で被洗浄対象物を洗浄する場合には、添加剤が被洗浄対象物に高濃度で残留することが予想される。特開平８−２９０１２８号公報（特許文献１）に記載の洗浄方法では、被洗浄対象物表面に気泡を発生させているため、洗浄後しばらくすると、気泡は消えるが、気泡を形成していた添加剤が濃縮されて、被洗浄対象物表面に高濃度で残留することが考えられる。添加剤が被洗浄対象物の表面に残留すると、洗浄後の被洗浄対象物を使用者が使用した場合に、例えば、残留している添加剤が肌に直接触れた場合に肌荒れなどの様々なトラブルが発生する可能性がある。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に従った洗浄装置は、加圧手段と、減圧手段と、洗浄槽と、二酸化炭素供給手段と、二酸化炭素排出手段と、圧力調節手段と、制御手段とを備える。
【００１６】
加圧手段は、溶媒と添加剤とを含む洗浄液を、溶媒または添加剤の一方の少なくとも一部を溶媒または添加剤の他方の少なくとも一部に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧する。減圧手段は、加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤を発泡させる。洗浄槽は、減圧手段によって減圧されて発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄するための洗浄槽である。二酸化炭素供給手段は、洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する。二酸化炭素排出手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽から排出する。圧力調節手段は、洗浄槽の内部の圧力を調節する。制御手段は、二酸化炭素供給手段、二酸化炭素排出手段、および、圧力調節手段の少なくともいずれかを制御する。
【００１７】
制御手段は、発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物が洗浄された後に、洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように二酸化炭素供給手段を制御する第１の制御工程と、第１の制御工程において洗浄槽に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽から排出するように二酸化炭素排出手段を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、二酸化炭素供給手段によって洗浄槽に供給されて二酸化炭素排出手段によって洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御する。
【００１８】
ここで、添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に十分に可溶化されている状態とは、たとえば、界面活性剤に囲まれた水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に浮遊している状態であるが、界面活性剤と水のサイズが十分小さいため、見かけ上は１相に見える状態のことをいう。また、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に乳化している状態とは、たとえば、界面活性剤に囲まれた水が、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に浮遊している状態で、濁ったように混ざっていることをいう。また、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に溶解している状態とは、添加剤が分子レベルで二酸化炭素と混ざっている状態のことをいう。
【００１９】
洗浄液を、一旦、高圧下に曝した後、減圧することによって、洗浄液に含まれる添加剤が発泡して泡沫になる。
【００２０】
また、例えば、洗浄液に可溶化、乳化、または溶解のいずれかの状態、すなわち、少なくとも可溶化される添加剤よりも多くの量の添加剤が洗浄液に含まれている場合、または、洗浄液にちょうど、少なくとも可溶化される量の添加剤が含まれている場合には、洗浄液を加圧した後、減圧することによって、添加剤が洗浄液の溶媒と分離して被洗浄対象物の表面に析出することがある。被洗浄対象物の表面に析出した添加剤は、さらに減圧されることによって、被洗浄対象物の表面で発泡することがある。
【００２１】
添加剤が発泡することによって生じるきめ細かい泡沫は表面積が大きいため、被洗浄対象物と効率よく接触し、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみでは通常は除去することができない汚れを超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させることができる。
【００２２】
このような、発泡した添加剤を含む洗浄液によって洗浄された被洗浄対象物を、超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御しながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽に供給し、洗浄槽から排出して、超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ。このようにすることにより、洗浄槽に供給され、被洗浄対象物をすすいで洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素において、添加剤が少なくとも可溶化され、洗浄後の被洗浄対象物から添加剤が取り除かれる。
【００２３】
このようにすることにより、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することができる。
【００２４】
この発明に従った洗浄装置は、添加剤と溶媒とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽と、添加剤槽において作製された洗浄液を洗浄槽に供給するための洗浄液供給手段とを備えることが好ましい。
【００２５】
添加剤槽と洗浄槽とが別個に形成されて洗浄液供給手段によって接続されているので、添加剤槽内の添加剤と、洗浄槽内の被洗浄対象物とを接触させないようにすることができる。
【００２６】
このようにすることにより、溶媒と混合する前の、高濃度の添加剤が被洗浄対象物に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
洗浄液供給手段は、例えば、バルブを含んでいてもよい。洗浄液供給手段がバルブを含む場合には、バルブを閉じることによって、簡単に、添加剤が被洗浄対象物に接触しないようにすることができる。添加剤が被洗浄対象物に接触しないようにすることによって、溶媒と混合していない添加剤が被洗浄対象物に接触して洗いムラの原因となることを防ぐことができる。
【００２８】
一方、例えば、加圧手段による洗浄液の加圧時に、添加剤槽内の添加剤が洗浄槽内の被洗浄対象物に接触するように、洗浄液供給手段のバルブが開かれていてもよい。加圧時にバルブを開くことによって、加圧時に添加剤を含む洗浄液が洗浄液供給手段を介して洗浄槽に供給され、被洗浄対象物に接触する。その後、減圧手段によって減圧されるときに、被洗浄対象物の表面に添加剤が析出する。被洗浄対象物の表面に添加剤を析出させることによって、さらに減圧されたときに被洗浄対象物の表面の添加剤が発泡して、被洗浄対象物を効果的に洗浄することができる。
【００２９】
この発明に従った洗浄装置においては、加圧手段と減圧手段は、添加剤槽において洗浄液を加圧および減圧するように構成されていることが好ましい。
【００３０】
このようにすることにより、添加剤槽において添加剤を発泡させ、発泡した添加剤を含む洗浄液を洗浄槽に供給することができる。例えば、添加剤を被洗浄対象物の表面で発泡させることなく、添加剤が減圧されて発泡したときに生じる泡沫のみを被洗浄対象物の洗浄に用いたい場合に有効である。したがって、溶媒と混合する前の、高濃度の添加剤が被洗浄対象物に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【００３１】
また、例えば、洗浄液供給手段が添加剤槽から洗浄槽にガスを流通させることによって洗浄液を添加剤槽から洗浄槽に供給する手段である場合には、洗浄液を加圧、減圧することによって発生した泡沫をガスとともに流して、添加剤槽から洗浄槽に簡単に供給することができる。
【００３２】
この発明に従った洗浄装置においては、洗浄液供給手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に発泡した添加剤を含む洗浄液を混合させて流通させるための流路を有することが好ましい。
【００３３】
添加剤槽内の添加剤を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに流路を通して洗浄槽に供給され、被洗浄対象物を洗浄する。洗浄に用いられた添加剤を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄槽から排出される。
【００３４】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって洗浄液を洗浄槽に供給することができる。
【００３５】
この発明に従った洗浄装置においては、洗浄槽は、被洗浄対象物に発泡した添加剤を接触させるための添加剤接触手段を有することが好ましい。
【００３６】
このようにすることにより、添加剤が被洗浄対象物に接触する機会を増大させて、添加剤による洗浄力を向上させることができる。
【００３７】
被洗浄対象物と、泡沫、すなわち、発泡した添加剤との接触を促進する添加剤接触手段としては、例えば、洗浄槽内に配置される攪拌羽や回転子、洗浄槽を回転させる手段、洗浄槽全体をゆする手段、などがある。
【００３８】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含むことが好ましい。
【００３９】
ここで、親二酸化炭素基とは、超臨界または液体状態の二酸化炭素に対して親和性を有する基のことをいう。添加剤中の第一の界面活性剤は、親二酸化炭素基を有する場合、確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。また、第一の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第一の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、添加剤中の水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【００４０】
ところで、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は、業務用クリーニングのみならず、今後は家庭用の洗浄装置にも普及する可能性がある。家庭用の洗浄装置では、確実に、また、均一に、被洗浄対象物から水溶性の汚れを除去することが必要となる。
【００４１】
そこで、この発明の洗浄装置では、上述したように、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、被洗浄対象物と接触することによって、被洗浄対象物に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、被洗浄対象物から水溶性汚れを除去することができる。
【００４２】
また、界面活性剤と水とが同時に洗浄水中に存在することによって、洗浄水を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水が発泡することがあり、きめ細かい泡沫を発生させることができる。きめ細かい泡沫によって、被洗浄対象物の水溶性汚れをより効果的に除去することができる。
【００４３】
さらに、被洗浄対象物から除去された水溶性の汚れが、水と界面活性剤ともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって被洗浄対象物を確実にすすぐことができる。
【００４４】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含むことが好ましい。
【００４５】
ここで、非親二酸化炭素基とは、超臨界または液体状態の二酸化炭素に対して親和性を有しない基のことをいう。添加剤中の第二の界面活性剤が非親二酸化炭素基を有する場合、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化しにくいので、助剤を用いて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に第二の界面活性剤を少なくとも可溶化させることが可能である。また、第二の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、親水基を有する第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させることによって、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【００４６】
したがって、界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合でも、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、被洗浄対象物と接触することによって、被洗浄対象物に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、被洗浄対象物から水溶性汚れを除去することができる。
【００４７】
さらに、被洗浄対象物から除去した水溶性の汚れが、水と界面活性剤と助剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって被洗浄対象物を確実にすすぐことができる。
【００４８】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤の量は、溶媒に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にされる最大限の量よりも多いことが好ましい。
【００４９】
このようにすることにより、溶媒に少なくとも可溶化される最大限の量の添加剤が、溶媒に少なくとも可溶化されるので、被洗浄対象物の洗浄において添加剤が不足することなく、被洗浄対象物を確実に洗浄することができる。
【００５０】
この発明に従った洗浄装置においては、被洗浄対象物は繊維構造体であることが好ましい。
【００５１】
このようにすることにより、繊維構造体の洗浄を高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素で行うことができる。
【００５２】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体の洗浄は、従来のクリーニングと異なり、石油やパークロロエチレンのような有機溶剤を使わない。また、超臨界または液体状態の二酸化炭素は洗浄後揮発してしまう。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄後の繊維構造体は皮膚への刺激が少なく、また、従来のクリーニング直後の薬剤の臭いがしない。このように、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体の洗浄は、健康的な衣類洗浄技術である。
【００５３】
また、たとえば、添加剤が水や極性の溶媒を含むことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄の前後に別処理をしなくても、水溶性の汚れを一度に除去できるので、作業の手間や人件費などのコストを削減することができる。このように、水溶性汚れの除去が可能であるので、家庭での洗濯にも適している。超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて水溶性の汚れを除去することができるので、従来の繊維構造体の洗濯と異なり、水を大量に使用する必要がない。
【００５４】
また、洗浄後の繊維構造体が水に濡れていないため布傷みが少なく、洗浄後に繊維構造体を干す手間が省け、洗濯後の時間を有効活用することができる。二酸化炭素は洗浄後に揮発してしまうので、洗浄後に繊維構造体を乾燥させる必要がなく、乾燥のための電力も使わず省エネルギーでもある。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、この発明によれば、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５７】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【００５８】
図１に示すように、洗浄装置として洗浄システム１は、主に、洗浄槽１０と、添加剤接触手段１１と、二酸化炭素供給源４１と、二酸化炭素を高圧化して送出するポンプ４２と、蒸発器５１と、凝縮器５２と、二酸化炭素貯留槽５３と、二酸化炭素から分離された汚れを回収する汚れ受け容器７０とから構成されている。洗浄システム１を構成する各槽と部材は、配管によって接続され、配管に配置されている弁は、適宜開閉される。弁の開閉は、後述するように制御部によって制御される。洗浄槽１０には、被洗浄対象物として衣類などの繊維構造体１００が収容される。洗浄槽１０には、添加剤２００と繊維構造体１００を投入するための開閉部材（図示しない）が配置されている。
【００５９】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、加圧手段の一例である。弁ｃ６２は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、圧力調節手段の一例である。
【００６０】
なお、加圧手段は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｃ６２と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【００６１】
洗浄槽１０には、添加剤２００が収容されている。この実施の形態においては、添加剤２００は、界面活性剤と水とを含む。
【００６２】
この実施の形態においては、添加剤２００は、分子内に親二酸化炭素基と親水基を持つ第一の界面活性剤と水とから構成されていることが好ましい。親二酸化炭素基は、たとえばシロキサン、カルボキシル基などのようなルイス塩基性基、ポリオキシプロピレンなどの自由体積が大きな分子団を持つ炭化水素基などである。また、親水基をもつ物質としては、スルホコハク酸塩、カルボン酸塩、ポリオキシエチレンなどがある。また、親二酸化炭素基を持つ第一の界面活性剤として、フッ素系の界面活性剤を使用してもよい。フッ素系の界面活性剤は超臨界または液体状態の二酸化炭素との親和性が高く、超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶けやすい。なお、親二酸化炭素基と親水基を持つ第一の界面活性剤であれば、ここで例示した以外の界面活性剤であっても本発明に適用されることができる。
【００６３】
界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合には、添加剤２００は、フッ素系の溶剤などの助剤を含むことが好ましい。このような助剤を用いることによって、単体では超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解されない第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解することができる。親水基を有する第二の界面活性剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素に可溶化、乳化、または、溶解することによって、水が第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素に可溶化、乳化、または、溶解する。助剤とする添加剤２００は、フッ素系の溶剤であることが好ましいが、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解させることができる物質であればこれに限らない。
【００６４】
以下、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中において可溶化、乳化、または、溶解のいずれかの状態にされていることを、少なくとも可溶化されている、という。
【００６５】
以上に説明した添加剤２００と、添加剤２００に含まれる界面活性剤と助剤の種類は例示であって、これらに限られるものではない。添加剤２００は、複数の界面活性剤を組み合わせたり、必要に応じて界面活性剤以外のものを配合したりしてもよい。
【００６６】
添加剤２００としては、界面活性剤と水とが含まれることが好ましい。界面活性剤と水とが同時に存在することによって、添加剤２００と混合された超臨界または液体状態の二酸化炭素を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水とが発泡してきめ細かい泡沫を発生させることができる。また、界面活性剤が確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解するので、水は界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化する。そのため、水を含む添加剤２００で洗浄された繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐことによって、水も繊維構造体１００から取り除かれる。このようにして、添加剤２００に水が含まれていても、繊維構造体１００が水に濡れることを防ぐことができる。
【００６７】
ここで、添加剤２００が少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素を、洗浄液という。超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する添加剤２００は、添加剤２００の全部でなくてもよく、添加剤２００の少なくとも一部でよい。
【００６８】
本発明における超臨界または液体状態の二酸化炭素とは、温度が３１．１℃でかつ圧力が７．４ＭＰａ以上の超臨界または液体状態の二酸化炭素のことである。液体状態の二酸化炭素とは、超臨界以下の圧力と温度で超臨界または液体状態の二酸化炭素を高圧下に置き液体状態にした超臨界または液体状態の二酸化炭素のことである。これらの状態にある超臨界または液体状態の二酸化炭素は、ガスの状態の超臨界または液体状態の二酸化炭素に比べて密度が大きく、添加剤２００中の界面活性剤が少なくとも可溶化しやすい状態である。界面活性剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化することにより、界面活性剤とともに添加されている水が界面活性剤に囲まれて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化し、超臨界または液体状態の二酸化炭素、界面活性剤、水の３成分が見かけ上１相をなす。
【００６９】
洗浄槽１０には、繊維構造体１００に添加剤２００を接触させるための添加剤接触手段１１が配置されている。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内に設けられる撹拌羽や回転子がある。また、添加剤接触手段１１は、繊維構造体１００と洗浄液とを収容したままで回転させられる回転ドラムや、洗浄槽１０全体をゆする揺動機構、洗浄液または洗浄槽１０の温度を上げるための加熱装置であってもよい。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内に導入された添加剤２００を洗浄槽１０内で十分に運動させる他の方法でもよく、これらの方法に限られない。
【００７０】
図２は、この発明の第１実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【００７１】
図２に示すように、制御部９１は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【００７２】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム１内を循環する二酸化炭素をリサイクルして供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【００７３】
制御部９１は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出するときは、弁６２を開くように制御する。
【００７４】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５の少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。
【００７５】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【００７６】
本発明の洗浄システム１の運転工程について以下に説明する。
【００７７】
洗浄槽１０内に繊維構造体１００を収容した後、洗浄システム１の運転を開始する。まず、二酸化炭素供給源４１からポンプ４２に気液混合状態の二酸化炭素が導入される。ポンプ４２は、気液混合状態の二酸化炭素を高圧にして、超臨界または液体状態の二酸化炭素にする。
【００７８】
洗浄槽１０内の空気は、繊維構造体１００が収容された後に排出されている。弁ａ４３と弁ｂ６１が開かれて洗浄槽１０の内部に超臨界または液体状態の二酸化炭素が流入する。このとき、弁ｃ６２は閉じられている。超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０内に流入すると、予め洗浄槽１０内に収容されている添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とが混合されて洗浄液が作製される。界面活性剤と水が同時に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に存在するとき、界面活性剤が水を取り囲む形になることで、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化することになる。
【００７９】
洗浄槽１０内には、供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素の量や圧力に応じて、予め高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給しておいてもよい。洗浄槽１０の内部には、洗浄槽１０内が所定の圧力になるまで超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給されて、洗浄液が加圧される。このように、洗浄槽１０の内部を一旦、高圧にすることによって、添加剤２００が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。
【００８０】
添加剤２００が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に十分に少なくとも可溶化している状態で、添加剤２００が繊維構造体１００と接触すると、繊維構造体１００に付着している水溶性の汚れは、添加剤２００に含まれる界面活性剤が取り囲んだ水の中に溶けだす。このようにして、繊維構造体１００の水溶性の汚れは、添加剤２００である水によって除去される。また、繊維構造体１００の油溶性の汚れは、高圧にした超臨界または液体状態の二酸化炭素の中に溶け出して、除去される。
【００８１】
このように、洗浄槽１０内において、添加剤２００を少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００が洗浄されることによって、洗浄前に繊維構造体１００に付着していた汚れが洗浄液中に溶け出す。
【００８２】
次に、弁ｃ６２と弁ｇ６６が開かれ、弁ｂ６１と弁ｄ６３が閉じられる。洗浄槽１０からは、超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出され、洗浄槽１０の内部の洗浄液が減圧される。洗浄液を減圧することによって、二酸化炭素が揮発し、添加剤２００が発泡して、泡沫が生じる。
【００８３】
洗浄槽１０内に収容されている添加剤２００の量が、洗浄槽１０に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素にちょうど、少なくとも可溶化する量である場合には、減圧することによって、添加剤２００が繊維構造体１００の表面に析出する。さらに減圧すると、繊維構造体１００の表面において、析出した添加剤２００が発泡し、泡沫を生じる場合がある。添加剤２００は、洗浄槽１０に供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素にちょうど全部、少なくとも可溶化する量であってもよいし、過剰であってもよい。添加剤２００が過剰に洗浄槽１０内に収容されている場合には、添加剤２００のうち、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する最大限の量の添加剤２００を、少なくとも可溶化させることができる。
【００８４】
洗浄槽１０に供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素に最大限の量の添加剤２００が少なくとも可溶化されることによって、繊維構造体１００の洗浄において添加剤２００が不足することなく、繊維構造体１００を確実に洗浄することができる。
【００８５】
繊維構造体１００の表面に添加剤２００が析出するとき、繊維構造体１００から添加剤２００に溶解した汚れも添加剤２００とともに析出する。このようにして、繊維構造体１００の汚れが繊維構造体１００の表面に析出して、繊維構造体１００から除去されやすくなる。洗浄液がさらに減圧されて添加剤２００が発泡して泡沫が生じると、きめ細かい泡沫と繊維構造体１００が接触することによって、さらに汚れが除去されやすくなる。
【００８６】
洗浄槽１０内が所定の圧力まで減圧されると、弁ｂ６１と弁ｃ６２が閉じられる。
【００８７】
次に、添加剤接触手段１１が駆動され、洗浄槽１０内の繊維構造体１００は、洗浄液によって洗浄される。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内において洗浄液を従来の洗濯機と同様に繊維構造体１００と一緒に撹拌する。このように、発泡した添加剤２００を十分に少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が、繊維構造体１００と共に撹拌されることによって、発泡した添加剤２００が繊維構造体１００に効率よく接触する。
【００８８】
このような方法で、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化した添加剤２００を積極的に繊維構造体１００に接触させることにより、繊維構造体１００の洗浄効果を向上させることができる。更なる利点として、繊維構造体１００の洗浄を効率よく行なうことができるので、洗浄時間が短縮され１回の運転にかかる電気代などのコストを削減することができる。また、添加剤２００の溶け残りが少なくなるため、溶け残った添加剤２００が繊維構造体１００に付着して再汚染されるということがなくなる。
【００８９】
繊維構造体１００の洗浄が終了すると、弁ａ４３、弁ｂ６１が開かれ、弁ｃ６２が閉じられて、超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０内に供給され、洗浄槽１０の内部は再び加圧される。洗浄槽１０に、洗浄システム１内を循環する二酸化炭素をリサイクルして供給する場合には、弁ａ４３の代わりに弁ｆ６５が開けられる。二酸化炭素は、超臨界または液体状態となるように、洗浄槽１０内に供給される。ここで、洗浄槽１０内に超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給される工程が第１の制御工程である。
【００９０】
洗浄槽１０内が所定の圧力になれば、弁ｃ６２が開かれ、洗浄槽１０から超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出される。ここで、洗浄槽１０内から超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出される工程が第２の制御工程である。
【００９１】
弁ａ４３と弁ｆ６５のいずれかと、弁ｂ６１と弁ｃ６２が開かれると、洗浄槽１０の内部を所定の圧力に保つように、連続的に二酸化炭素が洗浄槽１０に供給され、かつ、排出される。
【００９２】
このように、洗浄槽１０の内部を所定の圧力に保ちながら、連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０に流通させることによって、繊維構造体１００から汚れが移行した添加剤２００は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に、徐々に少なくとも可溶化する。添加剤２００が少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０から連続的に排出されることによって、繊維構造体１００の表面から添加剤２００を除去すること、すなわち、繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐことができる。
【００９３】
繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐためには、洗浄槽１０の容量と二酸化炭素の流量によって決まる、洗浄槽１０の内部に残留する添加剤２００が予め設けた基準値以下になるまでの所定の時間、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を連続的に流通させることが望ましい。また、このような超臨界または液体状態の二酸化炭素によるすすぎ工程は、２回以上行うことが好ましい。このようなすすぎ工程を行うことによって、添加剤２００が繊維構造体１００の表面に高濃度で残留することがなくなり、繊維構造体１００が直接、肌に触れるものであっても、肌荒れなどのトラブルを防ぐことができる。
【００９４】
繊維構造体１００から溶け出した汚れを、少なくとも可溶化した洗浄液は、弁ｃ６２が開放されて、蒸発器５１に導入される。蒸発器５１では、汚れを少なくとも可溶化している洗浄液を減圧し、超臨界または液体状態の二酸化炭素と、汚れと添加剤２００を分離する。
【００９５】
洗浄槽１０には二酸化炭素供給源４１から常に新しい二酸化炭素を供給し、洗浄槽１０から排出された二酸化炭素を洗浄システム１の外部に排出する場合には、弁ａ４３、弁ｂ６１、弁ｃ６２とを開き、かつ、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。洗浄槽１０から排出された二酸化炭素は、蒸発器５１で汚れと分離され、弁ｇ６６を通って洗浄システム１の外部に排出される。二酸化炭素から分離された汚れ成分は、弁ｈ６７を通って、汚れ受け容器７０に排出される。
【００９６】
一方、洗浄槽１０から排出された二酸化炭素を蒸発器５１、凝縮器５２、二酸化炭素貯留槽５３を循環させて再び洗浄槽１０に供給する、すなわち、リサイクルされる二酸化炭素を洗浄槽１０に供給する場合には、弁ａ４３、弁ｇ６６、弁ｈ６７は閉じて、弁ｂ６１、弁ｃ６２、弁ｄ６３、弁ｅ６４、弁ｆ６５を開く。
【００９７】
二酸化炭素をリサイクルする場合には、蒸発器５１で汚れと添加剤２００が取り除かれた超臨界または液体状態の二酸化炭素は、弁ｄ６３が開放されて凝縮器５２に供給される。一方、蒸発器５１において分離された汚れは、弁ｈ６７を開いて汚れ受け容器７０に回収される。また、二酸化炭素以外の気体は、弁ｇ６６が開かれると洗浄システム１の外部に排気される。
【００９８】
蒸発器５１で分離された超臨界または液体状態の二酸化炭素は、凝縮器５２において再度高圧にされる。凝縮器５２において高圧にされた超臨界または液体状態の二酸化炭素は、弁ｅ６４が開放されて二酸化炭素貯留槽５３に供給され、二酸化炭素貯留槽５３に貯留される。二酸化炭素貯留槽５３に貯留された超臨界または液体状態の二酸化炭素は、次回の洗浄やすすぎ時に弁ｆ６５が開放されて洗浄槽１０に導入され、洗浄に使用される。超臨界または液体状態の二酸化炭素は、洗浄槽１０、蒸発器５１、凝縮器５２、二酸化炭素貯留槽５３を、図中に一点鎖線の矢印で示すように流れて何度でも循環させることができるが、使い古した超臨界または液体状態の二酸化炭素を排出する場合は、排気することもできる。
【００９９】
以上のようにして、繊維構造体１００が洗浄され、超臨界または液体状態の二酸化炭素によってすすがれる。
【０１００】
なお、繊維構造体１００は、衣類や、リネン、布団、枕、マット、ハンカチ、タオル、ぬいぐるみなど、繊維からできているものであれば何でもよい。洗浄システム１で繊維構造体１００を洗浄することによって、以下のような利点がある。添加剤２００に水が含まれている場合であっても、液体として一定量の水ではなく、水から発生した泡沫で繊維構造体１００を洗浄することができる。そのため、繊維構造体１００が、例えば、ウールや絹、レザーのような、水に濡れると著しく変質するようなもので形成されていても、通常の水を用いた洗浄と比較して傷みの発生を防ぐことができる。
【０１０１】
また、添加剤２００に含まれる水は、通常の水を用いた洗浄に用いられる水と比較して微量であるので、洗浄後の繊維構造体１００が濡れない。洗浄後の繊維構造体１００が水に濡れないので、布傷みが少なく、また、洗浄後に繊維構造体１００を干す必要がない。
【０１０２】
さらに、洗浄後に超臨界または液体状態の二酸化炭素は揮発してしまうので、水や有機溶剤を用いて洗浄する場合と異なり、繊維構造体１００を乾燥させる必要がない。繊維構造体１００を乾燥させる必要がないので、従来、乾燥のために必要であった電力を消費する必要がなく、省エネルギーで繊維構造体１００の洗浄を行なうことができる。
【０１０３】
以上のように、洗浄システム１は、加圧手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と、減圧手段として弁ｃ６２と、洗浄槽１０と、二酸化炭素供給手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５と、二酸化炭素排出手段として弁ｃ６２と、圧力調節手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と、制御部９１とを備える。
【０１０４】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、超臨界または液体状態の二酸化炭素と添加剤２００とを含む洗浄液を、添加剤２００の少なくとも一部を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧するための弁である。弁ｃ６２は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を開閉することによって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤２００を発泡させるための弁である。洗浄槽１０は、弁ｃ６２を開くことによって減圧されて発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００を洗浄するための洗浄槽１０である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するための弁である。弁ｃ６２は、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０から排出するための弁である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、洗浄槽１０の内部の圧力を調節するための弁である。制御部９１は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５の少なくともいずれかを制御する。
【０１０５】
制御部９１は、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００が洗浄された後に、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５を制御する第１の制御工程と、第１の制御工程において洗浄槽１０に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０から排出するように弁ｃ６２を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５を開閉することによって洗浄槽１０に供給されて弁ｃ６２を開くことによって洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、洗浄槽１０の内部の圧力が所定の圧力になるように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を制御する。
【０１０６】
洗浄液を、一旦、高圧下に曝した後、減圧することによって、洗浄液に含まれる添加剤２００が発泡して泡沫になる。
【０１０７】
また、例えば、洗浄液に可溶化、乳化、または溶解のいずれかの状態、すなわち、少なくとも可溶化される添加剤２００よりも多くの量の添加剤２００が洗浄液に含まれている場合、または、洗浄液にちょうど、少なくとも可溶化される量の添加剤２００が含まれている場合には、洗浄液を加圧した後、減圧することによって、添加剤２００が洗浄液の溶媒と分離して繊維構造体１００の表面に析出することがある。繊維構造体１００の表面に析出した添加剤２００は、さらに減圧されることによって、繊維構造体１００の表面で発泡することがある。
【０１０８】
添加剤２００が発泡することによって生じるきめ細かい泡沫は表面積が大きいため、繊維構造体１００と効率よく接触し、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみでは通常は除去することができない汚れを超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させることができる。
【０１０９】
このような、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって洗浄された繊維構造体１００を、超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽１０の内部の圧力が所定の圧力になるように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を制御しながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０に供給し、洗浄槽１０から排出して、超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ。このようにすることにより、洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００をすすいで洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素において、添加剤２００が少なくとも可溶化され、洗浄後の繊維構造体１００から添加剤２００が取り除かれる。
【０１１０】
このようにすることにより、繊維構造体１００を添加剤２００によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、繊維構造体１００に添加剤２００が残留することを防ぐことが可能な洗浄システム１を提供することができる。
【０１１１】
また、洗浄システム１においては、洗浄槽１０は、繊維構造体１００に発泡した添加剤２００を接触させるための添加剤接触手段１１を有する。
【０１１２】
このようにすることにより、添加剤２００が繊維構造体１００に接触する機会を増大させて、添加剤２００による洗浄力を向上させることができる。
【０１１３】
繊維構造体１００と、泡沫、すなわち、発泡した添加剤２００との接触を促進する添加剤接触手段１１としては、例えば、洗浄槽１０内に配置される攪拌羽や回転子、洗浄槽１０を回転させる手段、洗浄槽１０全体をゆする手段、などがある。
【０１１４】
また、洗浄システム１においては、添加剤２００は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含むことが好ましい。
【０１１５】
添加剤２００中の第一の界面活性剤は、親二酸化炭素基を有する場合、確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。また、第一の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第一の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、添加剤２００中の水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【０１１６】
ところで、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は、業務用クリーニングのみならず、今後は家庭用の洗浄システム１にも普及する可能性がある。家庭用の洗浄システム１では、確実に、また、均一に、繊維構造体１００から水溶性の汚れを除去することが必要となる。
【０１１７】
そこで、この発明の洗浄システム１では、上述したように、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、繊維構造体１００と接触することによって、繊維構造体１００に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、繊維構造体１００から水溶性汚れを除去することができる。
【０１１８】
また、界面活性剤と水とが同時に洗浄水中に存在することによって、洗浄水を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水が発泡することがあり、きめ細かい泡沫を発生させることができる。きめ細かい泡沫によって、繊維構造体１００の水溶性汚れをより効果的に除去することができる。
【０１１９】
さらに、繊維構造体１００から除去された水溶性の汚れが、水と界面活性剤ともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００を確実にすすぐことができる。
【０１２０】
また、洗浄システム１においては、添加剤２００は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含むことが好ましい。
【０１２１】
添加剤２００中の第二の界面活性剤が非親二酸化炭素基を有する場合、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化しにくいので、助剤を用いて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に第二の界面活性剤を少なくとも可溶化させることが可能である。また、第二の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、親水基を有する第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させることによって、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【０１２２】
したがって、界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合でも、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、繊維構造体１００と接触することによって、繊維構造体１００に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、繊維構造体１００から水溶性汚れを除去することができる。
【０１２３】
さらに、繊維構造体１００から除去した水溶性の汚れが、水と界面活性剤と助剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００を確実にすすぐことができる。
【０１２４】
また、添加剤２００の量は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化される最大限の量よりも多いことが好ましい。
【０１２５】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化される最大限の量の添加剤２００が、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化されるので、繊維構造体１００の洗浄において添加剤２００が不足することなく、繊維構造体１００を確実に洗浄することができる。
【０１２６】
また、洗浄システム１においては、被洗浄対象物は繊維構造体１００である。
【０１２７】
このようにすることにより、繊維構造体１００の洗浄を高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素で行うことができる。
【０１２８】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体１００の洗浄は、従来のクリーニングと異なり、石油やパークロロエチレンのような有機溶剤を使わない。また、超臨界または液体状態の二酸化炭素は洗浄後揮発してしまう。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄後の繊維構造体１００は皮膚への刺激が少なく、また、従来のクリーニング直後の薬剤の臭いがしない。このように、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体１００の洗浄は、健康的な衣類洗浄技術である。
【０１２９】
また、たとえば、添加剤２００が水や極性の溶媒を含むことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄の前後に別処理をしなくても、水溶性の汚れを一度に除去できるので、作業の手間や人件費などのコストを削減することができる。このように、水溶性汚れの除去が可能であるので、家庭での洗濯にも適している。超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて水溶性の汚れを除去することができるので、従来の繊維構造体１００の洗濯と異なり、水を大量に使用する必要がない。
【０１３０】
また、洗浄後の繊維構造体１００が水に濡れていないため布傷みが少なく、洗浄後に繊維構造体１００を干す手間が省け、洗濯後の時間を有効活用することができる。二酸化炭素は洗浄後に揮発してしまうので、洗浄後に繊維構造体１００を乾燥させる必要がなく、乾燥のための電力も使わず省エネルギーでもある。
【０１３１】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１３２】
図３に示すように、洗浄装置として洗浄システム２が図１に示す洗浄システム１と異なる点としては、ガス供給ボンベ８１と、ガス供給ボンベ８１のガスを高圧化して洗浄槽１０内に供給するためのポンプ８２と、ポンプ８２と洗浄槽１０とを接続する配管に配置される弁ｉ８３と、洗浄槽１０の内部の気体を排気して洗浄槽１０の内部を減圧するための弁ｊ８４を備える。弁ｊ８４は、洗浄槽１０の内部と外部とを連通する配管に配置されている。ガス供給ボンベ８１は、二酸化炭素以外のガス、例えば、窒素等を洗浄槽１０に供給する。
【０１３３】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３は、加圧手段の一例である。弁ｃ６２と弁ｊ８４は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５と弁ｉ８３は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２と弁ｊ８４は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３と弁ｊ８４は、圧力調節手段の一例である。
【０１３４】
なお、加圧手段は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｃ６２と弁ｊ８４と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【０１３５】
図４は、この発明の第２実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１３６】
図４に示すように、制御部９２は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ８２に接続されている配管に配置される弁ｉ８３と、洗浄槽１０から外部に排気するための弁ｊ８４とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１３７】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム２内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１３８】
制御部９２は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出するときは、弁ｃ６２または弁ｊ８４を開くように制御する。
【０１３９】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ｂ６１と弁ｃ６２を閉じて弁ｉ８３を開くように制御する。
【０１４０】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２または弁ｊ８４を開くように制御する。
【０１４１】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部にガス供給ボンベ８１から気体を供給する場合には、弁ｉ８３を開くように制御する。
【０１４２】
洗浄システム２のその他の構成は、洗浄システム１と同様である。
【０１４３】
洗浄システム２では、繊維構造体１００と添加剤２００が洗浄槽１０内に収容された後、まず、弁ｉ８３を開け、弁ｂ６１、弁ｃ６２、弁ｊ８４を閉じて、ガス供給ボンベ８１から溶媒として窒素等のガスを洗浄槽１０内に供給し、洗浄槽１０内を高圧にする。添加剤２００と混合されて洗浄液を作製する溶媒としては、この実施の形態においては、窒素等の、二酸化炭素以外のガスを用いる。
【０１４４】
洗浄槽１０内が高圧になると、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化、または、溶媒が添加剤２００に少なくとも可溶化する。添加剤２００と溶媒は、少なくとも一部が、少なくとも可溶化すればよい。洗浄槽１０内が所定の圧力になれば、弁ｉ８３を閉じ、弁ｊ８４を開いて、洗浄槽１０内のガスを排気して洗浄槽１０内を減圧する。
【０１４５】
洗浄槽１０内が減圧されることによって、添加剤２００が発泡する。その後、繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ工程は、第１実施形態の洗浄システム１と同様である。
【０１４６】
第１実施形態の洗浄システム１のように、溶媒として超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる場合には、添加剤２００と溶媒が混合された洗浄液を加圧することによって、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化させることができる。一方、添加剤２００が少なくとも可溶化しない溶媒を用いる場合には、添加剤２００と溶媒とが混合された洗浄液を加圧することによって、高圧になった溶媒の一部が添加剤２００に少なからず溶け込む。その後、洗浄液を減圧することによって、添加剤２００に溶け込んだ溶媒が揮発して、添加剤２００が発泡する。
【０１４７】
このように、添加剤２００を加圧、減圧して発泡させるための気体を洗浄槽１０に供給する添加剤発泡用気体供給手段としてガス供給ボンベ８１を備えることによって、二酸化炭素供給源４１から供給される二酸化炭素を最大限、すすぎ工程において使用することができる。このようにすることにより、二酸化炭素供給源４１を交換する頻度を低減して使用者の負担を軽減することができる。
【０１４８】
また、このように、洗浄槽１０の内部を直接、減圧するための弁ｊ８４を備えることによって、ガス供給ボンベ８１から洗浄槽１０に供給された気体を弁ｊ８４を介して外部に排気することができる。このようにすることにより、ガス供給ボンベ８１から供給される二酸化炭素以外の気体が、洗浄システム２において循環し、リサイクルされる二酸化炭素中に混入することを防ぐことができる。
【０１４９】
洗浄システム２のその他の構成と効果は、洗浄システム１と同様である。
【０１５０】
（第３実施形態）
図５は、この発明の第３実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１５１】
図５に示すように、洗浄装置として洗浄システム３が図１に示す洗浄システム１と異なる点としては、添加剤槽２０と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、洗浄液供給管２３と、洗浄液供給管２３に配置される弁ｌ２２とを備える。
【０１５２】
弁ｋ４４と弁ｌ２２は、加圧手段の一例である。弁ｌ２２と弁ｃ６２は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、圧力調節手段の一例である。洗浄液供給管２３は、洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給するための流路の一例である。洗浄液供給管２３と弁ｌ２２は、洗浄液供給手段を構成している。
【０１５３】
なお、加圧手段は、弁ｋ４４と弁ｌ２２と添加剤槽２０とから構成されて、添加剤槽２０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｌ２２と弁ｃ６２と添加剤槽２０とから構成されて、添加剤槽２０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【０１５４】
図６は、この発明の第３実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１５５】
図６に示すように、制御部９３は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、接続される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、添加剤槽２０と洗浄槽１０との間に配置される弁ｌ２２とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１５６】
制御部９３は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム３内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１５７】
制御部９３は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１５８】
制御部９３は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開くように制御する。一方、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１５９】
制御部９３は、添加剤槽２０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じる。一方、添加剤槽２０の内部を減圧する場合には、弁ｌ２２を開く。
【０１６０】
洗浄システム３のその他の構成は、洗浄システム１と同様である。
【０１６１】
洗浄システム３では、繊維構造体１００が洗浄槽１０内に収容され、添加剤２００と溶媒が添加剤槽２０内に収容される。添加剤２００は、予め添加剤槽２０内に収容されていてもよい。
【０１６２】
添加剤槽２０内に添加剤２００が収容されると、まず、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じて、溶媒として超臨界または液体状態の二酸化炭素を二酸化炭素供給源４１から添加剤槽２０に供給する。洗浄システム３を循環する二酸化炭素をリサイクルする場合には、弁ａ４３を閉じて、代わりに弁ｆ６５を開く。
【０１６３】
添加剤槽２０の内部は、供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素によって加圧される。添加剤槽２０内が高圧になると、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化する。
【０１６４】
添加剤槽２０内が所定の圧力になれば、弁ｋ４４を閉じ、弁ｌ２２と弁ｃ６２とを開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。弁ｌ２２を開くことによって、添加剤２００が少なくとも可溶化した洗浄液が、洗浄液供給管２３を通って、添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給される。このように、添加剤槽２０は洗浄槽１０の上流側に配置されている。
【０１６５】
弁ｌ２２を開くとともに、弁ｃ６２を開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開くことによって、添加剤槽２０の内部と、洗浄槽１０の内部が減圧される。添加剤槽２０内と洗浄槽１０内が減圧されることによって、洗浄液に含まれる添加剤２００が発泡する。また、洗浄槽１０内を減圧することによって、添加剤２００は、繊維構造体１００の表面に析出する。さらに洗浄槽１０内を減圧することによって、繊維構造体１００の表面で添加剤２００が発泡する。
【０１６６】
添加剤槽２０は、洗浄槽１０と洗浄液供給管２３によって接続され、洗浄液供給管２３には、弁ｌ２２が配置されている。繊維構造体１００の洗浄を開始するまでは、弁ｌ２２を閉じておくことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１６７】
このように、添加剤槽２０において添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素を混合し、加圧することで、添加剤２００を少なくとも可溶化してから洗浄槽１０に導入することができる。添加剤２００が十分に少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が繊維構造体１００に接触すると、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化している添加剤２００と繊維構造体１００との接触機会が増大し、洗浄効果が向上する。また、洗浄槽１０内において添加剤２００を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させるために時間をかける必要がないので、繊維構造体１００は、洗浄効果を発揮する状態の添加剤２００といち早く接触することにより、洗浄力が向上する。更なる利点として、添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とを撹拌することによって添加剤２００の少なくとも可溶化のスピードが向上し、洗浄システム３の運転時間の短縮につながるので、１回の運転にかかる電気代などのコストを削減することができる。また、添加剤２００の溶け残りがなくなるため、溶け残った添加剤２００が繊維構造体１００に付着して繊維構造体１００が再汚染されるということがなくなる。
【０１６８】
また、添加剤槽２０は、添加剤槽２０の内部の気体を外部に排気するための配管と排気弁を備えてもよい。排気弁は、減圧手段の一例である。添加剤槽２０が所定の圧力に加圧されているときに、弁ｌ２２を閉じたままで、弁ｋ４４を閉じて、排気弁を開けることによって、洗浄液を洗浄槽１０に移動させなくても、添加剤槽２０の内部が減圧されて、添加剤２００が発泡する。その後、添加剤槽２０の内部が完全に排気される前に排気弁を閉じて、弁ｌ２２を開けることによって、発泡した添加剤２００を含む洗浄液が洗浄液供給管２３を通して洗浄槽１０に供給される。
【０１６９】
添加剤槽２０と洗浄槽１０との間の圧力差が小さく、発泡した洗浄液が洗浄槽１０に供給されにくい場合には、例えば、洗浄槽１０に、洗浄液供給手段として洗浄液の吸引手段（図示しない）を設けてもよい。吸引手段は、発泡した洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に吸引する。
【０１７０】
このように、添加剤槽２０内で添加剤２００を発泡させ、発泡した添加剤２００を含む洗浄液を洗浄槽１０に供給することによって、繊維構造体１００を添加剤２００の泡沫で洗浄することができる。
【０１７１】
繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ工程では、弁ｂ６１と弁ｋ４４を開き、弁ｌ２２と弁ｃ６２を閉じて、洗浄槽１０と添加剤槽２０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する。洗浄システム３を循環する二酸化炭素をリサイクルしてすすぎに用いる場合には、弁ａ４３を閉め、代わりに弁ｆ６５を開ける。超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給されることによって、洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部は次第に加圧される。
【０１７２】
洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部が所定の圧力になれば、第１の制御工程として弁ａ４３を開いたままで、弁ｂ６１を閉じ、弁ｌ２２を開く。同時に、第２の制御工程として、弁ｃ６２を開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。このようにして、洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部の圧力を保つように、連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０と添加剤槽２０に流通させる。二酸化炭素を洗浄システム３の外部に排出する場合には、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。二酸化炭素を洗浄システム３内で循環させてリサイクルする場合には、弁ａ４３と弁ｇ６６と弁ｈ６７を閉じて、弁ｄ６３、弁ｅ６４、弁ｆ６５を開く。
【０１７３】
このようにすることにより、所定の圧力で連続的に流通する超臨界または液体状態の二酸化炭素によって、添加剤２００が繊維構造体１００から除去される。
【０１７４】
繊維構造体１００をすすぐ別の工程としては、添加剤槽２０と洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給して、添加剤槽２０内と洗浄槽１０内が所定の圧力になったときに、第１の制御工程として、弁ｃ６２を閉じたままで、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開き、弁ｂ６１を閉じる。次に、第２の制御工程として、弁ｋ４４と弁ｌ２２を閉じて、弁ｂ６１と弁ｃ６２を開けて、洗浄槽１０に連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を流通させる。このとき、添加剤槽２０には超臨界または液体状態の二酸化炭素は流通しない。このように、添加剤槽２０と洗浄槽１０を別々にすすぐこともできる。添加剤槽２０と洗浄槽１０を別々にすすぐ場合には、上流側の添加剤槽２０から先にすすぐことによって、再汚染を防止することができる。
【０１７５】
洗浄システム３のその他の構成と効果は、洗浄システム１と同様である。
【０１７６】
以上のように、洗浄システム３は、添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽２０と、添加剤槽２０において作製された洗浄液を洗浄槽１０に供給するための洗浄液供給管２３と弁ｌ２２とを備える。
【０１７７】
添加剤槽２０と洗浄槽１０とが別個に形成されて洗浄液供給管２３と弁ｌ２２によって接続されているので、添加剤槽２０内の添加剤２００と、洗浄槽１０内の繊維構造体１００とを接触させないようにすることができる。
【０１７８】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１７９】
洗浄液供給管２３に弁ｌ２２が配置されているので、弁ｌ２２を閉じることによって、簡単に、添加剤２００が繊維構造体１００に接触しないようにすることができる。添加剤２００が繊維構造体１００に接触しないようにすることによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合していない添加剤２００が繊維構造体１００に接触して洗いムラの原因となることを防ぐことができる。
【０１８０】
一方、例えば、弁ｋ４４と弁ｌ２２と弁ｃ６２を制御することによる洗浄液の加圧時に、添加剤槽２０内の添加剤２００が洗浄槽１０内の繊維構造体１００に接触するように、弁ｌ２２が開かれていてもよい。加圧時に弁ｌ２２を開くことによって、加圧時に添加剤２００を含む洗浄液が洗浄液供給管２３と弁ｌ２２を介して洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００に接触する。その後、弁ｃ６２が開かれて洗浄槽１０の内部が減圧されるときに、繊維構造体１００の表面に添加剤２００が析出する。繊維構造体１００の表面に添加剤２００を析出させることによって、さらに減圧されたときに繊維構造体１００の表面の添加剤２００が発泡して、繊維構造体１００を効果的に洗浄することができる。
【０１８１】
また、洗浄システム３においては、弁ｋ４４と弁ｌ２２と弁ｃ６２は、添加剤槽２０において洗浄液を加圧および減圧するように構成されている。
【０１８２】
このようにすることにより、添加剤槽２０において添加剤２００を発泡させ、発泡した添加剤２００を含む洗浄液を洗浄槽１０に供給することができる。例えば、添加剤２００を繊維構造体１００の表面で発泡させることなく、添加剤２００が減圧されて発泡したときに生じる泡沫のみを繊維構造体１００の洗浄に用いたい場合に有効である。したがって、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１８３】
また、例えば、洗浄液供給管２３と弁ｌ２２が添加剤槽２０から洗浄槽１０にガスを流通させることによって洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給する手段である場合には、洗浄液を加圧、減圧することによって発生した泡沫をガスとともに流して、添加剤槽２０から洗浄槽１０に簡単に供給することができる。
【０１８４】
また、洗浄システム３においては、洗浄液供給管２３は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に発泡した添加剤２００を含む洗浄液を混合させて流通させる。
【０１８５】
添加剤槽２０内の添加剤２００を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄液供給管２３を通して洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００を洗浄する。洗浄に用いられた添加剤２００を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄槽１０から排出される。
【０１８６】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって洗浄液を洗浄槽１０に供給することができる。
【０１８７】
（第４実施形態）
図７は、この発明の第４実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１８８】
図７に示すように、洗浄装置として洗浄システム４は、洗浄システム３と異なる点としては、添加剤槽２０に供給するための添加剤２００を貯留しておく添加剤貯留槽３０と、添加剤貯留槽３０から添加剤槽２０に添加剤２００を供給するための弁ｍ３１を備える。
【０１８９】
弁ｍ３１は、毎回の洗浄の度に、最適な量の添加剤２００を添加剤槽２０に供給するように、制御部によって制御される。
【０１９０】
図８は、この発明の第４実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１９１】
図８に示すように、制御部９４は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、添加剤槽２０と洗浄槽１０との間に配置される弁ｌ２２と、添加剤貯留槽３０と添加剤槽２０との間に配置される弁ｍ３１とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１９２】
制御部９４は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム４内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１９３】
制御部９４は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１９４】
制御部９４は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開くように制御する。一方、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１９５】
制御部９４は、添加剤槽２０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じる。一方、添加剤槽２０の内部を減圧する場合には、弁ｌ２２を開く。
【０１９６】
洗浄システム４のその他の構成は、洗浄システム３と同様である。
【０１９７】
洗浄槽１０に繊維構造体１００が収容されると、制御部９４は、繊維構造体１００の重量や種類等に応じて、最適な量の添加剤２００を添加剤貯留槽３０から添加剤槽２０に供給するように、弁ｍ３１を制御する。
【０１９８】
このようにすることにより、使用者が毎回、添加剤槽２０に添加剤２００を投入する作業を行なう必要がなくなる。また、使用者による添加剤２００の誤投入を防ぐことができ、洗浄システム４の故障を防ぐことができる。
【０１９９】
洗浄システム４における洗浄とすすぎの工程は、洗浄システム３と同様である。
【０２００】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】この発明の第１実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図２】この発明の第１実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の第２実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図４】この発明の第２実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第３実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図６】この発明の第３実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の第４実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図８】この発明の第４実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１，２，３，４：洗浄システム１０：洗浄槽、１１：添加剤接触手段、２０：添加剤槽、２２：弁ｌ、２３：洗浄液供給管、４３：弁ａ、４４：弁ｋ、６１：弁ｂ、６２：弁ｃ、６５：弁ｆ、８３：弁ｉ、８４：弁ｊ、９１，９２，９３，９４：制御部、１００：繊維構造体、２００：添加剤。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には洗浄装置に関し、特定的には、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて、例えば繊維の洗浄を行なう洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洗浄方法としては、水、有機溶剤、酸、アルカリなどの溶媒を利用する湿式洗浄方式があるが、このような湿式洗浄方式に変わって、超臨界流体を溶媒とする洗浄方式が環境配慮型の洗浄方式として普及しつつある。超臨界流体を溶媒とする洗浄方式では、例えば、超臨界状態の二酸化炭素が溶媒として用いられる。
【０００３】
二酸化炭素は、ある温度以下で圧縮すると液体状態の二酸化炭素になり、また、３１．１℃でかつ圧力が７．４ＭＰａ以上では超臨界状態の二酸化炭素となる。超臨界状態の二酸化炭素は、気体と液体の中間の粘度、拡散係数、密度、溶解力を持ち、微細機構に入り込みやすく、疎水性物質の溶解度が高い、といった特徴を持つ。また、わずかな圧力または温度の変化によって、密度が大きく変化する。このような性質を有する超臨界状態の二酸化炭素は、１９００年代初頭から抽出剤として使用されている。また、洗浄溶媒として超臨界状態の二酸化炭素を用いることによって、水を溶媒とする場合と異なり、乾燥をする必要がなくなる。超臨界状態の二酸化炭素は、このような利点を有するので、高精度の洗浄が求められる半導体材料などの電子デバイス部品の洗浄に応用されている。
【０００４】
近年では、超臨界流体を用いる洗浄方式は、半導体以外の被洗浄対象物として衣類洗浄にも応用されている。ドライクリーニング溶剤による環境汚染が深刻化する中、安全性の高い代替溶剤として超臨界状態の二酸化炭素が注目されている。また、ドライクリーニング溶剤は、洗浄後の被洗浄対象物に残ることによって、健康に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄においては、使用後の超臨界状態の二酸化炭素を回収して再利用することが可能であり、洗浄後に乾燥を必要としないなど環境面に対する利点がある。一方、超臨界状態の二酸化炭素を生成するためには二酸化炭素を高圧にする必要があるが、現在では高圧ガスに関する法規制が厳しく、また、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いるドライクリーニング装置では、設備が大掛かりになるという課題がある。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は主として業務用のクリーニング技術として普及している。しかしながら、環境面、健康面に対する利点を踏まえると、将来的には新しい洗濯スタイルとして家庭用に普及する可能性が考えられる。
【０００６】
しかしながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみを用いて洗浄を行なう場合には、超臨界状態の二酸化炭素のみによっては除去することができない汚れが被洗浄対象物に付着しているときには、超臨界二酸化炭素による洗浄処理の前後に別処理が必要となる。たとえば、超臨界または液体状態の二酸化炭素は無極性物質であるので、無極性物質である皮脂や油汚れの除去性には優れている。しかし、一方で、超臨界または液体状態の二酸化炭素は極性物質を溶解しないので、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみによる洗浄処理では、水溶性の汚れを除去することができない。また、粒子やタンパク質等も超臨界または液体状態の二酸化炭素には溶解しない。
【０００７】
そのため、被洗浄対象物に水溶性の汚れ、粒子、タンパク質等が付着している場合には、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄処理の前後に別処理を行うことが必要となる。超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄処理に加えて別処理を行うためには、手間がかかり、クリーニング業においては人件費などのコストが上昇するという問題がある。
【０００８】
超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維等の洗浄を行なうことが、業務用クリーニングのみならず、今後家庭用に普及していく可能性も考えると、別処理を行うことなく、より確実に汚れの除去を行うことが必須である。
【０００９】
このような背景から、超臨界または液体状態の二酸化炭素による汚れ除去の性能を向上させるために、従来、超臨界または液体状態の二酸化炭素に添加剤を添加することが多く提案されている。
【００１０】
また、洗浄に用いる流体を加圧した後、急激に減圧して気泡を発生させて、このときの衝撃力で被洗浄対象物を洗浄することが提案されている。このような泡沫洗浄技術は、現在一般的な水系の洗濯にも用いられており、汚れ除去には高い効果がある。
【００１１】
たとえば、特開平８−２９０１２８号公報（特許文献１）に記載の洗浄方法では、エントレーナを添加した超臨界および亜臨界流体を急速に減圧させて汚染物質表面で強い撹乱や大量の気泡を発生させ、この流れ作用やバブリング作用で汚染物質を強制剥離・強制溶解させて被洗浄対象物を洗浄している。
【００１２】
このようにすることにより、気泡の発生にともなった強制剥離により粒子などの固体汚れの除去は可能となる。一方、水溶性やタンパク質汚れは気泡の成分すなわち添加剤の成分による強制溶解により汚れ除去が可能になると思われる。
【特許文献１】特開平８−２９０１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、添加剤を加圧、減圧して発泡させて、そのときの衝撃力で被洗浄対象物を洗浄する場合には、添加剤が被洗浄対象物に高濃度で残留することが予想される。特開平８−２９０１２８号公報（特許文献１）に記載の洗浄方法では、被洗浄対象物表面に気泡を発生させているため、洗浄後しばらくすると、気泡は消えるが、気泡を形成していた添加剤が濃縮されて、被洗浄対象物表面に高濃度で残留することが考えられる。添加剤が被洗浄対象物の表面に残留すると、洗浄後の被洗浄対象物を使用者が使用した場合に、例えば、残留している添加剤が肌に直接触れた場合に肌荒れなどの様々なトラブルが発生する可能性がある。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に従った洗浄装置は、加圧手段と、減圧手段と、洗浄槽と、二酸化炭素供給手段と、二酸化炭素排出手段と、圧力調節手段と、制御手段とを備える。
【００１６】
加圧手段は、溶媒と添加剤とを含む洗浄液を、溶媒または添加剤の一方の少なくとも一部を溶媒または添加剤の他方の少なくとも一部に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧する。減圧手段は、加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤を発泡させる。洗浄槽は、減圧手段によって減圧されて発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄するための洗浄槽である。二酸化炭素供給手段は、洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する。二酸化炭素排出手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽から排出する。圧力調節手段は、洗浄槽の内部の圧力を調節する。制御手段は、二酸化炭素供給手段、二酸化炭素排出手段、および、圧力調節手段の少なくともいずれかを制御する。
【００１７】
制御手段は、発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物が洗浄された後に、洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように二酸化炭素供給手段を制御する第１の制御工程と、第１の制御工程において洗浄槽に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽から排出するように二酸化炭素排出手段を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、二酸化炭素供給手段によって洗浄槽に供給されて二酸化炭素排出手段によって洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御する。
【００１８】
ここで、添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に十分に可溶化されている状態とは、たとえば、界面活性剤に囲まれた水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に浮遊している状態であるが、界面活性剤と水のサイズが十分小さいため、見かけ上は１相に見える状態のことをいう。また、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に乳化している状態とは、たとえば、界面活性剤に囲まれた水が、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に浮遊している状態で、濁ったように混ざっていることをいう。また、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に溶解している状態とは、添加剤が分子レベルで二酸化炭素と混ざっている状態のことをいう。
【００１９】
洗浄液を、一旦、高圧下に曝した後、減圧することによって、洗浄液に含まれる添加剤が発泡して泡沫になる。
【００２０】
また、例えば、洗浄液に可溶化、乳化、または溶解のいずれかの状態、すなわち、少なくとも可溶化される添加剤よりも多くの量の添加剤が洗浄液に含まれている場合、または、洗浄液にちょうど、少なくとも可溶化される量の添加剤が含まれている場合には、洗浄液を加圧した後、減圧することによって、添加剤が洗浄液の溶媒と分離して被洗浄対象物の表面に析出することがある。被洗浄対象物の表面に析出した添加剤は、さらに減圧されることによって、被洗浄対象物の表面で発泡することがある。
【００２１】
添加剤が発泡することによって生じるきめ細かい泡沫は表面積が大きいため、被洗浄対象物と効率よく接触し、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみでは通常は除去することができない汚れを超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させることができる。
【００２２】
このような、発泡した添加剤を含む洗浄液によって洗浄された被洗浄対象物を、超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように圧力調節手段を制御しながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽に供給し、洗浄槽から排出して、超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ。このようにすることにより、洗浄槽に供給され、被洗浄対象物をすすいで洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素において、添加剤が少なくとも可溶化され、洗浄後の被洗浄対象物から添加剤が取り除かれる。
【００２３】
このようにすることにより、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することができる。
【００２４】
この発明に従った洗浄装置は、添加剤と溶媒とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽と、添加剤槽において作製された洗浄液を洗浄槽に供給するための洗浄液供給手段とを備えることが好ましい。
【００２５】
添加剤槽と洗浄槽とが別個に形成されて洗浄液供給手段によって接続されているので、添加剤槽内の添加剤と、洗浄槽内の被洗浄対象物とを接触させないようにすることができる。
【００２６】
このようにすることにより、溶媒と混合する前の、高濃度の添加剤が被洗浄対象物に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
洗浄液供給手段は、例えば、バルブを含んでいてもよい。洗浄液供給手段がバルブを含む場合には、バルブを閉じることによって、簡単に、添加剤が被洗浄対象物に接触しないようにすることができる。添加剤が被洗浄対象物に接触しないようにすることによって、溶媒と混合していない添加剤が被洗浄対象物に接触して洗いムラの原因となることを防ぐことができる。
【００２８】
一方、例えば、加圧手段による洗浄液の加圧時に、添加剤槽内の添加剤が洗浄槽内の被洗浄対象物に接触するように、洗浄液供給手段のバルブが開かれていてもよい。加圧時にバルブを開くことによって、加圧時に添加剤を含む洗浄液が洗浄液供給手段を介して洗浄槽に供給され、被洗浄対象物に接触する。その後、減圧手段によって減圧されるときに、被洗浄対象物の表面に添加剤が析出する。被洗浄対象物の表面に添加剤を析出させることによって、さらに減圧されたときに被洗浄対象物の表面の添加剤が発泡して、被洗浄対象物を効果的に洗浄することができる。
【００２９】
この発明に従った洗浄装置においては、加圧手段と減圧手段は、添加剤槽において洗浄液を加圧および減圧するように構成されていることが好ましい。
【００３０】
このようにすることにより、添加剤槽において添加剤を発泡させ、発泡した添加剤を含む洗浄液を洗浄槽に供給することができる。例えば、添加剤を被洗浄対象物の表面で発泡させることなく、添加剤が減圧されて発泡したときに生じる泡沫のみを被洗浄対象物の洗浄に用いたい場合に有効である。したがって、溶媒と混合する前の、高濃度の添加剤が被洗浄対象物に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【００３１】
また、例えば、洗浄液供給手段が添加剤槽から洗浄槽にガスを流通させることによって洗浄液を添加剤槽から洗浄槽に供給する手段である場合には、洗浄液を加圧、減圧することによって発生した泡沫をガスとともに流して、添加剤槽から洗浄槽に簡単に供給することができる。
【００３２】
この発明に従った洗浄装置においては、洗浄液供給手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に発泡した添加剤を含む洗浄液を混合させて流通させるための流路を有することが好ましい。
【００３３】
添加剤槽内の添加剤を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに流路を通して洗浄槽に供給され、被洗浄対象物を洗浄する。洗浄に用いられた添加剤を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄槽から排出される。
【００３４】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって洗浄液を洗浄槽に供給することができる。
【００３５】
この発明に従った洗浄装置においては、洗浄槽は、被洗浄対象物に発泡した添加剤を接触させるための添加剤接触手段を有することが好ましい。
【００３６】
このようにすることにより、添加剤が被洗浄対象物に接触する機会を増大させて、添加剤による洗浄力を向上させることができる。
【００３７】
被洗浄対象物と、泡沫、すなわち、発泡した添加剤との接触を促進する添加剤接触手段としては、例えば、洗浄槽内に配置される攪拌羽や回転子、洗浄槽を回転させる手段、洗浄槽全体をゆする手段、などがある。
【００３８】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含むことが好ましい。
【００３９】
ここで、親二酸化炭素基とは、超臨界または液体状態の二酸化炭素に対して親和性を有する基のことをいう。添加剤中の第一の界面活性剤は、親二酸化炭素基を有する場合、確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。また、第一の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第一の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、添加剤中の水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【００４０】
ところで、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は、業務用クリーニングのみならず、今後は家庭用の洗浄装置にも普及する可能性がある。家庭用の洗浄装置では、確実に、また、均一に、被洗浄対象物から水溶性の汚れを除去することが必要となる。
【００４１】
そこで、この発明の洗浄装置では、上述したように、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、被洗浄対象物と接触することによって、被洗浄対象物に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、被洗浄対象物から水溶性汚れを除去することができる。
【００４２】
また、界面活性剤と水とが同時に洗浄水中に存在することによって、洗浄水を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水が発泡することがあり、きめ細かい泡沫を発生させることができる。きめ細かい泡沫によって、被洗浄対象物の水溶性汚れをより効果的に除去することができる。
【００４３】
さらに、被洗浄対象物から除去された水溶性の汚れが、水と界面活性剤ともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって被洗浄対象物を確実にすすぐことができる。
【００４４】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含むことが好ましい。
【００４５】
ここで、非親二酸化炭素基とは、超臨界または液体状態の二酸化炭素に対して親和性を有しない基のことをいう。添加剤中の第二の界面活性剤が非親二酸化炭素基を有する場合、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化しにくいので、助剤を用いて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に第二の界面活性剤を少なくとも可溶化させることが可能である。また、第二の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、親水基を有する第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させることによって、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【００４６】
したがって、界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合でも、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、被洗浄対象物と接触することによって、被洗浄対象物に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、被洗浄対象物から水溶性汚れを除去することができる。
【００４７】
さらに、被洗浄対象物から除去した水溶性の汚れが、水と界面活性剤と助剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって被洗浄対象物を確実にすすぐことができる。
【００４８】
この発明に従った洗浄装置においては、添加剤の量は、溶媒に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にされる最大限の量よりも多いことが好ましい。
【００４９】
このようにすることにより、溶媒に少なくとも可溶化される最大限の量の添加剤が、溶媒に少なくとも可溶化されるので、被洗浄対象物の洗浄において添加剤が不足することなく、被洗浄対象物を確実に洗浄することができる。
【００５０】
この発明に従った洗浄装置においては、被洗浄対象物は繊維構造体であることが好ましい。
【００５１】
このようにすることにより、繊維構造体の洗浄を高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素で行うことができる。
【００５２】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体の洗浄は、従来のクリーニングと異なり、石油やパークロロエチレンのような有機溶剤を使わない。また、超臨界または液体状態の二酸化炭素は洗浄後揮発してしまう。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄後の繊維構造体は皮膚への刺激が少なく、また、従来のクリーニング直後の薬剤の臭いがしない。このように、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体の洗浄は、健康的な衣類洗浄技術である。
【００５３】
また、たとえば、添加剤が水や極性の溶媒を含むことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄の前後に別処理をしなくても、水溶性の汚れを一度に除去できるので、作業の手間や人件費などのコストを削減することができる。このように、水溶性汚れの除去が可能であるので、家庭での洗濯にも適している。超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて水溶性の汚れを除去することができるので、従来の繊維構造体の洗濯と異なり、水を大量に使用する必要がない。
【００５４】
また、洗浄後の繊維構造体が水に濡れていないため布傷みが少なく、洗浄後に繊維構造体を干す手間が省け、洗濯後の時間を有効活用することができる。二酸化炭素は洗浄後に揮発してしまうので、洗浄後に繊維構造体を乾燥させる必要がなく、乾燥のための電力も使わず省エネルギーでもある。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、この発明によれば、被洗浄対象物を添加剤によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、被洗浄対象物に添加剤が残留することを防ぐことが可能な洗浄装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５７】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【００５８】
図１に示すように、洗浄装置として洗浄システム１は、主に、洗浄槽１０と、添加剤接触手段１１と、二酸化炭素供給源４１と、二酸化炭素を高圧化して送出するポンプ４２と、蒸発器５１と、凝縮器５２と、二酸化炭素貯留槽５３と、二酸化炭素から分離された汚れを回収する汚れ受け容器７０とから構成されている。洗浄システム１を構成する各槽と部材は、配管によって接続され、配管に配置されている弁は、適宜開閉される。弁の開閉は、後述するように制御部によって制御される。洗浄槽１０には、被洗浄対象物として衣類などの繊維構造体１００が収容される。洗浄槽１０には、添加剤２００と繊維構造体１００を投入するための開閉部材（図示しない）が配置されている。
【００５９】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、加圧手段の一例である。弁ｃ６２は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、圧力調節手段の一例である。
【００６０】
なお、加圧手段は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｃ６２と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【００６１】
洗浄槽１０には、添加剤２００が収容されている。この実施の形態においては、添加剤２００は、界面活性剤と水とを含む。
【００６２】
この実施の形態においては、添加剤２００は、分子内に親二酸化炭素基と親水基を持つ第一の界面活性剤と水とから構成されていることが好ましい。親二酸化炭素基は、たとえばシロキサン、カルボキシル基などのようなルイス塩基性基、ポリオキシプロピレンなどの自由体積が大きな分子団を持つ炭化水素基などである。また、親水基をもつ物質としては、スルホコハク酸塩、カルボン酸塩、ポリオキシエチレンなどがある。また、親二酸化炭素基を持つ第一の界面活性剤として、フッ素系の界面活性剤を使用してもよい。フッ素系の界面活性剤は超臨界または液体状態の二酸化炭素との親和性が高く、超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶けやすい。なお、親二酸化炭素基と親水基を持つ第一の界面活性剤であれば、ここで例示した以外の界面活性剤であっても本発明に適用されることができる。
【００６３】
界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合には、添加剤２００は、フッ素系の溶剤などの助剤を含むことが好ましい。このような助剤を用いることによって、単体では超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解されない第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解することができる。親水基を有する第二の界面活性剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素に可溶化、乳化、または、溶解することによって、水が第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素に可溶化、乳化、または、溶解する。助剤とする添加剤２００は、フッ素系の溶剤であることが好ましいが、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化、乳化、または、溶解させることができる物質であればこれに限らない。
【００６４】
以下、界面活性剤や水等の添加剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中において可溶化、乳化、または、溶解のいずれかの状態にされていることを、少なくとも可溶化されている、という。
【００６５】
以上に説明した添加剤２００と、添加剤２００に含まれる界面活性剤と助剤の種類は例示であって、これらに限られるものではない。添加剤２００は、複数の界面活性剤を組み合わせたり、必要に応じて界面活性剤以外のものを配合したりしてもよい。
【００６６】
添加剤２００としては、界面活性剤と水とが含まれることが好ましい。界面活性剤と水とが同時に存在することによって、添加剤２００と混合された超臨界または液体状態の二酸化炭素を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水とが発泡してきめ細かい泡沫を発生させることができる。また、界面活性剤が確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解するので、水は界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に可溶化する。そのため、水を含む添加剤２００で洗浄された繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐことによって、水も繊維構造体１００から取り除かれる。このようにして、添加剤２００に水が含まれていても、繊維構造体１００が水に濡れることを防ぐことができる。
【００６７】
ここで、添加剤２００が少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素を、洗浄液という。超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する添加剤２００は、添加剤２００の全部でなくてもよく、添加剤２００の少なくとも一部でよい。
【００６８】
本発明における超臨界または液体状態の二酸化炭素とは、温度が３１．１℃でかつ圧力が７．４ＭＰａ以上の超臨界または液体状態の二酸化炭素のことである。液体状態の二酸化炭素とは、超臨界以下の圧力と温度で超臨界または液体状態の二酸化炭素を高圧下に置き液体状態にした超臨界または液体状態の二酸化炭素のことである。これらの状態にある超臨界または液体状態の二酸化炭素は、ガスの状態の超臨界または液体状態の二酸化炭素に比べて密度が大きく、添加剤２００中の界面活性剤が少なくとも可溶化しやすい状態である。界面活性剤が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化することにより、界面活性剤とともに添加されている水が界面活性剤に囲まれて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化し、超臨界または液体状態の二酸化炭素、界面活性剤、水の３成分が見かけ上１相をなす。
【００６９】
洗浄槽１０には、繊維構造体１００に添加剤２００を接触させるための添加剤接触手段１１が配置されている。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内に設けられる撹拌羽や回転子がある。また、添加剤接触手段１１は、繊維構造体１００と洗浄液とを収容したままで回転させられる回転ドラムや、洗浄槽１０全体をゆする揺動機構、洗浄液または洗浄槽１０の温度を上げるための加熱装置であってもよい。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内に導入された添加剤２００を洗浄槽１０内で十分に運動させる他の方法でもよく、これらの方法に限られない。
【００７０】
図２は、この発明の第１実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【００７１】
図２に示すように、制御部９１は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【００７２】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム１内を循環する二酸化炭素をリサイクルして供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【００７３】
制御部９１は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出するときは、弁６２を開くように制御する。
【００７４】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５の少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。
【００７５】
制御部９１は、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【００７６】
本発明の洗浄システム１の運転工程について以下に説明する。
【００７７】
洗浄槽１０内に繊維構造体１００を収容した後、洗浄システム１の運転を開始する。まず、二酸化炭素供給源４１からポンプ４２に気液混合状態の二酸化炭素が導入される。ポンプ４２は、気液混合状態の二酸化炭素を高圧にして、超臨界または液体状態の二酸化炭素にする。
【００７８】
洗浄槽１０内の空気は、繊維構造体１００が収容された後に排出されている。弁ａ４３と弁ｂ６１が開かれて洗浄槽１０の内部に超臨界または液体状態の二酸化炭素が流入する。このとき、弁ｃ６２は閉じられている。超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０内に流入すると、予め洗浄槽１０内に収容されている添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とが混合されて洗浄液が作製される。界面活性剤と水が同時に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に存在するとき、界面活性剤が水を取り囲む形になることで、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化することになる。
【００７９】
洗浄槽１０内には、供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素の量や圧力に応じて、予め高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給しておいてもよい。洗浄槽１０の内部には、洗浄槽１０内が所定の圧力になるまで超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給されて、洗浄液が加圧される。このように、洗浄槽１０の内部を一旦、高圧にすることによって、添加剤２００が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。
【００８０】
添加剤２００が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に十分に少なくとも可溶化している状態で、添加剤２００が繊維構造体１００と接触すると、繊維構造体１００に付着している水溶性の汚れは、添加剤２００に含まれる界面活性剤が取り囲んだ水の中に溶けだす。このようにして、繊維構造体１００の水溶性の汚れは、添加剤２００である水によって除去される。また、繊維構造体１００の油溶性の汚れは、高圧にした超臨界または液体状態の二酸化炭素の中に溶け出して、除去される。
【００８１】
このように、洗浄槽１０内において、添加剤２００を少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００が洗浄されることによって、洗浄前に繊維構造体１００に付着していた汚れが洗浄液中に溶け出す。
【００８２】
次に、弁ｃ６２と弁ｇ６６が開かれ、弁ｂ６１と弁ｄ６３が閉じられる。洗浄槽１０からは、超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出され、洗浄槽１０の内部の洗浄液が減圧される。洗浄液を減圧することによって、二酸化炭素が揮発し、添加剤２００が発泡して、泡沫が生じる。
【００８３】
洗浄槽１０内に収容されている添加剤２００の量が、洗浄槽１０に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素にちょうど、少なくとも可溶化する量である場合には、減圧することによって、添加剤２００が繊維構造体１００の表面に析出する。さらに減圧すると、繊維構造体１００の表面において、析出した添加剤２００が発泡し、泡沫を生じる場合がある。添加剤２００は、洗浄槽１０に供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素にちょうど全部、少なくとも可溶化する量であってもよいし、過剰であってもよい。添加剤２００が過剰に洗浄槽１０内に収容されている場合には、添加剤２００のうち、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する最大限の量の添加剤２００を、少なくとも可溶化させることができる。
【００８４】
洗浄槽１０に供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素に最大限の量の添加剤２００が少なくとも可溶化されることによって、繊維構造体１００の洗浄において添加剤２００が不足することなく、繊維構造体１００を確実に洗浄することができる。
【００８５】
繊維構造体１００の表面に添加剤２００が析出するとき、繊維構造体１００から添加剤２００に溶解した汚れも添加剤２００とともに析出する。このようにして、繊維構造体１００の汚れが繊維構造体１００の表面に析出して、繊維構造体１００から除去されやすくなる。洗浄液がさらに減圧されて添加剤２００が発泡して泡沫が生じると、きめ細かい泡沫と繊維構造体１００が接触することによって、さらに汚れが除去されやすくなる。
【００８６】
洗浄槽１０内が所定の圧力まで減圧されると、弁ｂ６１と弁ｃ６２が閉じられる。
【００８７】
次に、添加剤接触手段１１が駆動され、洗浄槽１０内の繊維構造体１００は、洗浄液によって洗浄される。添加剤接触手段１１は、洗浄槽１０内において洗浄液を従来の洗濯機と同様に繊維構造体１００と一緒に撹拌する。このように、発泡した添加剤２００を十分に少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が、繊維構造体１００と共に撹拌されることによって、発泡した添加剤２００が繊維構造体１００に効率よく接触する。
【００８８】
このような方法で、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化した添加剤２００を積極的に繊維構造体１００に接触させることにより、繊維構造体１００の洗浄効果を向上させることができる。更なる利点として、繊維構造体１００の洗浄を効率よく行なうことができるので、洗浄時間が短縮され１回の運転にかかる電気代などのコストを削減することができる。また、添加剤２００の溶け残りが少なくなるため、溶け残った添加剤２００が繊維構造体１００に付着して再汚染されるということがなくなる。
【００８９】
繊維構造体１００の洗浄が終了すると、弁ａ４３、弁ｂ６１が開かれ、弁ｃ６２が閉じられて、超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０内に供給され、洗浄槽１０の内部は再び加圧される。洗浄槽１０に、洗浄システム１内を循環する二酸化炭素をリサイクルして供給する場合には、弁ａ４３の代わりに弁ｆ６５が開けられる。二酸化炭素は、超臨界または液体状態となるように、洗浄槽１０内に供給される。ここで、洗浄槽１０内に超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給される工程が第１の制御工程である。
【００９０】
洗浄槽１０内が所定の圧力になれば、弁ｃ６２が開かれ、洗浄槽１０から超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出される。ここで、洗浄槽１０内から超臨界または液体状態の二酸化炭素が排出される工程が第２の制御工程である。
【００９１】
弁ａ４３と弁ｆ６５のいずれかと、弁ｂ６１と弁ｃ６２が開かれると、洗浄槽１０の内部を所定の圧力に保つように、連続的に二酸化炭素が洗浄槽１０に供給され、かつ、排出される。
【００９２】
このように、洗浄槽１０の内部を所定の圧力に保ちながら、連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０に流通させることによって、繊維構造体１００から汚れが移行した添加剤２００は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に、徐々に少なくとも可溶化する。添加剤２００が少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が洗浄槽１０から連続的に排出されることによって、繊維構造体１００の表面から添加剤２００を除去すること、すなわち、繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐことができる。
【００９３】
繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐためには、洗浄槽１０の容量と二酸化炭素の流量によって決まる、洗浄槽１０の内部に残留する添加剤２００が予め設けた基準値以下になるまでの所定の時間、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を連続的に流通させることが望ましい。また、このような超臨界または液体状態の二酸化炭素によるすすぎ工程は、２回以上行うことが好ましい。このようなすすぎ工程を行うことによって、添加剤２００が繊維構造体１００の表面に高濃度で残留することがなくなり、繊維構造体１００が直接、肌に触れるものであっても、肌荒れなどのトラブルを防ぐことができる。
【００９４】
繊維構造体１００から溶け出した汚れを、少なくとも可溶化した洗浄液は、弁ｃ６２が開放されて、蒸発器５１に導入される。蒸発器５１では、汚れを少なくとも可溶化している洗浄液を減圧し、超臨界または液体状態の二酸化炭素と、汚れと添加剤２００を分離する。
【００９５】
洗浄槽１０には二酸化炭素供給源４１から常に新しい二酸化炭素を供給し、洗浄槽１０から排出された二酸化炭素を洗浄システム１の外部に排出する場合には、弁ａ４３、弁ｂ６１、弁ｃ６２とを開き、かつ、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。洗浄槽１０から排出された二酸化炭素は、蒸発器５１で汚れと分離され、弁ｇ６６を通って洗浄システム１の外部に排出される。二酸化炭素から分離された汚れ成分は、弁ｈ６７を通って、汚れ受け容器７０に排出される。
【００９６】
一方、洗浄槽１０から排出された二酸化炭素を蒸発器５１、凝縮器５２、二酸化炭素貯留槽５３を循環させて再び洗浄槽１０に供給する、すなわち、リサイクルされる二酸化炭素を洗浄槽１０に供給する場合には、弁ａ４３、弁ｇ６６、弁ｈ６７は閉じて、弁ｂ６１、弁ｃ６２、弁ｄ６３、弁ｅ６４、弁ｆ６５を開く。
【００９７】
二酸化炭素をリサイクルする場合には、蒸発器５１で汚れと添加剤２００が取り除かれた超臨界または液体状態の二酸化炭素は、弁ｄ６３が開放されて凝縮器５２に供給される。一方、蒸発器５１において分離された汚れは、弁ｈ６７を開いて汚れ受け容器７０に回収される。また、二酸化炭素以外の気体は、弁ｇ６６が開かれると洗浄システム１の外部に排気される。
【００９８】
蒸発器５１で分離された超臨界または液体状態の二酸化炭素は、凝縮器５２において再度高圧にされる。凝縮器５２において高圧にされた超臨界または液体状態の二酸化炭素は、弁ｅ６４が開放されて二酸化炭素貯留槽５３に供給され、二酸化炭素貯留槽５３に貯留される。二酸化炭素貯留槽５３に貯留された超臨界または液体状態の二酸化炭素は、次回の洗浄やすすぎ時に弁ｆ６５が開放されて洗浄槽１０に導入され、洗浄に使用される。超臨界または液体状態の二酸化炭素は、洗浄槽１０、蒸発器５１、凝縮器５２、二酸化炭素貯留槽５３を、図中に一点鎖線の矢印で示すように流れて何度でも循環させることができるが、使い古した超臨界または液体状態の二酸化炭素を排出する場合は、排気することもできる。
【００９９】
以上のようにして、繊維構造体１００が洗浄され、超臨界または液体状態の二酸化炭素によってすすがれる。
【０１００】
なお、繊維構造体１００は、衣類や、リネン、布団、枕、マット、ハンカチ、タオル、ぬいぐるみなど、繊維からできているものであれば何でもよい。洗浄システム１で繊維構造体１００を洗浄することによって、以下のような利点がある。添加剤２００に水が含まれている場合であっても、液体として一定量の水ではなく、水から発生した泡沫で繊維構造体１００を洗浄することができる。そのため、繊維構造体１００が、例えば、ウールや絹、レザーのような、水に濡れると著しく変質するようなもので形成されていても、通常の水を用いた洗浄と比較して傷みの発生を防ぐことができる。
【０１０１】
また、添加剤２００に含まれる水は、通常の水を用いた洗浄に用いられる水と比較して微量であるので、洗浄後の繊維構造体１００が濡れない。洗浄後の繊維構造体１００が水に濡れないので、布傷みが少なく、また、洗浄後に繊維構造体１００を干す必要がない。
【０１０２】
さらに、洗浄後に超臨界または液体状態の二酸化炭素は揮発してしまうので、水や有機溶剤を用いて洗浄する場合と異なり、繊維構造体１００を乾燥させる必要がない。繊維構造体１００を乾燥させる必要がないので、従来、乾燥のために必要であった電力を消費する必要がなく、省エネルギーで繊維構造体１００の洗浄を行なうことができる。
【０１０３】
以上のように、洗浄システム１は、加圧手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と、減圧手段として弁ｃ６２と、洗浄槽１０と、二酸化炭素供給手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５と、二酸化炭素排出手段として弁ｃ６２と、圧力調節手段として弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と、制御部９１とを備える。
【０１０４】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、超臨界または液体状態の二酸化炭素と添加剤２００とを含む洗浄液を、添加剤２００の少なくとも一部を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧するための弁である。弁ｃ６２は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を開閉することによって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤２００を発泡させるための弁である。洗浄槽１０は、弁ｃ６２を開くことによって減圧されて発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００を洗浄するための洗浄槽１０である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するための弁である。弁ｃ６２は、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０から排出するための弁である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、洗浄槽１０の内部の圧力を調節するための弁である。制御部９１は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５の少なくともいずれかを制御する。
【０１０５】
制御部９１は、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって繊維構造体１００が洗浄された後に、洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５を制御する第１の制御工程と、第１の制御工程において洗浄槽１０に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０から排出するように弁ｃ６２を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５を開閉することによって洗浄槽１０に供給されて弁ｃ６２を開くことによって洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、洗浄槽１０の内部の圧力が所定の圧力になるように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を制御する。
【０１０６】
洗浄液を、一旦、高圧下に曝した後、減圧することによって、洗浄液に含まれる添加剤２００が発泡して泡沫になる。
【０１０７】
また、例えば、洗浄液に可溶化、乳化、または溶解のいずれかの状態、すなわち、少なくとも可溶化される添加剤２００よりも多くの量の添加剤２００が洗浄液に含まれている場合、または、洗浄液にちょうど、少なくとも可溶化される量の添加剤２００が含まれている場合には、洗浄液を加圧した後、減圧することによって、添加剤２００が洗浄液の溶媒と分離して繊維構造体１００の表面に析出することがある。繊維構造体１００の表面に析出した添加剤２００は、さらに減圧されることによって、繊維構造体１００の表面で発泡することがある。
【０１０８】
添加剤２００が発泡することによって生じるきめ細かい泡沫は表面積が大きいため、繊維構造体１００と効率よく接触し、超臨界または液体状態の二酸化炭素のみでは通常は除去することができない汚れを超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させることができる。
【０１０９】
このような、発泡した添加剤２００を含む洗浄液によって洗浄された繊維構造体１００を、超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤２００を少なくとも可溶化させるために、洗浄槽１０の内部の圧力が所定の圧力になるように弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５を制御しながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０に供給し、洗浄槽１０から排出して、超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ。このようにすることにより、洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００をすすいで洗浄槽１０から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素において、添加剤２００が少なくとも可溶化され、洗浄後の繊維構造体１００から添加剤２００が取り除かれる。
【０１１０】
このようにすることにより、繊維構造体１００を添加剤２００によって効果的に洗浄することが可能であって、かつ、繊維構造体１００に添加剤２００が残留することを防ぐことが可能な洗浄システム１を提供することができる。
【０１１１】
また、洗浄システム１においては、洗浄槽１０は、繊維構造体１００に発泡した添加剤２００を接触させるための添加剤接触手段１１を有する。
【０１１２】
このようにすることにより、添加剤２００が繊維構造体１００に接触する機会を増大させて、添加剤２００による洗浄力を向上させることができる。
【０１１３】
繊維構造体１００と、泡沫、すなわち、発泡した添加剤２００との接触を促進する添加剤接触手段１１としては、例えば、洗浄槽１０内に配置される攪拌羽や回転子、洗浄槽１０を回転させる手段、洗浄槽１０全体をゆする手段、などがある。
【０１１４】
また、洗浄システム１においては、添加剤２００は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含むことが好ましい。
【０１１５】
添加剤２００中の第一の界面活性剤は、親二酸化炭素基を有する場合、確実に超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。また、第一の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第一の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、添加剤２００中の水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【０１１６】
ところで、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる洗浄は、業務用クリーニングのみならず、今後は家庭用の洗浄システム１にも普及する可能性がある。家庭用の洗浄システム１では、確実に、また、均一に、繊維構造体１００から水溶性の汚れを除去することが必要となる。
【０１１７】
そこで、この発明の洗浄システム１では、上述したように、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、繊維構造体１００と接触することによって、繊維構造体１００に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、繊維構造体１００から水溶性汚れを除去することができる。
【０１１８】
また、界面活性剤と水とが同時に洗浄水中に存在することによって、洗浄水を高圧下から減圧するときに界面活性剤と水が発泡することがあり、きめ細かい泡沫を発生させることができる。きめ細かい泡沫によって、繊維構造体１００の水溶性汚れをより効果的に除去することができる。
【０１１９】
さらに、繊維構造体１００から除去された水溶性の汚れが、水と界面活性剤ともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００を確実にすすぐことができる。
【０１２０】
また、洗浄システム１においては、添加剤２００は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含むことが好ましい。
【０１２１】
添加剤２００中の第二の界面活性剤が非親二酸化炭素基を有する場合、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化しにくいので、助剤を用いて超臨界または液体状態の二酸化炭素中に第二の界面活性剤を少なくとも可溶化させることが可能である。また、第二の界面活性剤は親水基を有するので、水は、第二の界面活性剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化する。このようにして、親水基を有する第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させることによって、水が超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化しやすくなる。
【０１２２】
したがって、界面活性剤が親二酸化炭素基を持たず、非親二酸化炭素基と親水基を有する第二の界面活性剤である場合でも、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化した水は、繊維構造体１００と接触することによって、繊維構造体１００に付着している水溶性汚れを水に抽出すること、すなわち、繊維構造体１００から水溶性汚れを除去することができる。
【０１２３】
さらに、繊維構造体１００から除去した水溶性の汚れが、水と界面活性剤と助剤とともに超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化するので、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって繊維構造体１００を確実にすすぐことができる。
【０１２４】
また、添加剤２００の量は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化される最大限の量よりも多いことが好ましい。
【０１２５】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化される最大限の量の添加剤２００が、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化されるので、繊維構造体１００の洗浄において添加剤２００が不足することなく、繊維構造体１００を確実に洗浄することができる。
【０１２６】
また、洗浄システム１においては、被洗浄対象物は繊維構造体１００である。
【０１２７】
このようにすることにより、繊維構造体１００の洗浄を高圧の超臨界または液体状態の二酸化炭素で行うことができる。
【０１２８】
超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体１００の洗浄は、従来のクリーニングと異なり、石油やパークロロエチレンのような有機溶剤を使わない。また、超臨界または液体状態の二酸化炭素は洗浄後揮発してしまう。そのため、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄後の繊維構造体１００は皮膚への刺激が少なく、また、従来のクリーニング直後の薬剤の臭いがしない。このように、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる繊維構造体１００の洗浄は、健康的な衣類洗浄技術である。
【０１２９】
また、たとえば、添加剤２００が水や極性の溶媒を含むことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素による洗浄の前後に別処理をしなくても、水溶性の汚れを一度に除去できるので、作業の手間や人件費などのコストを削減することができる。このように、水溶性汚れの除去が可能であるので、家庭での洗濯にも適している。超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて水溶性の汚れを除去することができるので、従来の繊維構造体１００の洗濯と異なり、水を大量に使用する必要がない。
【０１３０】
また、洗浄後の繊維構造体１００が水に濡れていないため布傷みが少なく、洗浄後に繊維構造体１００を干す手間が省け、洗濯後の時間を有効活用することができる。二酸化炭素は洗浄後に揮発してしまうので、洗浄後に繊維構造体１００を乾燥させる必要がなく、乾燥のための電力も使わず省エネルギーでもある。
【０１３１】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１３２】
図３に示すように、洗浄装置として洗浄システム２が図１に示す洗浄システム１と異なる点としては、ガス供給ボンベ８１と、ガス供給ボンベ８１のガスを高圧化して洗浄槽１０内に供給するためのポンプ８２と、ポンプ８２と洗浄槽１０とを接続する配管に配置される弁ｉ８３と、洗浄槽１０の内部の気体を排気して洗浄槽１０の内部を減圧するための弁ｊ８４を備える。弁ｊ８４は、洗浄槽１０の内部と外部とを連通する配管に配置されている。ガス供給ボンベ８１は、二酸化炭素以外のガス、例えば、窒素等を洗浄槽１０に供給する。
【０１３３】
弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３は、加圧手段の一例である。弁ｃ６２と弁ｊ８４は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５と弁ｉ８３は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２と弁ｊ８４は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３と弁ｊ８４は、圧力調節手段の一例である。
【０１３４】
なお、加圧手段は、弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５と弁ｉ８３と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｃ６２と弁ｊ８４と洗浄槽１０とから構成されて、洗浄槽１０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【０１３５】
図４は、この発明の第２実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１３６】
図４に示すように、制御部９２は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ８２に接続されている配管に配置される弁ｉ８３と、洗浄槽１０から外部に排気するための弁ｊ８４とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１３７】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム２内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１３８】
制御部９２は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出するときは、弁ｃ６２または弁ｊ８４を開くように制御する。
【０１３９】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ｂ６１と弁ｃ６２を閉じて弁ｉ８３を開くように制御する。
【０１４０】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２または弁ｊ８４を開くように制御する。
【０１４１】
制御部９２は、洗浄槽１０の内部にガス供給ボンベ８１から気体を供給する場合には、弁ｉ８３を開くように制御する。
【０１４２】
洗浄システム２のその他の構成は、洗浄システム１と同様である。
【０１４３】
洗浄システム２では、繊維構造体１００と添加剤２００が洗浄槽１０内に収容された後、まず、弁ｉ８３を開け、弁ｂ６１、弁ｃ６２、弁ｊ８４を閉じて、ガス供給ボンベ８１から溶媒として窒素等のガスを洗浄槽１０内に供給し、洗浄槽１０内を高圧にする。添加剤２００と混合されて洗浄液を作製する溶媒としては、この実施の形態においては、窒素等の、二酸化炭素以外のガスを用いる。
【０１４４】
洗浄槽１０内が高圧になると、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化、または、溶媒が添加剤２００に少なくとも可溶化する。添加剤２００と溶媒は、少なくとも一部が、少なくとも可溶化すればよい。洗浄槽１０内が所定の圧力になれば、弁ｉ８３を閉じ、弁ｊ８４を開いて、洗浄槽１０内のガスを排気して洗浄槽１０内を減圧する。
【０１４５】
洗浄槽１０内が減圧されることによって、添加剤２００が発泡する。その後、繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ工程は、第１実施形態の洗浄システム１と同様である。
【０１４６】
第１実施形態の洗浄システム１のように、溶媒として超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いる場合には、添加剤２００と溶媒が混合された洗浄液を加圧することによって、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化させることができる。一方、添加剤２００が少なくとも可溶化しない溶媒を用いる場合には、添加剤２００と溶媒とが混合された洗浄液を加圧することによって、高圧になった溶媒の一部が添加剤２００に少なからず溶け込む。その後、洗浄液を減圧することによって、添加剤２００に溶け込んだ溶媒が揮発して、添加剤２００が発泡する。
【０１４７】
このように、添加剤２００を加圧、減圧して発泡させるための気体を洗浄槽１０に供給する添加剤発泡用気体供給手段としてガス供給ボンベ８１を備えることによって、二酸化炭素供給源４１から供給される二酸化炭素を最大限、すすぎ工程において使用することができる。このようにすることにより、二酸化炭素供給源４１を交換する頻度を低減して使用者の負担を軽減することができる。
【０１４８】
また、このように、洗浄槽１０の内部を直接、減圧するための弁ｊ８４を備えることによって、ガス供給ボンベ８１から洗浄槽１０に供給された気体を弁ｊ８４を介して外部に排気することができる。このようにすることにより、ガス供給ボンベ８１から供給される二酸化炭素以外の気体が、洗浄システム２において循環し、リサイクルされる二酸化炭素中に混入することを防ぐことができる。
【０１４９】
洗浄システム２のその他の構成と効果は、洗浄システム１と同様である。
【０１５０】
（第３実施形態）
図５は、この発明の第３実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１５１】
図５に示すように、洗浄装置として洗浄システム３が図１に示す洗浄システム１と異なる点としては、添加剤槽２０と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、洗浄液供給管２３と、洗浄液供給管２３に配置される弁ｌ２２とを備える。
【０１５２】
弁ｋ４４と弁ｌ２２は、加圧手段の一例である。弁ｌ２２と弁ｃ６２は、減圧手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｆ６５は、二酸化炭素供給手段の一例である。弁ｃ６２は、二酸化炭素排出手段の一例である。弁ａ４３と弁ｂ６１と弁ｃ６２と弁ｆ６５は、圧力調節手段の一例である。洗浄液供給管２３は、洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給するための流路の一例である。洗浄液供給管２３と弁ｌ２２は、洗浄液供給手段を構成している。
【０１５３】
なお、加圧手段は、弁ｋ４４と弁ｌ２２と添加剤槽２０とから構成されて、添加剤槽２０の内部において洗浄液を相対的に加圧した状態に保持するための高圧保持手段であってもよい。また、減圧手段は、弁ｌ２２と弁ｃ６２と添加剤槽２０とから構成されて、添加剤槽２０の内部において洗浄液を相対的に減圧した状態に保持するための低圧保持手段であってもよい。
【０１５４】
図６は、この発明の第３実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１５５】
図６に示すように、制御部９３は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、接続される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、添加剤槽２０と洗浄槽１０との間に配置される弁ｌ２２とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１５６】
制御部９３は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム３内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１５７】
制御部９３は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１５８】
制御部９３は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開くように制御する。一方、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１５９】
制御部９３は、添加剤槽２０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じる。一方、添加剤槽２０の内部を減圧する場合には、弁ｌ２２を開く。
【０１６０】
洗浄システム３のその他の構成は、洗浄システム１と同様である。
【０１６１】
洗浄システム３では、繊維構造体１００が洗浄槽１０内に収容され、添加剤２００と溶媒が添加剤槽２０内に収容される。添加剤２００は、予め添加剤槽２０内に収容されていてもよい。
【０１６２】
添加剤槽２０内に添加剤２００が収容されると、まず、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じて、溶媒として超臨界または液体状態の二酸化炭素を二酸化炭素供給源４１から添加剤槽２０に供給する。洗浄システム３を循環する二酸化炭素をリサイクルする場合には、弁ａ４３を閉じて、代わりに弁ｆ６５を開く。
【０１６３】
添加剤槽２０の内部は、供給される超臨界または液体状態の二酸化炭素によって加圧される。添加剤槽２０内が高圧になると、添加剤２００が溶媒に少なくとも可溶化する。
【０１６４】
添加剤槽２０内が所定の圧力になれば、弁ｋ４４を閉じ、弁ｌ２２と弁ｃ６２とを開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。弁ｌ２２を開くことによって、添加剤２００が少なくとも可溶化した洗浄液が、洗浄液供給管２３を通って、添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給される。このように、添加剤槽２０は洗浄槽１０の上流側に配置されている。
【０１６５】
弁ｌ２２を開くとともに、弁ｃ６２を開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開くことによって、添加剤槽２０の内部と、洗浄槽１０の内部が減圧される。添加剤槽２０内と洗浄槽１０内が減圧されることによって、洗浄液に含まれる添加剤２００が発泡する。また、洗浄槽１０内を減圧することによって、添加剤２００は、繊維構造体１００の表面に析出する。さらに洗浄槽１０内を減圧することによって、繊維構造体１００の表面で添加剤２００が発泡する。
【０１６６】
添加剤槽２０は、洗浄槽１０と洗浄液供給管２３によって接続され、洗浄液供給管２３には、弁ｌ２２が配置されている。繊維構造体１００の洗浄を開始するまでは、弁ｌ２２を閉じておくことによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１６７】
このように、添加剤槽２０において添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素を混合し、加圧することで、添加剤２００を少なくとも可溶化してから洗浄槽１０に導入することができる。添加剤２００が十分に少なくとも可溶化した超臨界または液体状態の二酸化炭素が繊維構造体１００に接触すると、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に少なくとも可溶化している添加剤２００と繊維構造体１００との接触機会が増大し、洗浄効果が向上する。また、洗浄槽１０内において添加剤２００を超臨界または液体状態の二酸化炭素に少なくとも可溶化させるために時間をかける必要がないので、繊維構造体１００は、洗浄効果を発揮する状態の添加剤２００といち早く接触することにより、洗浄力が向上する。更なる利点として、添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とを撹拌することによって添加剤２００の少なくとも可溶化のスピードが向上し、洗浄システム３の運転時間の短縮につながるので、１回の運転にかかる電気代などのコストを削減することができる。また、添加剤２００の溶け残りがなくなるため、溶け残った添加剤２００が繊維構造体１００に付着して繊維構造体１００が再汚染されるということがなくなる。
【０１６８】
また、添加剤槽２０は、添加剤槽２０の内部の気体を外部に排気するための配管と排気弁を備えてもよい。排気弁は、減圧手段の一例である。添加剤槽２０が所定の圧力に加圧されているときに、弁ｌ２２を閉じたままで、弁ｋ４４を閉じて、排気弁を開けることによって、洗浄液を洗浄槽１０に移動させなくても、添加剤槽２０の内部が減圧されて、添加剤２００が発泡する。その後、添加剤槽２０の内部が完全に排気される前に排気弁を閉じて、弁ｌ２２を開けることによって、発泡した添加剤２００を含む洗浄液が洗浄液供給管２３を通して洗浄槽１０に供給される。
【０１６９】
添加剤槽２０と洗浄槽１０との間の圧力差が小さく、発泡した洗浄液が洗浄槽１０に供給されにくい場合には、例えば、洗浄槽１０に、洗浄液供給手段として洗浄液の吸引手段（図示しない）を設けてもよい。吸引手段は、発泡した洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に吸引する。
【０１７０】
このように、添加剤槽２０内で添加剤２００を発泡させ、発泡した添加剤２００を含む洗浄液を洗浄槽１０に供給することによって、繊維構造体１００を添加剤２００の泡沫で洗浄することができる。
【０１７１】
繊維構造体１００を超臨界または液体状態の二酸化炭素ですすぐ工程では、弁ｂ６１と弁ｋ４４を開き、弁ｌ２２と弁ｃ６２を閉じて、洗浄槽１０と添加剤槽２０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する。洗浄システム３を循環する二酸化炭素をリサイクルしてすすぎに用いる場合には、弁ａ４３を閉め、代わりに弁ｆ６５を開ける。超臨界または液体状態の二酸化炭素が供給されることによって、洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部は次第に加圧される。
【０１７２】
洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部が所定の圧力になれば、第１の制御工程として弁ａ４３を開いたままで、弁ｂ６１を閉じ、弁ｌ２２を開く。同時に、第２の制御工程として、弁ｃ６２を開き、さらに、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。このようにして、洗浄槽１０と添加剤槽２０の内部の圧力を保つように、連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を洗浄槽１０と添加剤槽２０に流通させる。二酸化炭素を洗浄システム３の外部に排出する場合には、弁ｇ６６と弁ｈ６７の少なくともいずれか一方を開く。二酸化炭素を洗浄システム３内で循環させてリサイクルする場合には、弁ａ４３と弁ｇ６６と弁ｈ６７を閉じて、弁ｄ６３、弁ｅ６４、弁ｆ６５を開く。
【０１７３】
このようにすることにより、所定の圧力で連続的に流通する超臨界または液体状態の二酸化炭素によって、添加剤２００が繊維構造体１００から除去される。
【０１７４】
繊維構造体１００をすすぐ別の工程としては、添加剤槽２０と洗浄槽１０に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給して、添加剤槽２０内と洗浄槽１０内が所定の圧力になったときに、第１の制御工程として、弁ｃ６２を閉じたままで、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開き、弁ｂ６１を閉じる。次に、第２の制御工程として、弁ｋ４４と弁ｌ２２を閉じて、弁ｂ６１と弁ｃ６２を開けて、洗浄槽１０に連続的に超臨界または液体状態の二酸化炭素を流通させる。このとき、添加剤槽２０には超臨界または液体状態の二酸化炭素は流通しない。このように、添加剤槽２０と洗浄槽１０を別々にすすぐこともできる。添加剤槽２０と洗浄槽１０を別々にすすぐ場合には、上流側の添加剤槽２０から先にすすぐことによって、再汚染を防止することができる。
【０１７５】
洗浄システム３のその他の構成と効果は、洗浄システム１と同様である。
【０１７６】
以上のように、洗浄システム３は、添加剤２００と超臨界または液体状態の二酸化炭素とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽２０と、添加剤槽２０において作製された洗浄液を洗浄槽１０に供給するための洗浄液供給管２３と弁ｌ２２とを備える。
【０１７７】
添加剤槽２０と洗浄槽１０とが別個に形成されて洗浄液供給管２３と弁ｌ２２によって接続されているので、添加剤槽２０内の添加剤２００と、洗浄槽１０内の繊維構造体１００とを接触させないようにすることができる。
【０１７８】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１７９】
洗浄液供給管２３に弁ｌ２２が配置されているので、弁ｌ２２を閉じることによって、簡単に、添加剤２００が繊維構造体１００に接触しないようにすることができる。添加剤２００が繊維構造体１００に接触しないようにすることによって、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合していない添加剤２００が繊維構造体１００に接触して洗いムラの原因となることを防ぐことができる。
【０１８０】
一方、例えば、弁ｋ４４と弁ｌ２２と弁ｃ６２を制御することによる洗浄液の加圧時に、添加剤槽２０内の添加剤２００が洗浄槽１０内の繊維構造体１００に接触するように、弁ｌ２２が開かれていてもよい。加圧時に弁ｌ２２を開くことによって、加圧時に添加剤２００を含む洗浄液が洗浄液供給管２３と弁ｌ２２を介して洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００に接触する。その後、弁ｃ６２が開かれて洗浄槽１０の内部が減圧されるときに、繊維構造体１００の表面に添加剤２００が析出する。繊維構造体１００の表面に添加剤２００を析出させることによって、さらに減圧されたときに繊維構造体１００の表面の添加剤２００が発泡して、繊維構造体１００を効果的に洗浄することができる。
【０１８１】
また、洗浄システム３においては、弁ｋ４４と弁ｌ２２と弁ｃ６２は、添加剤槽２０において洗浄液を加圧および減圧するように構成されている。
【０１８２】
このようにすることにより、添加剤槽２０において添加剤２００を発泡させ、発泡した添加剤２００を含む洗浄液を洗浄槽１０に供給することができる。例えば、添加剤２００を繊維構造体１００の表面で発泡させることなく、添加剤２００が減圧されて発泡したときに生じる泡沫のみを繊維構造体１００の洗浄に用いたい場合に有効である。したがって、超臨界または液体状態の二酸化炭素と混合する前の、高濃度の添加剤２００が繊維構造体１００に接触することを防ぎ、洗浄後に洗いむらが生じるのを防ぐことができる。
【０１８３】
また、例えば、洗浄液供給管２３と弁ｌ２２が添加剤槽２０から洗浄槽１０にガスを流通させることによって洗浄液を添加剤槽２０から洗浄槽１０に供給する手段である場合には、洗浄液を加圧、減圧することによって発生した泡沫をガスとともに流して、添加剤槽２０から洗浄槽１０に簡単に供給することができる。
【０１８４】
また、洗浄システム３においては、洗浄液供給管２３は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に発泡した添加剤２００を含む洗浄液を混合させて流通させる。
【０１８５】
添加剤槽２０内の添加剤２００を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄液供給管２３を通して洗浄槽１０に供給され、繊維構造体１００を洗浄する。洗浄に用いられた添加剤２００を含む洗浄液は、超臨界または液体状態の二酸化炭素とともに洗浄槽１０から排出される。
【０１８６】
このようにすることにより、超臨界または液体状態の二酸化炭素によって洗浄液を洗浄槽１０に供給することができる。
【０１８７】
（第４実施形態）
図７は、この発明の第４実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【０１８８】
図７に示すように、洗浄装置として洗浄システム４は、洗浄システム３と異なる点としては、添加剤槽２０に供給するための添加剤２００を貯留しておく添加剤貯留槽３０と、添加剤貯留槽３０から添加剤槽２０に添加剤２００を供給するための弁ｍ３１を備える。
【０１８９】
弁ｍ３１は、毎回の洗浄の度に、最適な量の添加剤２００を添加剤槽２０に供給するように、制御部によって制御される。
【０１９０】
図８は、この発明の第４実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１９１】
図８に示すように、制御部９４は、ポンプ４２に接続されている配管に配置される弁ａ４３と、洗浄槽１０の上流側に直接、接続される配管に配置される弁ｂ６１と、洗浄槽１０の下流側に直接、配置される配管に配置される弁ｃ６２と、蒸発器５１と凝縮器５２との間に配置される弁ｄ６３と、凝縮器５２と二酸化炭素貯留槽５３との間に配置される弁ｅ６４と、二酸化炭素貯留槽５３と弁ｂ６１との間に配置される弁ｆ６５と、蒸発器５１と汚れ受け容器７０との間に配置される弁ｈ６７と、蒸発器５１から排気するための弁ｇ６６と、ポンプ４２と添加剤槽２０との間に配置される弁ｋ４４と、添加剤槽２０と洗浄槽１０との間に配置される弁ｌ２２と、添加剤貯留槽３０と添加剤槽２０との間に配置される弁ｍ３１とに制御信号を送信して、これらの弁の開閉を制御する。
【０１９２】
制御部９４は、洗浄槽１０の内部に二酸化炭素供給源４１から超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給する場合には、弁ａ４３と弁ｂ６１を開くように制御する。また、洗浄槽１０の内部に、洗浄システム４内を循環する二酸化炭素を供給する場合には、弁ｆ６５と弁ｂ６１とを開くように制御する。
【０１９３】
制御部９４は、洗浄槽１０から二酸化炭素を排出する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１９４】
制御部９４は、洗浄槽１０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｂ６１を開き、弁ｃ６２を閉じるように制御する。あるいは、弁ａ４３と弁ｆ６５との少なくともいずれか一方と、弁ｋ４４と弁ｌ２２を開くように制御する。一方、洗浄槽１０の内部を減圧する場合には、弁ｃ６２を開くように制御する。
【０１９５】
制御部９４は、添加剤槽２０の内部を加圧する場合には、弁ａ４３と弁ｋ４４とを開き、弁ｌ２２を閉じる。一方、添加剤槽２０の内部を減圧する場合には、弁ｌ２２を開く。
【０１９６】
洗浄システム４のその他の構成は、洗浄システム３と同様である。
【０１９７】
洗浄槽１０に繊維構造体１００が収容されると、制御部９４は、繊維構造体１００の重量や種類等に応じて、最適な量の添加剤２００を添加剤貯留槽３０から添加剤槽２０に供給するように、弁ｍ３１を制御する。
【０１９８】
このようにすることにより、使用者が毎回、添加剤槽２０に添加剤２００を投入する作業を行なう必要がなくなる。また、使用者による添加剤２００の誤投入を防ぐことができ、洗浄システム４の故障を防ぐことができる。
【０１９９】
洗浄システム４における洗浄とすすぎの工程は、洗浄システム３と同様である。
【０２００】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】この発明の第１実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図２】この発明の第１実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の第２実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図４】この発明の第２実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第３実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図６】この発明の第３実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の第４実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
【図８】この発明の第４実施形態の洗浄システムに係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１，２，３，４：洗浄システム１０：洗浄槽、１１：添加剤接触手段、２０：添加剤槽、２２：弁ｌ、２３：洗浄液供給管、４３：弁ａ、４４：弁ｋ、６１：弁ｂ、６２：弁ｃ、６５：弁ｆ、８３：弁ｉ、８４：弁ｊ、９１，９２，９３，９４：制御部、１００：繊維構造体、２００：添加剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒と添加剤とを含む洗浄液を、溶媒または添加剤の一方の少なくとも一部を溶媒または添加剤の他方の少なくとも一部に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧するための加圧手段と、
前記加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤を発泡させる減圧手段と、
前記減圧手段によって減圧されて発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄するための洗浄槽と、
前記洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するための二酸化炭素供給手段と、
超臨界または液体状態の二酸化炭素を前記洗浄槽から排出するための二酸化炭素排出手段と、
前記洗浄槽の内部の圧力を調節するための圧力調節手段と、
前記二酸化炭素供給手段、前記二酸化炭素排出手段、および、圧力調節手段の少なくともいずれかを制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物が洗浄された後に、前記洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように前記二酸化炭素供給手段を制御する第１の制御工程と、
前記第１の制御工程において前記洗浄槽に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を前記洗浄槽から排出するように前記二酸化炭素排出手段を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、
前記二酸化炭素供給手段によって前記洗浄槽に供給されて前記二酸化炭素排出手段によって前記洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、前記洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように前記圧力調節手段を制御する、洗浄装置。
【請求項２】
添加剤と溶媒とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽と、
前記添加剤槽において作製された洗浄液を前記洗浄槽に供給するための洗浄液供給手段とを備える、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記加圧手段と前記減圧手段は、前記添加剤槽において洗浄液を加圧および減圧するように構成されている、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に前記発泡した添加剤を含む洗浄液を混合させて流通させるための流路を有する、請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄槽は、被洗浄対象物に前記発泡した添加剤を接触させるための添加剤接触手段を有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記添加剤は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記添加剤は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、前記第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含む、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記添加剤の量は、前記溶媒に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にされる最大限の量よりも多い、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項９】
被洗浄対象物は繊維構造体である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１】
溶媒と添加剤とを含む洗浄液を、溶媒または添加剤の一方の少なくとも一部を溶媒または添加剤の他方の少なくとも一部に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるように、加圧するための加圧手段と、
前記加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって洗浄液に含まれる添加剤を発泡させる減圧手段と、
前記減圧手段によって減圧されて発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄するための洗浄槽と、
前記洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するための二酸化炭素供給手段と、
超臨界または液体状態の二酸化炭素を前記洗浄槽から排出するための二酸化炭素排出手段と、
前記洗浄槽の内部の圧力を調節するための圧力調節手段と、
前記二酸化炭素供給手段、前記二酸化炭素排出手段、および、圧力調節手段の少なくともいずれかを制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記発泡した添加剤を含む洗浄液によって被洗浄対象物が洗浄された後に、前記洗浄槽に超臨界または液体状態の二酸化炭素を供給するように前記二酸化炭素供給手段を制御する第１の制御工程と、
前記第１の制御工程において前記洗浄槽に供給された超臨界または液体状態の二酸化炭素を前記洗浄槽から排出するように前記二酸化炭素排出手段を制御する第２の制御工程とを行い、かつ、
前記二酸化炭素供給手段によって前記洗浄槽に供給されて前記二酸化炭素排出手段によって前記洗浄槽から排出される超臨界または液体状態の二酸化炭素中において、添加剤を可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にさせるために、前記洗浄槽の内部の圧力が所定の圧力になるように前記圧力調節手段を制御する、洗浄装置。
【請求項２】
添加剤と溶媒とを混合して洗浄液を作製するための添加剤槽と、
前記添加剤槽において作製された洗浄液を前記洗浄槽に供給するための洗浄液供給手段とを備える、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記加圧手段と前記減圧手段は、前記添加剤槽において洗浄液を加圧および減圧するように構成されている、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給手段は、超臨界または液体状態の二酸化炭素に前記発泡した添加剤を含む洗浄液を混合させて流通させるための流路を有する、請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄槽は、被洗浄対象物に前記発泡した添加剤を接触させるための添加剤接触手段を有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記添加剤は、水と、親二酸化炭素基と親水基とを有する第一の界面活性剤とを含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記添加剤は、水と、非親二酸化炭素基と親水基とを有する第二の界面活性剤と、前記第二の界面活性剤を超臨界または液体状態の二酸化炭素に溶解させるための助剤とを含む、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記添加剤の量は、前記溶媒に可溶化、乳化、および、溶解からなる群より選ばれた少なくとも一種の状態にされる最大限の量よりも多い、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項９】
被洗浄対象物は繊維構造体である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２７３４８３（Ｐ２００９−２７３４８３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４４８３（Ｐ２００８−１２４４８３）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]