特開 2019-166490 気液混合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-166490(P2019-166490A)

(43)【公開日】2019年10月3日

(54)【発明の名称】気液混合装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 5/06 20060101AFI20190906BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20190906BHJP

   B01F 15/04 20060101ALI20190906BHJP

   B01F 5/10 20060101ALI20190906BHJP

   B08B 3/04 20060101ALI20190906BHJP

   B08B 3/10 20060101ALI20190906BHJP

【ＦＩ】

   B01F5/06

   B01F3/04 A

   B01F15/04 D

   B01F5/10

   B08B3/04 Z

   B08B3/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-57159(P2018-57159)

(22)【出願日】2018年3月23日

(71)【出願人】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002192

【氏名又は名称】特許業務法人落合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井合 隆

【テーマコード（参考）】

3B201

4G035

4G037

【Ｆターム（参考）】

3B201AA46

3B201AB45

3B201BB02

3B201BB38

3B201BB82

3B201BB88

3B201BB92

3B201BB98

3B201CD22

3B201CD42

3B201CD43

4G035AB08

4G035AC26

4G035AC30

4G035AE02

4G035AE13

4G037AA18

4G037BA03

4G037BB01

4G037BB06

4G037BC04

4G037BD04

4G037BD06

4G037BD09

4G037BE02

4G037EA01

(57)【要約】

【課題】微細気泡を含む液体の機能をさらに高めることができる気液混合装置を提供する。
【解決手段】気液混合装置は、液体１２を湛える液槽１３と、指令信号に応じて指定された放出量で液槽１３内の液体１２に微細気泡を放出する気泡発生装置４８ａ、４８ｂと、液体１２中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を受領し、気泡濃度に応じて気泡発生装置４８ａ、４８ｂから放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラーとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を湛える液槽と、
指令信号に応じて指定された放出量で前記液槽内の前記液体に微細気泡を放出する気泡発生装置と、
前記液体中で前記微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を受領し、前記気泡濃度に応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラーと、
を備えることを特徴とする気液混合装置。

【請求項2】

請求項１に記載の気液混合装置において、前記コントローラーは、前記微細気泡のサイズを特定する気泡サイズ信号を受領し、前記サイズに応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡のサイズを設定する指令信号を生成することを特徴とする気液混合装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の気液混合装置において、前記液槽から流出する前記液体を前記液槽に戻す循環経路に接続される液溜めに結合されて、前記液溜め中の液体で前記微細気泡の気泡濃度を検出する計測器をさらに備えることを特徴とする気液混合装置。

【請求項4】

指令信号に応じて指定された放出量で液体に微細気泡を放出する気泡発生装置と、
前記液体中で前記微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を受領し、前記気泡濃度に応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラーと、
を備えることを特徴とする気液混合装置。

【請求項5】

請求項４に記載の気液混合装置において、前記気泡濃度信号は前記微細気泡のサイズごとに前記気泡濃度を特定することを特徴とする気液混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液槽内の液体中に微細気泡を放出する気泡発生装置を備える気液混合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、液体中で気泡に機械的圧力を加え、気泡の崩壊を引き起こし、微細な気泡を生成する洗浄液製造装置が開示される。微細な気泡は液体中に安定して存在し、洗浄効果の促進が期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−８８９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、微細な気泡を含む洗浄液がトイレや便器、キッチン、流し台、浴室、浴槽、洗面台の洗浄に用いられる。しかしながら、特許文献１の洗浄装置では、微細な気泡を含む洗浄液は単純に水に代わって利用されるだけで、洗浄装置そのものの改善は全く検討されていない。微細な気泡の有無に応じて洗浄効果は比較されるものの、洗浄効果を高める洗浄液の条件も全く検討されていない。

【0005】

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、微細気泡を含む液体の機能をさらに高めることができる気液混合装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１側面は、液体を湛える液槽と、指令信号に応じて指定された放出量で前記液槽内の前記液体に微細気泡を放出する気泡発生装置と、前記液体中で前記微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を受領し、前記気泡濃度に応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラーとを備える気液混合装置が提供される。

【0007】

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記コントローラーは、前記微細気泡のサイズを特定する気泡サイズ信号を受領し、前記サイズに応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡のサイズを設定する指令信号を生成する。

【0008】

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、気液混合装置は、前記液槽から流出する前記液体を前記液槽に戻す循環経路に接続される液溜めに結合されて、前記液溜め中の液体で前記微細気泡の気泡濃度を検出する計測器をさらに備える。

【0009】

本発明の第４側面によれば、指令信号に応じて指定された放出量で液体に微細気泡を放出する気泡発生装置と、前記液体中で前記微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を受領し、前記気泡濃度に応じて前記気泡発生装置から放出される前記微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラーとを備える気液混合装置が提供される。

【0010】

第５側面によれば、第４側面の構成に加えて、前記気泡濃度信号は前記微細気泡のサイズごとに前記気泡濃度を特定する。

【発明の効果】

【0011】

第１側面によれば、放出量の設定に応じて液体中の気泡濃度は指定された値に設定されることができる。こうして液体中では最適な気泡濃度は維持されることができる。気液混合装置が洗浄装置として利用される場合には、洗浄効果は最大限に高められることができる。

【0012】

第２側面によれば、サイズの設定に応じて微細気泡のサイズは指定された値に設定されることができる。こうして液体中では最適な気泡サイズは維持されることができる。気液混合装置が洗浄装置として利用される場合には、洗浄効果は最大限に高められることができる。

【0013】

第３側面によれば、循環経路内では液体は流動するものの、液溜めには流動する液体から分離された静止状態の液体が保持されることができる。計測器では、流動する液体の気泡濃度に比べて高い精度で、静止する液体の気泡濃度は検出されることができることから、気液混合装置では液体中の気泡濃度は指定された値に確実に設定されることができる。

【0014】

第４側面によれば、放出量の設定に応じて液体中の気泡濃度は指定された値に設定されることができる。こうして液体中では最適な気泡濃度は維持されることができる。気液混合装置が洗浄装置として利用される場合には、洗浄効果は最大限に高められることができる。

【0015】

第５側面によれば、液体中では最適な気泡サイズは維持されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る気液混合装置の一具体例である洗浄装置の全体構成を概略的に示す模式図である。

【図2】気泡発生ノズルの構成を概略的に示す拡大断面図である。

【図3】洗浄装置の制御系を概略的に示すブロック図である。

【図4】気泡径ごとに気泡数の分布を示すグラフである。

【図5】第２実施形態に係る気液混合装置の一具体例である洗浄装置の全体構成を概略的に示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

【0018】

（１）第１実施形態に係る洗浄装置の構成
図１は本発明の第１実施形態に係る気液混合装置の一具体例である洗浄装置１１の構成を概略的に示す。洗浄装置１１は、静的液体１２を湛える液槽１３と、静的液体１２中で開口する供給口１４および吸込口１５を有して循環経路１６に沿って液槽１３内の液体を循環させる循環装置１７とを備える。液槽１３は、循環装置１７の吸込口１５の下方に付着物溜まり１８を形成する底板１３ａを有する。底板１３ａは、循環装置１７の吸込口１５を区画する側壁に向かって水平面から前下がりに下降する。したがって、液体よりも比重の大きい物体は吸込口１５に向かって流れる液体に巻き込まれて底板１３ａに沿って付着物溜まり１８まで収集されることができる。液体には例えば水が用いられる。ただし、液体には、有機溶剤の溶媒に電解質や界面活性剤、気体などを溶解する液体が用いられてもよい。

【0019】

液槽１３には、液槽１３内の静的液体１２の温度を調整する温度調整装置１９が組み込まれる。温度調整装置１９は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき静的液体１２に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置１９は、冷媒の熱交換に基づき静的液体１２に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。

【0020】

液槽１３の外側で大気中に室温センサー２０が配置される。室温センサー２０は、洗浄装置１１の設置環境（例えば室内）で大気の温度を検出し、大気の温度を特定する室温信号を生成する。液槽１３内の静的液体１２中には温度センサー２１が配置される。温度センサー２１は、静止液体１２の温度を検出し、静止液体１２の温度を特定する液温信号を生成する。液槽１３内の空間には液面センサー２２が固定される。液面センサー２２は、静止液体１２の液面を検出し、指定された液面レベルの範囲から液面が逸脱するとレベル信号を生成する。

【0021】

循環装置１７は、吸込口１５および供給口１４の間で循環経路１６に組み込まれるポンプ２３と、供給口１４を区画し、供給口１４から液槽１３内の静的液体１２中に流し込まれる液体の向きを調整する吐出ユニット２４とを備える。吐出ユニット２４は、ポンプ２３の吐出圧に基づき静的液体１２中に流し込まれる液体で液槽１３内の静的液体１２中に液流（以下「動的液体」という）を生成する。

【0022】

循環経路１６は、ポンプ２３の吸込ポートに液槽１３の吸込口１５を接続する上流管１６ａと、ポンプ２３の吐出ポートに吐出ユニット２４を接続する下流管１６ｂとを有する。上流管１６ａにはゴミフィルター２５および油水分離フィルター２６が組み込まれる。ゴミフィルター２５は上流管１６ａを流通する水からゴミを除去する。油水分離フィルター２６は上流管１６ａを流通する水から油を分離する。こうしてポンプ２３にはゴミおよび油から分離された水が流入する。ゴミおよび油は回収される。

【0023】

下流管１６ｂには、下流管１６ｂを流通する液体の流量を制御する流量制御装置２７と、下流管１６ｂを流通する液体の温度を調整する温度調整装置２８とが組み込まれる。流量制御装置２７は、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置２８は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき液体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置２８は、冷媒の熱交換に基づき液体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置２８の下流で下流管１６ｂには温度センサー２９が組み込まれる。温度センサー２９は、流通する液体の温度を検出し、液体の温度を特定する液温信号を生成する。

【0024】

洗浄装置１１は、液槽１３に接続される給液装置３１および排液装置３２を備える。給液装置３１は、水源（液体源）から延びて、液槽１３内の静的液体１２中で開口する給液管３３を有する。給液管３３には、液体源から液体を汲み上げて、給液管３３の開口端に向かって給液管３３内で液体の流れを生成するポンプ３４と、給液管３３を流通する液体から不純物を除去するフィルター３５と、給液管３３を流通する液体の流量を制御する流量制御装置３６と、給液管３３を流通する液体の温度を調整する温度調整装置３７とが組み込まれる。流量制御装置３６は、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置３７は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき液体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置３７は、冷媒の熱交換に基づき液体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置３７の下流で給液管３３には温度センサー３８が組み込まれる。温度センサー３８は、流通する液体の温度を検出し、液体の温度を特定する液温信号を生成する。

【0025】

排液装置３２は、液槽１３内に配置されて、水平面に沿って上向きの吸込口４１ａを区画する吸込ユニット４１と、吸込ユニット４１から延びて指定された領域に液体を放出する開放端を有する排液管４２とを備える。排液管４２には、開放端に向かって、吸込ユニット４１の吸込口４１ａから排液管４２内で液体の流れを生成するポンプ４３と、排液管４２を流通する水からゴミを除去するゴミフィルター４４と、排液管４２を流通する水から油を分離する油水分離フィルター４５とが組み込まれる。ゴミおよび油は回収される。

【0026】

洗浄装置１１は、被洗浄物Ｗを保持する保持具４６を有する。保持具４６には例えばカゴが用いられる。保持具４６は静的液体１２中に浸される。保持具４６には位置決め機構４７が接続されてもよい。位置決め機構４７は例えば水平面に沿って保持具４６の移動を生み出す駆動力を発揮する。

【0027】

洗浄装置１１は、液槽１３に接続される第１気泡発生装置４８ａおよび第２気泡発生装置４８ｂを備える。第１気泡発生装置４８ａは、微細気泡を含有する気泡含有液の溶媒として機能する液体を供給する液体系４９ａと、溶媒としての液体中で微細気泡を生成する気体を供給する気体系５１ａとで構成される。

【0028】

液体系４９ａは、静的液体１２中で開口する供給口５２ａおよび吸込口５３ａを有して液槽１３内の液体を循環させる循環経路を形成する液管５４ａと、液管５４ａに組み込まれて、吸込口５３ａから供給口５２ａに向かって液管５４ａ内で液体の流れを生成するポンプ５５ａと、ポンプ５５ａの上流で液管５４ａに組み込まれて、液管５４ａを流通する液体からゴミを除去するゴミフィルター５６ａと、ポンプ５５ａの上流で液管５４ａに組み込まれて、液管５４ａを流通する水から油を分離する油水分離フィルター５７ａと、ポンプ５５ａの下流で液管５４ａに組み込まれて、液管５４ａを流通する液体の流量を制御する流量制御装置５８ａと、流量制御装置５８ａの下流で液管５４ａに組み込まれて、液管５４ａを流通する液体の温度を調整する温度調整装置５９ａとを備える。流量制御装置５８ａは、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置５９ａは、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき液体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置５９ａは、冷媒の熱交換に基づき液体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置５９ａの下流で液管５４ａには温度センサー６１ａが組み込まれる。温度センサー６１ａは、流通する液体の温度を検出し、液体の温度を特定する液温信号を生成する。

【0029】

気体系５１ａは、温度調整装置５９ａの下流で液管５４ａに接続されて、液管５４ａ中の液体に向けて気体を噴出する気泡発生ノズル６２ａと、気泡発生ノズル６２ａに接続されて、気泡発生ノズル６２ａに向けて気体源から気体を供給する供給経路を形成する気体管６３ａと、気体管６３ａに組み込まれて、気体源から気体を吸い込み、気泡発生ノズル６２ａに向かって気体管６３ａ内で気体の流れを生成するコンプレッサー６４と、コンプレッサー６４の下流で気体管６３ａに組み込まれて、気体管６３ａを流通する気体からゴミを除去するゴミフィルター６５ａと、コンプレッサー６４の下流で気体管６３ａに組み込まれて、気体管６３ａを流通する気体の流量を制御する流量制御装置６６ａと、流量制御装置６６ａの下流で気体管６３ａに組み込まれて、気体管６３ａを流通する気体の温度を調整する温度調整装置６７ａとを備える。流量制御装置６６ａは、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置６７ａは、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき気体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置６７ａは、冷媒の熱交換に基づき気体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置６７ａの下流で気体管６３ａには温度センサー６８ａが組み込まれる。温度センサー６８ａは、流通する気体の温度を検出し、気体の温度を特定する気体温信号を生成する。気体源には設置環境の大気が含まれる。ただし、気体は空気以外であってもよく窒素や水素のほかいかなる種類の気体であってもよい。液管５４ａ内を流通する液体に、気泡発生ノズル６２ａから気体が吹き込まれると、微細気泡を含有する第１微細気泡群は生成される。微細気泡はマイクロバブルおよびナノバブル（＝ウルトラファインバブル）を含む。

【0030】

第２気泡発生装置４８ｂは第１気泡発生装置４８ａと同様な構成を有する。すなわち、第２気泡発生装置４８ｂは液体系４９ｂおよび気体系５１ｂを備える。液体系４９ｂでは、供給口５２ｂまで吸込口５３ｂから延びる液管５４ｂに、ポンプ５５ｂ、ゴミフィルター５６ｂ、油水分離フィルター５７ｂ、流量制御装置５８ｂ、温度調整装置５９ｂおよび温度センサー６１ｂが組み込まれる。気体系５１ｂでは、気体源から気泡発生ノズル６２ｂまで延びる気体管６３ｂに、コンプレッサー６４、ゴミフィルター６５ｂ、流量制御装置６６ｂ、温度調整装置６７ｂおよび温度センサー６８ｂが組み込まれる。ただし、ここでは、第２気泡発生装置４８ｂと第１気泡発生装置４８ａとは気体系５１ｂのコンプレッサー６４および気体源を共有する。第２気泡発生装置４８ｂの気体管６３ｂはコンプレッサー６４の下流であって流量制御装置６６ａの上流で第１気泡発生装置４８ａの気体管６３ａから分岐する。液管５４ｂ内を流通する液体に、気泡発生ノズル６２ｂから気体が吹き込まれると、微細気泡を含有する第２微細気泡群は生成される。微細気泡はマイクロバブルおよびナノバブル（＝ウルトラファインバブル）を含む。

【0031】

第１気泡発生装置４８ａの液管５４ａおよび第２気泡発生装置４８ｂの液管５４ｂには共通に液質確認装置６９が接続される。液質確認装置６９は、液槽１３から流出する液体を液槽１３に戻す液管５４ａ、５４ｂに接続される液溜め６９ａと、液溜め６９ａに接続されて、液溜め６９ａ内の液体で微細気泡の気泡濃度を検出する計測器６９ｂとを備える。液溜め６９ａには２つの液管５４ａ、５４ｂから液体が流れ込むことができる。計測器６９ｂは、微細気泡のサイズごとに気泡濃度を検出し、気泡サイズごとに気泡濃度を特定する液質信号を生成する。

【0032】

図２に示されるように、気泡発生ノズル６２ａ、６２ｂは、先端で液管５４ａ、５４ｂの管壁に差し込まれて、気体管６３ａ、６３ｂから延びて液管５４ａ、５４ｂの内壁面で開口する通路７１を区画するハウジング７２と、通路７１の一端でハウジング７２に組み込まれて、空孔を含み、通路７１を流通する気体を透過させる多孔質体７３とを備える。多孔質体７３は例えば金属焼結体から形成される。多孔質体７３は液管５４ａ、５４ｂの内壁に連続する露出面７４を有する。多孔質体７３は、液管５４ａ、５４ｂ内を流通する液体に露出面７４で接触する。気体は、気体管６３ａ、６３ｂから通路７１に進入し、多孔質体７３を通過して露出面７４から液体内に噴出する。

【0033】

図３に示されるように、洗浄装置１１は、洗浄装置１１の動作を制御するコントローラー７５を備える。コントローラー７５には、室温センサー２０、液槽１３の温度センサー２１および液面センサー２２、循環経路１６の温度センサー２９、給液管３３の温度センサー３８、液管５４ａの温度センサー６１ａ、液管５４ｂの温度センサー６１ｂ、気体管６３ａの温度センサー６８ａ、気体管６３ｂの温度センサー６８ｂ、並びに、計測器６９ｂがそれぞれ接続される。コントローラー７５には、室温センサー２０から室温信号が供給され、温度センサー２１、２９、３８、６１ａ、６１ｂから液音信号が供給され、液面センサー２２からレベル信号が供給され、温度センサー６８ａ、６８ｂから気体温信号が供給され、計測器６９ｂから液質信号が供給される。

【0034】

コントローラー７５には液槽１３の温度調整装置１９が接続される。コントローラー７５は、静的液体１２中の温度センサー２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される静的液体１２の温度に応じて静的液体１２の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置１９に供給される。温度調整装置１９は、指令信号に応じて指定された温度に液槽１３内の静的液体１２の温度を調整する。その他、コントローラー７５は、室温センサー２０から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて静的液体１２の温度を調整する指令信号を生成してもよい。この場合には、温度調整装置１９は、指令信号に応じて指定された温度に液槽１３内の静的液体１２の温度を調整する。

【0035】

コントローラー７５には位置決め機構４７が接続される。コントローラー７５は、保持具４６の移動の要求に応じて、要求される変位量で保持具４６の移動を実現する制御信号を生成する。生成された制御信号は位置決め機構４７に供給される。位置決め機構４７は、指令信号で特定される三次元座標値に応じて保持具４６を駆動する。こうして動的液体の供給口１４や気泡含有液の供給口５２ａ、５２ｂに対して被洗浄物Ｗの位置は調整されることができる。

【0036】

コントローラー７５には給液装置３１のポンプ３４、流量制御装置３６および温度調整装置３７がそれぞれ接続される。コントローラー７５は、液槽１３内の液面センサー２２からレベル信号を受領し、受領したレベル信号で特定される静的液体１２の液面レベルに応じて液槽１３への液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ３４および流量制御装置３６に供給される。ポンプ３４は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置３６は、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液槽１３内で静的液体１２の液面が指定された液面よりも下降すると、ポンプ３４から液体は供給され、予め決められた液面レベルまで静的液体１２の液面が上昇する。

【0037】

液体の供給にあたって、コントローラー７５は、温度センサー３８から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、補充される液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置３７に供給される。温度調整装置３７は、指令信号に応じて指定された温度に、給液管３３内の液体の温度を調整する。その他、コントローラー７５は、温度センサー２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて給液管３３内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、室温センサー２０から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて給液管３３内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。これらの場合には、温度調整装置３７は、指令信号に応じて指定された温度に給液管３３内の液体の温度を調整する。

【0038】

コントローラー７５には排液装置３２のポンプ４３が接続される。コントローラー７５は、液槽１３内の液面センサー２２からレベル信号を受領し、受領したレベル信号で特定される静的液体１２の液面レベルに応じて液槽１３からの液体の排出を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ４３に供給される。ポンプ４３は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。こうして液槽１３内で静的液体１２の液面が指定された液面よりも上昇すると、ポンプ４３から液体は排水される。その結果、予め決められた液面レベルまで静的液体１２の液面が下降する。

【0039】

コントローラー７５には循環装置１７のポンプ２３、流量制御装置２７および温度調整装置２８がそれぞれ接続される。コントローラー７５は、静的液体１２中で流れる動的液体の生成の要求に応じて、要求で指定される流量で供給口１４から噴き出す液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ２３および流量制御装置２７に供給される。ポンプ２３は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置２７は、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液体は循環経路１６を循環し、指定された流量で吐出ユニット２４の供給口１４から液体は噴き出す。

【0040】

液体の循環にあたって、コントローラー７５は、温度センサー２９から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、供給口１４から噴き出す液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置２８に供給される。温度調整装置２８は、指令信号で指定された温度に、下流管１６ｂ内の液体の温度を調整する。その他、コントローラー７５は、温度センサー２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて下流管１６ｂ内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、室温センサー２０から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて下流管１６ｂ内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。これらの場合には、温度調整装置２８は、指令信号で指定された温度に下流管１６ｂ内の液体の温度を調整する。

【0041】

コントローラー７５には第１気泡発生装置４８ａの流量制御装置６６ａおよび第２気泡発生装置４８ｂの流量制御装置６６ｂ並びにコンプレッサー６４がそれぞれ接続される。コントローラー７５は、第１微細気泡群および（または）第２微細気泡群の生成の要求に応じて気泡発生ノズル６２ａ、６２ｂに対して気体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置６６ａ、６６ｂおよびコンプレッサー６４に供給される。コンプレッサー６４は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置６６ａは、指令信号で指定される流量に応じて気体管６３ａを流通する気体の流量を制御する。流量制御装置６６ｂは、指令信号で指定される流量に応じて気体管６３ｂを流通する気体の流量を制御する。気体は、液管５４ａ、５４ｂに流通する液体中に気泡発生ノズル６２ａ、６２ｂから噴き出す。ここでは、流量制御装置６６ａは気体管６３ａ内の気体の流通を遮断することができ、流量制御装置６６ｂは気体管６３ｂ内の気体の流通を遮断することができる。したがって、コンプレッサー６４の作動中であっても気泡発生ノズル６２ａ、６２ｂのいずれか一方で気体の噴出は停止されることができる。

【0042】

コントローラー７５には、第１気泡発生装置４８ａのポンプ５５ａ、流量制御装置５８ａおよび温度調整装置５９ａがそれぞれ接続される。コントローラー７５は、第１微細気泡群の生成の要求に応じて、供給口５２ａに向けて液管５４ａ内を流通する液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ５５ａ、流量制御装置５８ａおよび温度調整装置５９ａに供給される。ポンプ５５ａは指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置５８ａは、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液体は液管５４ａ内を流通し、指定された流量で供給口５２ａから液体は噴き出す。

【0043】

液体の供給にあたって、コントローラー７５は、温度センサー６１ａから液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、供給口５２ａから噴き出す液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度制御装置５９ａに供給される。温度制御装置５９ａは、指令信号で指定された温度に、供給口５２ａから噴き出す液体の温度を調整する。

【0044】

コントローラー７５には、第２気泡発生装置４８ｂのポンプ５５ｂ、流量制御装置５８ｂおよび温度調整装置５９ｂがそれぞれ接続される。コントローラー７５は、第２微細気泡群の生成の要求に応じて、供給口５２ｂに向けて液管５４ｂ内を流通する液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ５５ｂ、流量制御装置５８ｂおよび温度調整装置５９ｂに供給される。ポンプ５５ｂは指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置５８ｂは、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液体は液管５４ｂ内を流通し、指定された流量で供給口５２ｂから液体は噴き出す。

【0045】

液体の供給にあたって、コントローラー７５は、温度センサー６１ｂから液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、供給口５２ｂから噴き出す液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度制御装置５９ｂに供給される。温度制御装置５９ｂは、指令信号で指定された温度に、供給口５２ｂから噴き出す液体の温度を調整する。

【0046】

コントローラー７５には第１気泡発生装置４８ａの温度調整装置６７ａが接続される。コントローラー７５は、温度センサー６８ａから気体温信号を受領し、受領した気体温信号で特定される気体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置６７ａに供給される。温度調整装置６７ａは、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する。その他、コントローラー７５は、室温センサー２０から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、温度センサー２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、温度センサー２９から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。いずれの場合でも、温度調整装置６７ａは、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル６２ａに供給される気体の温度を調整する。

【0047】

コントローラー７５には第２気泡発生装置４８ｂの温度調整装置６７ｂが接続される。コントローラー７５は、温度センサー６８ｂから気体温信号を受領し、受領した気体温信号で特定される気体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置６７ｂに供給される。温度調整装置６７ｂは、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する。その他、コントローラー７５は、室温センサー２０から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、温度センサー２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー７５は、温度センサー２９から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。いずれの場合でも、温度調整装置６７ｂは、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル６２ｂに供給される気体の温度を調整する。

【0048】

コントローラー７５は、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器６９ｂから受領し、気泡濃度に応じて第１気泡発生装置４８ａから放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置６６ａに供給される。流量制御装置６６ａは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管６３ａを流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル６２ａの噴き出し圧力が調整されることで、微細気泡の放出量は調整されることができる。

【0049】

コントローラー７５は、同様に、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器６９ｂから受領し、気泡濃度に応じて第２気泡発生装置４８ｂから放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置６６ｂに供給される。流量制御装置６６ｂは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管６３ｂを流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル６２ｂの噴き出し圧が調整されることで、微細気泡の放出量は調整されることができる。

【0050】

コントローラー７５は、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器６９ｂから受領し、気泡濃度に応じて第１気泡発生装置４８ａから放出される微細気泡のサイズを設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置５８ａおよび流量制御装置６６ａに供給される。流量制御装置５８ａは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、液管５４ａを流通する液体の流量を制御する。流量制御装置６６ａは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管６３ａを流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル６２ａの露出面７４に沿って流れる液体の流速が調整されることで、微細気泡のサイズ（径寸法）は調整されることができる。併せて、気泡発生ノズル６２ａの噴き出し圧が調整されることで、微細気泡のサイズは調整されることができる。

【0051】

コントローラー７５は、同様に、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器６９ｂから受領し、気泡濃度に応じて第２気泡発生装置４８ｂから放出される微細気泡のサイズを設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置５８ｂおよび流量制御装置６６ｂに供給される。流量制御装置５８ｂは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、液管５４ｂを流通する液体の流量を制御する。流量制御装置６６ｂは、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管６３ｂを流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル６２ｂの露出面７４に沿って流れる液体の流速が調整されることで、微細気泡のサイズ（径寸法）は調整されることができる。併せて、気泡発生ノズル６２ｂの噴き出し圧が調整されることで、微細気泡のサイズは調整されることができる。

【0052】

（２）第１実施形態に係る洗浄装置の動作
洗浄装置１１の液槽１３には静的液体１２が湛えられる。保持具４６には被洗浄物Ｗが搭載される。被洗浄物Ｗは静的液体１２に浸される。静的液体１２の液面が規定の範囲を超えて下降すると、給液装置３１が作動し、液槽１３内に給液管３３から液体は供給される。静的液体１２の液面が規定の範囲を超えて上昇すると、排液装置３２が作動し、液槽１３内の静的液体１２は吸込ユニット４１に流入する。このとき、静的液体１２の液面に浮かぶ油その他の不純物は吸込ユニット４１から吸い込まれる。液面に浮かぶ油その他の不純物は液槽１３から除去される。

【0053】

第１気泡発生装置４８ａが作動すると、気泡発生ノズル６２ａは、コントローラー７５から供給される指令信号に応じて指定された放出量で液管５４ａ内の液体に微細気泡を放出する。微細気泡を含有する第１微細気泡群は液管５４ａ内の液体に巻き込まれながら液管５４ａの供給口５２ａから静的液体１２中に流入する。

【0054】

第２気泡発生装置４８ｂが作動すると、気泡発生ノズル６２ｂは、コントローラー７５から供給される指令信号に応じて指定された放出量で液管５４ｂ内の液体に微細気泡を放出する。微細気泡を含有する第２微細気泡群は液管５４ｂ内の液体に巻き込まれながら液管５４ｂの供給口５２ｂから静的液体１２中に流入する。

【0055】

図４に示されるように、第１微細気泡群は第１径Ｄ１（＝１００ｎｍ未満）の平均気泡径（平均サイズ）を有する。第１気泡発生装置４８ａは最大数［個］で第１径Ｄ１の微細気泡を噴き出す。気泡径が第１径Ｄ１から増大し、あるいは減少するにつれて、気泡の数量［個］は減少する。すなわち、数量分布は第１径Ｄ１でピークを示す。その一方で、第２微細気泡群は第２径Ｄ２（＝１００ｎｍ以上５０μｍ以下）の平均気泡径を有する。第２気泡発生装置４８ａは最大数で第２径Ｄ２の微細気泡を噴き出す。気泡径が第２径Ｄ２から増大し、あるいは減少するにつれて、気泡の数量は減少する。すなわち、数量分布は第２径Ｄ２でピークを示す。単位体積当たりで第１微細気泡群ａの気泡数［個］は全気泡数の５０％を超える。単位体積当たりで第２微細気泡群の気泡数［個］は全気泡数の５０％未満である。直径１００ｎｍ未満の気泡濃度は１ミリリットル当たり１ｘ１０^６個以上であることが望まれる。

【0056】

洗浄装置１１では、静的液体１２中に、第１温度の気体で形成され第１径Ｄ１の平均気泡径を有する第１微細気泡群と、第２温度の気体で形成され第２径Ｄ２の平均気泡径を有する第２微細気泡群とを含有する洗浄液は生成される。吹き出された第１微細気泡群および第２微細気泡群は被洗浄物Ｗに衝突する。被洗浄物Ｗの表面と汚染物との境界（界面の輪郭）に温度の異なる微細気泡が次々に接触する。温度の異なる微細気泡が同一箇所に作用することで、界面の輪郭で温度変化の繰り返し(温度の振動)が生じる。温度の振動は界面で剥離を引き起こす。剥離の進行に伴って輪郭から内側に微細気泡は進入していく。こうして汚染物は被洗浄物Ｗの表面から剥離する。汚染物は被洗浄物Ｗから分離される。こうした温度の振動の働きで、洗浄液は、気泡の崩壊のエネルギーを必ずしも利用しなくとも、これまでに比べて飛躍的に良好な洗浄効果を発揮する。特に、大きい平均気泡径の第２微細気泡群が被洗浄物Ｗの表面に接触すると、微細気泡に含まれる気体の熱エネルギーは広い範囲で被洗浄物Ｗの表面に作用する。小さい平均気泡径の第１微細気泡群が被洗浄物Ｗの表面に接触すると、微細気泡に含まれる熱エネルギーは狭い範囲で集中的に被洗浄物Ｗの表面に作用する。第１微細気泡群と第２微細気泡群とは温度差を有することから、第２微細気泡群の微細気泡で影響を受けた被洗浄物Ｗの表面に第１微細気泡群の微細気泡が接触すると温度変化が生じる。第２微細気泡群の微細気泡は広い領域で温度を拘束するので、小さい第１微細気泡群の微細気泡でも、第２微細気泡群の微細気泡で拘束される温度の領域に接触する。小さい平均気泡径の微細気泡群同士で温度差を有する場合よりも、より高い確率で温度変化は生じる。微細気泡は小さいほど物質と物体の表面との境界に入り込みやすく剥離を促進するものの、温度差を有する微細気泡の気泡径が相違することでさらなる洗浄効果の向上が実現されると考えられる。本実施形態では、第２温度は第１温度よりも低く設定されるものの、第２温度は第１温度に等しくてもよく第１温度より高くてもよい。

【0057】

静的液体１２の温度は第２温度以上であって第１温度以下で任意に設定されればよい。静的液体１２が例えば純水または水溶液の場合には、静的液体１２の温度は摂氏８０度以下に設定されることが望まれる。純水または水溶液の温度が摂氏８０度を超えると、気泡は安定的に高い個数密度を維持できない。

【0058】

本実施形態に係る洗浄装置１１は、静的液体１２を湛える液槽１３と、指令信号に応じて指定された放出量で液槽１３内の静的液体１２に第１微細気泡群および第２微細気泡群をそれぞれ放出する第１気泡発生装置４８ａおよび第２気泡発生装置４８ｂと、静的液体１２中で微細気泡の気泡濃度を特定する液質信号（気泡濃度信号）を受領し、気泡濃度に応じて第１気泡発生装置４８ａおよび第２気泡発生装置４８ｂからそれぞれ放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成するコントローラー７５とを備える。放出量の設定に応じて静的液体１２中の気泡濃度は指定された値に設定される。こうして静的液体１２中では最適な気泡濃度は維持される。その結果、洗浄効果は最大限に高められる。

【0059】

本実施形態に係るコントローラー７５は、微細気泡のサイズを特定する液質信号（気泡サイズ信号）を受領し、微細気泡のサイズに応じて第１気泡発生装置４８ａおよび第２気泡発生装置４８ｂから放出される微細気泡の気泡径（サイズ）を設定する指令信号を生成する。サイズの設定に応じて微細気泡のサイズは指定された値に設定される。こうして静的液体１２中では最適な気泡サイズは維持される。その結果、洗浄効果は最大限に高められる。特に、液質信号は微細気泡のサイズごとに気泡濃度を特定することから、１つの液質信号に基づき第１微細気泡群および第２微細気泡群で最適な気泡サイズは維持されることができる。静的液体１２中で気泡サイズの分布は最適に維持されることができる。

【0060】

洗浄装置１１では、液槽１３から流出する液体を液槽１３に戻す液管５４ａ、５４ｂに接続される液溜め６９ａに結合されて、液溜め６９ａ中の液体で微細気泡の気泡濃度を検出する計測器６９ｂを備える。液管５４ａ、５４ｂ内では液体は流動するものの、液溜め６９ａには流動する液体から分離された静止状態の液体が保持される。計測器６９ｂでは、流動する液体の気泡濃度に比べて高い精度で、静止する液体の気泡濃度は検出されることから、洗浄装置１１では静的液体１２中の気泡濃度は指定された値に確実に設定される。

【0061】

本実施形態では例えば少なくとも第１微細気泡群および第２微細気泡群のいずれか一方は供給口１４から噴き出す動的液体に巻き込まれてもよい。動的液体は微細気泡を巻き込みながら被洗浄物Ｗに到達する。動的液体の働きで洗浄効果はさらに高められることができる。

【0062】

（３）第２実施形態に係る洗浄装置の構成
図５は本発明の第２実施形態に係る気液混合装置の一具体例である洗浄装置１０１の構成を概略的に示す。洗浄装置１０１は、静的液体１０２を湛える液槽１０３と、静的液体８２中で開口する供給口１０４および吸込口１０５を有して循環経路１０６に沿って液槽１０３内の液体を循環させる循環装置１０７とを備える。液槽１０３は、循環装置１０７の吸込口１０５の下方に付着物溜まり１０８を形成する底板１０３ａを有する。底板１０３ａは、循環装置１０７の吸込口１０５を区画する側壁に向かって水平面から前下がりに下降する。したがって、液体よりも比重の大きい物体は吸込口１０５に向かって流れる液体に巻き込まれて底板１０３ａに沿って付着物溜まり１０８まで収集されることができる。液体には例えば水が用いられる。ただし、液体には、有機溶剤の溶媒に電解質や界面活性剤、気体などを溶解する液体が用いられてもよい。

【0063】

液槽１０３には、液槽１０３内の静的液体１０２の温度を調整する温度調整装置１０９が組み込まれる。温度調整装置１０９は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき静的液体１０２に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置１０９は、冷媒の熱交換に基づき静的液体１０２に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。

【0064】

液槽１０３の外側で大気中に室温センサー１１１が配置される。室温センサー１１１は、洗浄装置１０１の設置環境（例えば室内）で大気の温度を検出し、大気の温度を特定する室温信号を生成する。液槽１０３内の静的液体１０２中には温度センサー１１２が配置される。温度センサー１１２は、静止液体１０２の温度を検出し、静止液体１０２の温度を特定する液温信号を生成する。液槽１０３内の空間には液面センサー１１３が固定される。液面センサー１１３は、静止液体１０２の液面を検出し、指定された液面レベルの範囲から液面が逸脱するとレベル信号を生成する。

【0065】

循環装置１０７は、吸込口１０５および供給口１０４の間で循環経路１０６に組み込まれるポンプ１１４と、供給口１０４を区画し、供給口１０４から液槽１０３内の静的液体１０２中に流し込まれる液体の向きを調整する吐出ユニット１１５とを備える。吐出ユニット１１５は、ポンプ１１４の吐出圧に基づき静的液体１０２中に流し込まれる液体で液槽１０３内の静的液体１０２中に液流（以下「動的液体」という）を生成する。循環経路１０６は、ポンプ１１４の吸込ポートに液槽１０３の吸込口１０５を接続する上流管１０６ａと、ポンプ１１４の吐出ポートに吐出ユニット１１５を接続する下流管１０６ｂとを有する。上流管１０６ａにはゴミフィルター１１６および油水分離フィルター１１７が組み込まれる。ゴミフィルター１１６は上流管１０６ａを流通する水からゴミを除去する。油水分離フィルター１１７は上流管１０６ａを流通する水から油を分離する。こうしてポンプ１１４にはゴミおよび油から分離された水が流入する。ゴミおよび油は回収される。

【0066】

下流管１０６ｂには、下流管１０６ｂを流通する液体の流量を制御する流量制御装置１１８と、下流管１０６ｂを流通する液体の温度を調整する温度調整装置１１９とが組み込まれる。流量制御装置１１８は、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置１１９は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき液体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置１１９は、冷媒の熱交換に基づき液体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置１１９の下流で下流管１０６ｂには温度センサー１２１が組み込まれる。温度センサー１２１は、流通する液体の温度を検出し、液体の温度を特定する液温信号を生成する。

【0067】

洗浄装置１０１は、液槽１０３に接続される給液装置１２２および排液装置１２３を備える。給液装置１２２は、水源（液体源）から延びて、液槽１０３内の静的液体１０２中で開口する給液管１２４を有する。給液管１２４には、液体源から液体を汲み上げて、給液管１２４の開口端に向かって給液管１２４内で液体の流れを生成するポンプ１２５と、給液管１２４を流通する液体から不純物を除去するフィルター１２６と、給液管１２４を流通する液体の流量を制御する流量制御装置１２７と、給液管１２４を流通する液体の温度を調整する温度調整装置１２８とが組み込まれる。流量制御装置１２７は、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置１２８は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき液体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置１２８は、冷媒の熱交換に基づき液体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置１２８の下流で給液管１２４には温度センサー１２９が組み込まれる。温度センサー１２９は、流通する液体の温度を検出し、液体の温度を特定する液温信号を生成する。

【0068】

排液装置１２３は、液槽１０３内に配置されて、水平面に沿って上向きの吸込口１３１ａを区画する吸込ユニット１３１と、吸込ユニット１３１から延びて指定された領域に液体を放出する開放端を有する排液管１３２とを備える。排液管１３２には、開放端に向かって、吸込ユニット１３１の吸込口１３１ａから排液管１３２内で液体の流れを生成するポンプ１３３と、排液管１３２を流通する水からゴミを除去するゴミフィルター１３４と、排液管１３２を流通する水から油を分離する油水分離フィルター１３５とが組み込まれる。ゴミおよび油は回収される。

【0069】

洗浄装置１０１は、被洗浄物Ｗを保持する保持具１３６を有する。保持具１３６には例えばカゴが用いられる。保持具１３６は静的液体１０２中に浸される。保持具１３６には位置決め機構１３７が接続されてもよい。位置決め機構１３７は例えば水平面に沿って保持具１３６の移動を生み出す駆動力を発揮する。

【0070】

洗浄装置１０１は、液槽１０３に接続される単一の気泡発生装置１４１を備える。気泡発生装置１４１は、吐出ユニット１１５に接続されて、管内の液体に向けて気体を噴出する気泡発生ノズル１４２と、気泡発生ノズル１４２に接続されて、気泡発生ノズル１４２に向けて気体源から気体を供給する供給経路を形成する気体管１４３と、気体管１４３に組み込まれて、気体源から気体を吸い込み、気泡発生ノズル１４２に向かって気体管１４３内で気体の流れを生成するコンプレッサー１４４と、コンプレッサー１４４の下流で気体管１４３に組み込まれて、気体管１４３を流通する気体からゴミを除去するゴミフィルター１４５と、コンプレッサー１４４の下流で気体管１４３に組み込まれて、気体管１４３を流通する気体の流量を制御する流量制御装置１４６と、流量制御装置１４６の下流で気体管１４３に組み込まれて、気体管１４３を流通する気体の温度を調整する温度調整装置１４７とを備える。流量制御装置１４６は、例えば電力の供給に応じて開き度を調整する流量調整弁を備える。温度調整装置１４７は、例えば熱エネルギーの発生源（例えばヒーター）に基づき気体に対して熱エネルギーの付与を実現する。その他、温度調整装置１４７は、冷媒の熱交換に基づき気体に対して熱エネルギーの授受を実現してもよい。温度調整装置１４７の下流で気体管１４３には温度センサー１４８が組み込まれる。温度センサー１４８は、流通する気体の温度を検出し、気体の温度を特定する気体温信号を生成する。気体源には設置環境の大気が含まれる。ただし、気体は空気以外であってもよく窒素や水素のほかいかなる種類の気体であってもよい。吐出ユニット１１５内を流通する液体に、気泡発生ノズル１４２から気体が吹き込まれると、微細気泡を含有する微細気泡群は生成される。微細気泡はマイクロバブルおよびナノバブル（＝ウルトラファインバブル）を含む。気泡発生ノズル１４２は、気泡発生ノズル６２ａ、６２ｂと同様に、先端で吐出ユニット１１５の管壁に差し込まれて、気体管１４３から延びて吐出ユニット１１５の内壁面で開口する通路７１を区画するハウジング７２と、通路７１の一端でハウジング７２に組み込まれて、空孔を含み、通路７１を流通する気体を透過させる多孔質体７３とを備える。

【0071】

気泡発生装置１４１の下流管１０６ｂには液質確認装置１４９が接続される。液質確認装置１４９は、液槽１０３から流出する液体を液槽１０３に戻す循環経路１０６に接続される液溜め１４９ａと、液溜め１４９ａに接続されて、液溜め１４９ａ内の液体で微細気泡の気泡濃度を検出する計測器１４９ｂとを備える。液溜め１４９ａには循環経路１０６から液体が流れ込むことができる。計測器１４９ｂは、微細気泡のサイズごとに気泡濃度を検出し、気泡サイズごとに気泡濃度を特定する液質信号を生成する。

【0072】

洗浄装置１０１は、洗浄装置１０１の動作を制御するコントローラー１５１を備える。コントローラー１５１には、室温センサー１１１、液槽１０３の温度センサー１１２および液面センサー１１３、循環経路１０６の温度センサー１２１、給液管１２４の温度センサー１２９、気体管１４３の温度センサー１４８、並びに、計測器１４９ｂがそれぞれ接続される。コントローラー１５１には、室温センサー１１１から室温信号が供給され、温度センサー１１２、１２１、１２９から液音信号が供給され、液面センサー１１３からレベル信号が供給され、温度センサー１４８から気体温信号が供給され、計測器１４９ｂから液質信号が供給される。

【0073】

コントローラー１５１には液槽１０３の温度調整装置１０９が接続される。コントローラー１５１は、静的液体１０２中の温度センサー１１２から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される静的液体１０２の温度に応じて静的液体１０２の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置１０９に供給される。温度調整装置１０９は、指令信号に応じて指定された温度に液槽１０３内の静的液体１０２の温度を調整する。その他、コントローラー１５１は、室温センサー１１１から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて静的液体１０２の温度を調整する指令信号を生成してもよい。この場合には、温度調整装置１０９は、指令信号に応じて指定された温度に液槽１０３内の静的液体１０２の温度を調整する。

【0074】

コントローラー１５１には位置決め機構１３７が接続される。コントローラー１５１は、保持具１３６の移動の要求に応じて、要求される変位量で保持具１３６の移動を実現する制御信号を生成する。生成された制御信号は位置決め機構１３７に供給される。位置決め機構１３７は、指令信号で特定される三次元座標値に応じて保持具１３６を駆動する。こうして動的液体の供給口１０４に対して被洗浄物Ｗの位置は調整されることができる。

【0075】

コントローラー１５１には給液装置１２２のポンプ１２５、流量制御装置１２７および温度調整装置１２８がそれぞれ接続される。コントローラー１５１は、液槽１０３内の液面センサー１１３からレベル信号を受領し、受領したレベル信号で特定される静的液体１０２の液面レベルに応じて、液槽１０３に対して液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ１２５および流量制御装置１２７に供給される。ポンプ１２５は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置１２７は、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液槽１０３内で静的液体１０２の液面が指定された液面よりも下降すると、ポンプ１２５から液体は供給され、予め決められた液面レベルまで静的液体１０２の液面が上昇する。

【0076】

液体の供給にあたって、コントローラー１５１は、温度センサー１２９から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、補充される液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置１２８に供給される。温度調整装置１２８は、指令信号に応じて指定された温度に、給液管１２４内の液体の温度を調整する。その他、コントローラー１５１は、温度センサー１１２から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて給液管１２４内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー１５１は、室温センサー１１１から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて給液管１２４内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。これらの場合には、温度調整装置１２８は、指令信号に応じて指定された温度に給液管１２４内の液体の温度を調整する。

【0077】

コントローラー１５１には排液装置１２３のポンプ１３３が接続される。コントローラー１５１は、液槽１０３内の液面センサー１１３からレベル信号を受領し、受領したレベル信号で特定される静的液体１０２の液面レベルに応じて液槽１０３に対して液体の排出を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ１３３に供給される。ポンプ１３３は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。こうして液槽１０３内で静的液体１０２の液面が指定された液面よりも上昇すると、ポンプ１３３から液体は排水され、予め決められた液面レベルまで静的液体１０２の液面が下降する。

【0078】

コントローラー１５１には循環装置１０７のポンプ１１４、流量制御装置１１８および温度調整装置１１９がそれぞれ接続される。コントローラー１５１は、静的液体１０２中で流れる動的液体の生成の要求に応じて、要求で指定される流量で供給口１０４から噴き出す液体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号はポンプ１１４および流量制御装置１１８に供給される。ポンプ１１４は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置１１８は、指令信号で指定される流量に応じて液体の流量を制御する。こうして液体は循環経路１０６を循環し、指定された流量で吐出ユニット１１５の供給口１０４から液体は噴き出す。

【0079】

液体の循環にあたって、コントローラー１５１は、温度センサー１２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、供給口１０４から噴き出す液体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置１１９に供給される。温度調整装置１１９は、指令信号で指定された温度に、下流管１０６ｂ内の液体の温度を調整する。その他、コントローラー１５１は、温度センサー１１２から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて下流管１０６ｂ内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー１５１は、室温センサー１１１から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて下流管１０６ｂ内の液体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。これらの場合には、温度調整装置１１９は、指令信号で指定された温度に下流管１０６ｂ内の液体の温度を調整する。

【0080】

コントローラー１５１には気泡発生装置１４１のコンプレッサー１４４、流量制御装置１４６および温度調整装置１４７がそれぞれ接続される。コントローラー７５は、微細気泡群の生成の要求に応じて気泡発生ノズル１４２に対して気体の供給を制御する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置１４６およびコンプレッサー１４４に供給される。コンプレッサー１４４は指令信号に応じて動作のオンオフを実施する。流量制御装置１４６は、指令信号で指定される流量に応じて気体管１４３を流通する気体の流量を制御する。気体は、吐出ユニット１１５に流通する液体中に気泡発生ノズル１４２から噴き出す。

【0081】

コントローラー１５１は、温度センサー１４８から気体温信号を受領し、受領した気体温信号で特定される気体の温度に応じて、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する指令信号を生成する。生成された指令信号は温度調整装置１４７に供給される。温度調整装置１４７は、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する。その他、コントローラー１５１は、室温センサー１１１から室温信号を受領し、受領した室温信号で特定される大気の温度に応じて、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー１５１は、温度センサー１１２から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。あるいは、コントローラー１５１は、温度センサー１２１から液温信号を受領し、受領した液温信号で特定される液体の温度に応じて、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する指令信号を生成してもよい。いずれの場合でも、温度調整装置１４７は、指令信号で指定された温度に、気泡発生ノズル１４２に供給される気体の温度を調整する。

【0082】

コントローラー１５１は、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器１４９ｂから受領し、気泡濃度に応じて気泡発生装置１４１から放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置１４６に供給される。流量制御装置１４６は、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管１４３を流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル１４２の噴き出し圧力が調整されることで、微細気泡の放出量は調整されることができる。

【0083】

コントローラー１５１は、液体中で微細気泡の気泡濃度を特定する気泡濃度信号を計測器６９ｂから受領し、気泡濃度に応じて気泡発生装置１４１から放出される微細気泡のサイズを設定する指令信号を生成する。生成された指令信号は流量制御装置１１８および流量制御装置１４６に供給される。流量制御装置１１８は、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、循環経路１０６を流通する液体の流量を制御する。流量制御装置１４６は、指令信号で指定される微細気泡の放出量に応じて、気体管１４３を流通する気体の流量を制御する。こうして気泡発生ノズル１４２の露出面７４に沿って流れる液体の流速が調整されることで、微細気泡のサイズ（径寸法）は調整されることができる。併せて、気泡発生ノズル１４２の噴き出し圧力が調整されることで、微細気泡のサイズは調整されることができる。

【0084】

（４）第２実施形態に係る洗浄装置の動作
洗浄装置１０１の液槽１０３には静的液体１０２が湛えられる。保持具１３６には被洗浄物Ｗが搭載される。被洗浄物Ｗは静的液体１０２に浸される。静的液体１０２の液面が規定の範囲を超えて下降すると、給液装置１２２が作動し、液槽１０３内に給液管１２４から液体は供給される。静的液体１０２の液面が規定の範囲を超えて上昇すると、排液装置１２３が作動し、液槽１０３内の静的液体１０２は吸込ユニット１３１に流入する。このとき、静的液体１０２の液面に浮かぶ油その他の不純物は吸込ユニット１３１から吸い込まれる。液面に浮かぶ油その他の不純物は液槽１０３から除去される。

【0085】

循環装置１０７が作動すると、循環経路１０６に沿って液体は循環する。液体は吐出ユニット１１５内を流通して供給口１０４から噴き出す。気泡発生装置１４１が作動すると、気泡発生ノズル１４２は、コントローラー１５１から供給される指令信号に応じて指定された放出量で吐出ユニット１１５内の液体に微細気泡を放出する。微細気泡を含有する第１微細気泡群は循環経路１０６内の液体に巻き込まれながら吐出ユニット１１５の供給口１０４から静的液体１０２中に流入する。静的液体１０２中に、第１温度の気体で形成され第１径Ｄ１の平均気泡径を有する第１微細気泡群を含有する洗浄液は生成される。

【0086】

その後、循環経路１０６内の液体の流速が調整され、気泡発生ノズル１４２の噴き出し圧が調整されることで、微細気泡のサイズ（径寸法）は変更される。第１温度から相違する第２温度の気体で形成され、第１径Ｄ１から相違する第２径Ｄ２の平均気泡径を有する第２微細気泡群を含有する洗浄液は吐出ユニット１１５の供給口１０４から静的液体１０２中に流入する。こうして液槽１３内では、静的液体１２中に、第１温度の気体で形成され第１径Ｄ１の平均気泡径を有する第１微細気泡群と、第２温度の気体で形成され第２径Ｄ２の平均気泡径を有する第２微細気泡群とを含有する洗浄液は生成される。

【0087】

吹き出された第１微細気泡群および第２微細気泡群は被洗浄物Ｗに衝突する。被洗浄物Ｗの表面と汚染物との境界（界面の輪郭）に温度の異なる微細気泡が次々に接触する。温度の異なる微細気泡が同一箇所に作用することで、界面の輪郭で温度変化の繰り返し(温度の振動)が生じる。温度の振動は界面で剥離を引き起こす。剥離の進行に伴って輪郭から内側に微細気泡は進入していく。こうして汚染物は被洗浄物Ｗの表面から剥離する。汚染物は被洗浄物Ｗから分離される。こうした温度の振動の働きで、洗浄液は、気泡の崩壊のエネルギーを必ずしも利用しなくとも、これまでに比べて飛躍的に良好な洗浄効果を発揮する。特に、大きい平均気泡径の第２微細気泡群が被洗浄物Ｗの表面に接触すると、微細気泡に含まれる気体の熱エネルギーは広い範囲で被洗浄物Ｗの表面に作用する。小さい平均気泡径の第１微細気泡群が被洗浄物Ｗの表面に接触すると、微細気泡に含まれる熱エネルギーは狭い範囲で集中的に被洗浄物Ｗの表面に作用する。第１微細気泡群と第２微細気泡群とは温度差を有することから、第２微細気泡群の微細気泡で影響を受けた被洗浄物Ｗの表面に第１微細気泡群の微細気泡が接触すると温度変化が生じる。第２微細気泡群の微細気泡は広い領域で温度を拘束するので、小さい第１微細気泡群の微細気泡でも、第２微細気泡群の微細気泡で拘束される温度の領域に接触する。小さい平均気泡径の微細気泡群同士で温度差を有する場合よりも、より高い確率で温度変化は生じる。微細気泡は小さいほど物質と物体の表面との境界に入り込みやすく剥離を促進するものの、温度差を有する微細気泡の気泡径が相違することでさらなる洗浄効果の向上が実現されると考えられる。本実施形態では、第２温度は第１温度よりも低く設定されるものの、第２温度は第１温度に等しくてもよく第１温度より高くてもよい。

【0088】

本実施形態に係る洗浄装置１０１では、コントローラー１５１は、静的液体１０２中で微細気泡の気泡濃度を特定する液質信号（気泡濃度信号）を受領し、気泡濃度に応じて気泡発生装置１４１から放出される微細気泡の放出量を設定する指令信号を生成する。放出量の設定に応じて静的液体１０２中の気泡濃度は指定された値に設定される。こうして静的液体１０２中では最適な気泡濃度は維持される。その結果、洗浄効果は最大限に高められる。

【0089】

本実施形態に係るコントローラー１５１は、微細気泡のサイズを特定する液質信号（気泡サイズ信号）を受領し、微細気泡のサイズに応じて気泡発生装置１４１から放出される微細気泡の気泡径（サイズ）を設定する指令信号を生成する。サイズの設定に応じて微細気泡のサイズは指定された値に設定される。こうして静的液体１０２中では最適な気泡サイズは維持される。その結果、洗浄効果は最大限に高められる。特に、液質信号は微細気泡のサイズごとに気泡濃度を特定することから、静的液体１０２中では気泡サイズの分布は最適に維持されることができる。

【0090】

洗浄装置１０１では、液槽１０３から流出する液体を液槽１０３に戻す循環経路１０６に接続される液溜め１４９ａに結合されて、液溜め１４９ａ中の液体で微細気泡の気泡濃度を検出する計測器１４９ｂを備える。循環経路１０６内では液体は流動するものの、液溜め１４９ａには流動する液体から分離された静止状態の液体が保持される。計測器１４９ｂでは、流動する液体の気泡濃度に比べて高い精度で、静止する液体の気泡濃度は検出されることから、洗浄装置１０１では静的液体１０２中の気泡濃度は指定された値に確実に設定される。

【0091】

本実施形態では、例えば第１温度の気体で形成され第１径Ｄ１の平均気泡径を有する第１微細気泡群を含有する静的液体１０２中で、第２温度の気体で形成され第２径Ｄ２の平均気泡径を有する第２微細気泡群を含有する動的液体が生成されてもよい。動的液体の生成にあたって、気泡発生装置１４１の流量制御装置１１８は、循環経路１０６を流通する液体の流量を調整すればよい。動的液体の働きで洗浄効果はさらに高められることができる。

【符号の説明】

【0092】

１１…気液混合装置（洗浄装置）、１２…液槽内の液体（静的液体）、１３…液槽、４８ａ…気泡発生装置（第１気泡発生装置）、４８ｂ…気泡発生装置（第２気泡発生装置）、７５…コントローラー、１０１…気液混合装置（洗浄装置）、１０２…液槽内の液体（静的液体）、１０３…液槽、１４１…気泡発生装置、１５１…コントローラー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】