特許 6429194 洗浄装置及び洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6429194

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】洗浄装置及び洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   B08B 9/032 20060101AFI20181119BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20181119BHJP

   A47L 25/00 20060101ALI20181119BHJP

   A47K 3/00 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   B08B9/032 328

   B08B3/02 G

   A47L25/00 D

   A47K3/00 Q

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-75860(P2015-75860)

(22)【出願日】2015年4月2日

(65)【公開番号】特開2016-195961(P2016-195961A)

(43)【公開日】2016年11月24日

【審査請求日】2017年10月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161115

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 智史

(74)【代理人】

【識別番号】100090011

【弁理士】

【氏名又は名称】茂泉 修司

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 誠

(72)【発明者】

【氏名】安永 望

【審査官】 片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２０５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４５０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０６７４５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０８Ｂ ９／０３２

Ａ４７Ｋ ３／００

Ａ４７Ｌ ２５／００

Ｂ０８Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体を導入するための吸気管と、
前記吸気管の、前記気体を導入する端部に取り付けられて前記気体を間欠的な吸気量に制御する制御部と、
前記吸気管において、前記制御部の後段に設けられた、設定値以上の空間容積を有する吸気室と、
配管からの液体に前記吸気室からの気体を注入して微細気泡を発生させる気液混合部と
を備えた
洗浄装置。

【請求項2】

前記吸気管、前記制御部、前記吸気室、及び前記気液混合部それぞれに対応して同じ構成の別の吸気管、制御部、吸気室、及び気液混合部をさらに備え、
二つの前記気液混合部同士を前記配管で接続し、
前記配管中に、前記液体を接断可能な流路切換部を設けた
請求項１に記載の洗浄装置。

【請求項3】

前記気液混合部に対応して同じ構成の別の気液混合部及び吸気管をさらに備え、
二つの前記気液混合部同士を前記配管で接続し、
前記配管中に、前記液体を接断可能な流路切換部を設け、
前記制御部を、前記吸気室を経由して、二つの前記吸気管に接続した
請求項１に記載の洗浄装置。

【請求項4】

前記気液混合部に対応して同じ構成の別の気液混合部及び吸気管をさらに備え、
二つの前記吸気管で前記吸気室の空間容積に相当し、
二つの前記気液混合部同士を前記配管で接続し、
前記配管中に、前記液体を接断可能な流路切換部を設け、
前記制御部を、二つの前記吸気管に共通接続した
請求項１に記載の洗浄装置。

【請求項5】

前記気液混合部がエジェクタである
請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄装置。

【請求項6】

前記制御部が電磁弁である
請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄装置。

【請求項7】

前記吸気室の空間容積は、前記吸気管の連続吸気流量と、及び前記気液混合部の狭窄部における流入口と流出口の差圧とで決定されるとともに前記電磁弁が閉じている間も前記吸気量が０にならない値である
請求項６に記載の洗浄装置。

【請求項8】

前記電磁弁を、設定されたデューティ比で開閉することにより前記間欠的な吸気量とする
請求項６に記載の洗浄装置。

【請求項9】

前記デューティ比は、０．７５より小さい
請求項８に記載の洗浄装置。

【請求項10】

前記電磁弁の閉時間は、前記吸気室の内部圧力で決定される
請求項８又は９に記載の洗浄装置。

【請求項11】

吸気管に導入される気体を間欠的な吸気量に制御し、
前記間欠的な吸気量の気体を、前記吸気管に挿入され設定値以上の空間容積を有する吸気室へ導入し、
前記吸気室から出力された前記気体を気液混合部において配管からの液体に注入することにより微細気泡を発生させる
洗浄方法。

【請求項12】

前記吸気室の空間容積は、前記吸気管の連続吸気流量と、及び前記気液混合部の狭窄部における流入口と流出口の差圧とで決定されるとともに前記間欠的な吸気量に制御する電磁弁が閉じている間も前記吸気量が０にならない値である
請求項１１に記載の洗浄方法。

【請求項13】

電磁弁を、設定されたデューティ比で開閉することにより前記間欠的な吸気量とする
請求項１１に記載の洗浄方法。

【請求項14】

前記デューティ比は、０．７５より小さい
請求項１３に記載の洗浄方法。

【請求項15】

前電磁弁の閉時間は、前記吸気室の内部圧力で決定される
請求項１３又は１４に記載の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微細気泡を利用した洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、微細気泡は、水処理、洗浄、化学、医療など、さまざまなプロセスに応用されている。微細気泡の中でも、特に気泡の直径が１ｍｍ以下のものは、マイクロバブルと呼ばれている。マイクロバブルを含む微細気泡は、直径が１ｍｍ以上の通常の気泡と比べて液中での浮力が小さく、長時間にわたり液中に滞留し続ける。
洗浄分野では、微細気泡の気液界面に汚れが吸着する性質を応用している。特に、気泡の直径が１００μｍ以下の微細気泡には、洗浄効果が高いとされる。従って、微細気泡による洗浄では、１００μｍ以下の微細気泡を、高密度に発生させる必要がある。

【0003】

微細気泡の発生には、気液混合手段としてのエジェクタが用いられる。エジェクタは水流路に狭窄部を有し、液体を流すと、狭窄部で液体の流速が速くなり、ベルヌーイの定理により狭窄部で負圧が発生して、狭窄部に接続された吸気管から気体が自然吸気される。狭窄部で液体と吸気された気体が混合され、液中に微細気泡が発生する。

【0004】

エジェクタを用いた洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡を発生させる技術として、エジェクタの吸気管に電磁弁を取り付け、電磁弁の開閉により所定の時間間隔で間欠的に吸気させるものがある。この技術では、電磁弁の開時間よりも電磁弁の閉時間を長くすることで、発生する微細気泡の数を減らし、以て微細気泡同士の合一を抑制して、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡を多く残すことができる（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】再表２０１０／０６７４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の特許文献１では、１００μｍ以下の微細気泡を多く発生させるために、電磁弁の閉時間を長くする必要がある。しかしながら、電磁弁閉時には気体がエジェクタに吸入されないため、微細気泡が発生しない。その結果、電磁弁閉時間を長くすると、発生する気泡数自体が減少し、従って洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡の数が減少して洗浄効果が低下するという問題があった。
本発明は、斯かる従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電磁弁閉時間を長くしたとしても洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡を多く発生させることができる洗浄装置及び洗浄方法を提供することに在る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る洗浄装置は、気体を導入するための吸気管と、 前記吸気管の、前記気体を導入する端部に取り付けられて前記気体を間欠的な吸気量に制御する制御部と、前記吸気管において、前記制御部の後段に設けられた、設定値以上の空間容積を有する吸気室と、配管からの液体に前記吸気室からの気体を注入して微細気泡を発生させる気液混合部とを備えている。

【0008】

また本発明では、吸気管に導入される気体を間欠的な吸気量に制御し、前記間欠的な吸気量の気体を、前記吸気管に挿入され設定値以上の空間容積を有する吸気室へ導入し、前記吸気室から出力された前記気体を気液混合部において配管からの液体に注入することにより微細気泡を発生させる洗浄方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明では、気液混合部の吸気管に吸気室を設置し、電磁弁にて間欠吸気させる。電磁弁が閉じている時は、吸気室内の圧力も低下するが、吸気室が無い場合と比べて、弁開閉動作に伴う気液混合部の圧力変動を大きくすることができる。そのため、電磁弁を開けた時に、より多くの気体を吸気することができ、吸気量が増大する。また、多量の空気が吸気室から突入するため、気液混合部で衝撃力が発生し、発生した気泡が微細化される。さらに、電磁弁が閉じている時でも、吸気室に残された気体が吸気され続けるため、微細気泡が発生し続け、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡を多く発生できる。従ってこれにより洗浄効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１による洗浄装置の構成を示す概略図である。

【図2】図１における気液混合部としてのエジェクタの断面と動作原理を示す概略図である。

【図3】本発明の実施の形態１による洗浄装置に使用される気液混合部の圧力変動を示す概略グラフ図である。

【図4】本発明の実施の形態１による洗浄装置に使用される電磁弁の開閉状態と吸気流量との時間変化を示す概略グラフ図である。

【図5】本発明の実施の形態１による洗浄装置に使用される吸気室の内部圧力と電磁弁の閉動作との関係を示す概略グラフ図である。

【図6】本発明の実施の形態１による洗浄装置における間欠吸気のデューティ比による気泡径分布の変化を示す概略グラフ図である。

【図7】本発明の実施の形態１による洗浄装置における気泡径分布を従来例と比較して示す概略図である。

【図8】本発明の実施の形態１による洗浄装置における洗浄評価結果例を示す概略図である。

【図9】本発明の実施の形態１による洗浄装置において洗浄物を洗浄する場合の構成を示す概略図である。

【図10】本発明の実施の形態１による洗浄装置において入浴剤を添加した場合の気泡径分布を示す概略図である。

【図11】本発明の実施の形態２による洗浄装置の構成を示す概略図である。

【図12】実施の形態２における動作概要を示すフローチャートである。

【図13】本発明の実施の形態３による洗浄装置の構成を示す概略図である。

【図14】本発明の実施の形態４による洗浄装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の洗浄装置による実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。この場合、本発明の洗浄方法の各実施の形態についても同時に適用されることは言うまでもない。また、給湯機の風呂配管及び浴槽の洗浄を例として挙げ、液体は水、吸気する気体は空気を用いるが、これらに限定されるものではない。

【0012】

実施の形態１．
図１に示す、本発明の実施の形態１による洗浄装置において、槽１の側面には、水を出し入れするための浴槽アダプタ２が設置される。槽１は、液体を排出するための排水口１６を備えている。浴槽アダプタ２には、ポンプ３とエジェクタ５が取り付けられた水配管４が接続されている。エジェクタ５の吸気部１１には、弁６と吸気室８が取り付けられた吸気管７が接続されている。吸気管７の吸気部１１とは反対側の気体導入端部には電磁弁１０が接続されている。吸気室８には圧力計９が接続されている。弁６は、エジェクタ５の吸気部１１が所定の圧力以下に減圧されると開く安全弁、又は吸気部１１からの気体の逆流を防ぐ逆止弁である。なお、配管４は、ポンプ３によって水を循環させるが、ポンプ４を用いずに外部から供給するものでもよい。

【0013】

次に、本発明の実施の形態１による洗浄装置の動作について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本発明で使用される微細気泡を発生させるためのエジェクタ５の概略構成と動作原理を示す。図３は、図２に示すエジェクタ５の狭窄部２１の圧力変動を示す。図４は、本発明の実施の形態１におけるエジェクタ５への気体の吸気流量の変化を示す。また、図５は、吸気室８の内部の圧力変化を示す。

【0014】

まず、ポンプ３により、水を矢印方向に循環させ、洗浄を開始する。洗浄後、槽１の液体は、排水口１６を通して、槽１の外へ排出される。
図２に示すように、エジェクタ５は、管路２０に、狭窄部２１と、液体２２の流入口２３及び流出口２４と、気体２５が注入される気体吸気口２６とを有する。気体吸気口２６は、図１に示す吸気部１１に接続されている。なお、エジェクタ５において、狭窄部２１は気液混合を行う気液混合部でもあるが、以下の説明では、エジェクタ５全体が気液混合部を指称するものとし、狭窄部２１とは分けて指称する。

【0015】

エジェクタ５は、管路２０の狭窄部２１で液体２２の流速を高め、その部分で発生する減圧現象（ベルヌーイの定理）を利用して、気体吸気口２６からの気体を吸引し、液体２２に微細気泡２７を導入させる機能を有するものである。従って、基本的には送風ポンプ等を使用することなく、自然に気体２５を液体２２に導入することができ、以て液体２２に微細気泡２７を注入することが可能となる。

【0016】

特に、微細気泡の中でも、直径が１ｍｍ以下のマイクロバブルと称される気泡は、体積に対して表面積が非常に大きい特徴を有する。気泡の表面は疎水性のため、皮脂等の汚れを吸着する性質を有する。このことから、マイクロバブルを多く発生させて、汚れに接触させることで、汚染された部品等を洗浄することができる。マイクロバブルの中でも特に、直径１００μｍ以下の気泡を多く発生させることで、高効率の洗浄を達成することができる。
本発明の洗浄装置は、このような微細気泡表面が持つ吸着作用を利用して、ポンプ３により微細気泡を含む液体を循環させて、風呂配管内面や浴槽壁面等に付着する汚れを除去するものである。

【0017】

図３は、エジェクタ５の狭窄部２１の圧力変動を示す。本発明では、電磁弁１０の開閉動作により、発生する微細気泡２７を微細化させる。電磁弁１０を閉めると、エジェクタ５の吸気部１１と電磁弁１０との間に設置した吸気室８内に残留する気体が、エジェクタ５の吸気部１１へ吸気される。従って、エジェクタ５の狭窄部２１の圧力は、電磁弁１０を常時開いた状態と比べて低い圧力Ｐ２に低下する。

【0018】

続いて、電磁弁１０を開けると、電磁弁１０→吸気管７→吸気室８→吸気管７→弁６を通ってエジェクタ５の吸気部１１から気体が吸気されるため、エジェクタ５の狭窄部２１の圧力は、電磁弁１０を常時開いた状態の圧力Ｐ１に吸気室８の内部圧力が加わるため、圧力Ｐ１より高い圧力Ｐ３に一旦上昇する。その後、エジェクタ５の狭窄部２１の圧力は、電磁弁１０を常時開いた状態の圧力Ｐ１に低下して落ち着く。このとき、狭窄部２１の圧力は、０＜Ｐ２＜Ｐ１≦Ｐ３＜０．１ＭＰａの関係にある。

【0019】

従来例のように吸気室８を設置しない状態と比べて、本発明のように電磁弁１０と吸気部１１との間に吸気室８を設置することで、圧力が低下する部分の空間容積が増大し、狭窄部２１の圧力変動ΔＰが、差圧＝Ｐ１−Ｐ２より大きくなり、Ｐ３−Ｐ２となる。
その結果、吸気部１１からの吸気量は、図４の実線で示す本発明の例のように、電磁弁１０を開けた時に、点線で示す従来例の間欠吸気よりも、瞬間的に増大し、微細気泡の数が増大する。

【0020】

また、従来例よりも多量の空気が瞬間的にエジェクタ５の狭窄部２１に突入するため、従来例よりも狭窄部２１で発生する衝撃力が大きくなり、発生した微細気泡２７が１００μｍ以下に微細化され、１００μｍ以下の微細気泡数が増加し、配管や浴槽等の洗浄力が向上する。

【0021】

このように、電磁弁１０と吸気部１１との間に吸気室８を設置して間欠吸気させることで、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡数を増加させることができる。
このとき、必要な吸気室８の空間容積は、使用するエジェクタ５の種類や液体の種類、使用環境等により変化し、エジェクタ５の連続吸気流量、及びエジェクタ５の流入口２３と流出口２４の差圧で決定される。

【0022】

すなわち、エジェクタ５を間欠吸気させず、連続吸気させた場合の吸気量をａ［Ｌ／ｍｉｎ］、エジェクタ５の流入口２３と流出口２４の差圧をＰ_Ｅ［ＭＰａ］、大気圧をＰ_０［ＭＰａ］としたとき、吸気室８の必要な空間容積Ｖは、次式（１）により算出できる。
Ｖ＝ａ×（Ｐ_Ｅ／Ｐ_０）［Ｌ］ ・・・・・・式（１）

【0023】

ここで、ａ［Ｌ／ｍｉｎ］は、ａ［Ｌ／ｍｉｎ］＝（ａ／６０）×１０^−３［ｍ^３／ｓｅｃ］、Ｐ_０＝０．１［ＭＰａ］であるので、空間容積Ｖは次式（２）のようになる。
Ｖ＝（ａ／６０）×１０^−３×（Ｐ_Ｅ／Ｐ_０）
＝１．６７×ａ×Ｐ_Ｅ×１０^−６［ｍ^３］ ・・・・・・式（２）
従って、吸気室８は１．６７×ａ×Ｐ_Ｅ×１０^−６［ｍ^３］以上の空間容積を必要とする。なお、この空間容積Ｖは、電磁弁１０が閉じている間も吸気量が０にならない値であることは言うまでもない。

【0024】

電磁弁１０の開時間と閉時間も、使用するエジェクタの種類や液体の種類、使用環境等により変化し、吸気室８の内部の圧力により決定される。
ここで、電磁弁１０の開時間をｔ_Ｏ秒、閉時間をｔ_Ｃ秒とする。図５に示すように、電磁弁１０を或る時刻で閉じ、この時を経過時間ｔ＝０秒とする。連続して電磁弁１０を閉じ続けた場合、吸気室８内の圧力Ａは経過時間とともに低下し続け、吸気室８の飽和値Ｐｃに漸近する。この飽和値Ｐ_Ｃは、使用するエジェクタ５の種類や液体の種類、使用環境等により変化する。

【0025】

このとき、吸気室８の内部圧力の変動曲線Ａの経過時間ｔ＝０秒における接線Ｂと、圧力変動の飽和値Ｐ_Ｓとの交点を求め、交点の時刻をｔ_Ｓとする。これは、例えば、操作者が圧力計９を目視しながら曲線Ａのデータを取ることにより、やはり前以て求めた飽和値Ｐ_Ｓとの関係から交点の時刻ｔ_Ｓを求めることができる。或いは、電子的なデータ処理によっても交点の時刻ｔ_Ｓを求めることができる。

【0026】

間欠吸気における電磁弁１０の閉時間ｔ_Ｃは、この交点の時刻ｔ_Ｓより決定され、ｔ_Ｓ≦ｔ_Ｃとする。ｔ_Ｓ≧ｔ_Ｃとした場合、弁閉時間が短いため、吸気室８の内部圧力が十分に低下せず、電磁弁１０を開けた時にエジェクタ５の狭窄部２１に突入する吸気量（図４参照）が少なくなり、従って、狭窄部２１で発生する衝撃力が弱くなり、気泡が微細化されない。

【0027】

一方、電磁弁１０の開時間ｔ_Ｏは、上記の通り求めた電磁弁１０の閉時間ｔ_Ｃにより決定される。すなわち、電磁弁１０の開時間ｔ_Ｏと閉時間ｔ_Ｃで表わされるデューティ比ｔ_Ｏ／（ｔ_Ｏ＋ｔ_Ｃ）により開時間ｔ_Ｏが決定され、デューティ比は、後述するように、０．７５より小さくすることが望ましい。デューティ比が０．７５以上になると、間欠吸気の周期（ｔ_Ｏ＋ｔ_Ｃ）の内、電磁弁の開時間ｔ_Ｏ（吸気する時間）の割合が大きくなり、すなわち閉時間ｔｃの相対的割合が小さくなり、連続吸気の場合と同様の気泡径分布となる。
以上のように、電磁弁１０は開時間をｔ_Ｏ秒、閉時間をｔ_Ｃ秒として設定し、繰り返し開閉（間欠）動作を行う。

【0028】

従来例では、間欠吸気のデューティ比を小さくして気泡数を減らすことで、気泡同士が衝突して合一する機会を減らし、微細気泡を多く残している。すなわち、電磁弁の閉時間を長くしている。このとき、従来例のように吸気室を設置しない場合の間欠吸気では、電磁弁が閉じている間は、吸気部１１からの気体の吸気が無いため、気液混合部で微細気泡が発生しない。そのため、１００μｍ以下の微細気泡の数は相対的には増加するが、気泡の絶対数が減少する。従って、微細気泡による洗浄効果が得られない。

【0029】

一方、本発明のように、エジェクタ５の吸気部１１と電磁弁１０との間に吸気室８を設置することで、電磁弁１０を閉じている間も気体が吸気され続けるため、気泡数の減少を防ぐことができる。
本発明の構成では、図４に示したように、電磁弁１０が閉じている間も、吸気室８に残留する気体がエジェクタ５の吸気部１１より吸気され続ける。そのため、電磁弁１０の閉時間においても、狭窄部２１より微細気泡が発生し続ける。

【0030】

このとき、電磁弁１０が閉じている間に吸気量を確保するために、前述したように吸気室８の空間容積は１．６７×ａ×Ｐ_Ｅ×１０^−６［ｍ^３］以上とする必要がある。また、図４に示すように、吸気量は電磁弁が開いている時と比べて少なくなるため、狭窄部２１で発生する微細気泡の数が通常よりも少なくなる。従って、気泡同士が合一する機会が減少するため、多くの微細気泡を残すことが可能となる。このように、デューティ比を小さくしたとしても、すなわち弁閉時間を長くしたとしても本発明の構成を採用することで、従来例よりも１００μｍ以下の微細気泡の数が増加し、洗浄効果を向上させることができる。

【0031】

図６は、デューティ比を変化させた場合の気泡径分布の変化を示す。図７は、本発明の実施の形態１により発生する微細気泡の気泡径分布を示す。気泡径分布の測定は、透明なアクリル製のスリットを、槽１の水の吐出口である浴槽アダプタ２より水平方向に１０ｃｍ槽１の中心側に離れた位置に設置し、その内部に発生した微細気泡を含む水を吸い上げ、スリット側面より気泡を撮影した。撮影した画像を処理して気泡径を測定した。槽１内に１０［Ｌ］の水を入れ、水温は２０度とした。循環水流量は１０［Ｌ／ｍｉｎ］、吸気流量は１．０［Ｌ／ｍｉｎ］であった。また、エジェクタ５から浴槽アダプタ２までの配管は、１５［ｍ］の架橋ポリエチレン配管を接続して、給湯機の設置状態を再現させた。

【0032】

図６に示すように、デューティ比が０．７５以上になると、連続吸気（デューティ比１．００）と同様の気泡径分布となり、デューティ比が小さいほど、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡の数が増加することが明らかとなった。

【0033】

図７に示すように、間欠のタイミングは、本実施の形態として電磁弁１０の開時間を２秒、閉時間を１秒とすることで、点線で示す従来例と比べて発生する気泡数が増加し、特に、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡の数が増加することが明らかとなった。

【0034】

図８に本発明による洗浄力の評価結果を示す。水のみ（微細気泡なし）と、従来例と、本発明について洗浄力を比較した。洗浄サンプルには、給湯機の配管として用いられている架橋ポリエチレン配管５［ｃｍ］を用いた。汚れは、風呂配管を想定して、皮脂の代用させたトリオレイン０．５［ｍｇ］をイソプロピルアルコール９［ｍＬ］に溶かし、エアーブラシを用いて６０［ｋＰａ］の圧力で、縦に半割りした配管の内面に塗布した。

【0035】

塗布後の洗浄サンプルは、５０℃の恒温槽に３０分間入れて、イソプロピルアルコールを揮発させた。洗浄サンプルは、図１における槽１の浴槽アダプタ２の液体吐出口に設置した。水温を２０℃とし、洗浄時間は３０秒とした。洗浄力評価は、洗浄後の配管内面の残留油分を溶媒に抽出し、油分濃度を測定して、配管内面の残留油分濃度を求めた。この測定値より、各測定条件での油分除去率を計算した。その結果、１００μｍ以下の微細気泡の数が最も多くなる本発明の条件で、最も洗浄力が高くなることが明らかとなった。

【0036】

以上は、給湯機の風呂配管や浴槽等の洗浄を例に述べたが、本発明は給湯機に限定されず、微細気泡を用いた工業用や産業用等の部品等の脱脂洗浄や微粒子洗浄等にも適用可能である。
図９に、工業用や産業用等の部品等の洗浄する場合の構成図を示す。図示のように、洗浄物１８を洗浄する場合は、洗浄物１８を槽１内に設置する。

【0037】

本実施の形態では、エジェクタ５に吸気する気体を空気としたが、空気以外にも酸素や窒素、水素、二酸化炭素、オゾン等の特定の気体、或いは混合させた気体を吸気することも可能である。吸気する気体の種類は、使用する用途に応じて選定する。

【0038】

例えば、半導体等で用いられるシリコンウェハ等の洗浄物を精密洗浄する場合、洗浄物等の酸化を防ぐために、不活性ガスである窒素等を吸気する。また、洗浄液によるデバイスへの摩擦帯電を防ぐために、洗浄液の導電性を向上させる場合は、二酸化炭素等を吸気する。さらに、機能水を用いた洗浄する場合は、水素やオゾン等を吸気させる。

【0039】

工業用や産業用等の部品等の脱脂洗浄の場合、半導体等の洗浄と比べて汚れが多く、強固に付着している。そのため、洗浄力を向上させるためには、液中の微細気泡の数を多くする必要がある。しかし、液中の微細気泡が多くなり過ぎると、気泡同士が合一して気泡が大きくなるため、洗浄効果が低下してしまう。

【0040】

そこで本実施の形態では、界面活性剤などの気泡同士の合一を抑制する働きを有する添加剤を液体に添加することで、エジェクタ５で発生した気泡を液体中で安定化させて、高密度の微細気泡を発生させることができる。添加剤としては、有機系添加剤ではポリエチレングリコール等の高分子化合物等、無機系では炭酸水素ナトリウム（所謂、重曹やベーキングパウダー）等がある。

【0041】

また、市販の入浴剤や洗浄剤を用いることもできる。入浴剤は含有成分として、無機塩類、生薬類、酵素類、有機酸類のうち、少なくとも１種類以上の添加物を含むものが望ましい。また洗浄剤では、界面活性剤を含有すること望ましい。添加剤の濃度としては、０．１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲で用いることが望ましい。添加剤の濃度が低すぎれば、添加剤の効果が現れず、微細気泡の数が増えない。

【0042】

一方、濃度が高過ぎると、洗浄後に洗浄物へ多くの添加剤成分が残留するため、すすぎに多量の水や時間が必要になる。また、液面の発泡量が多くなり、洗浄の度に槽のメンテナンスが必要になる等の問題がある。添加剤の添加方法は、浴槽に手動で添加するが、自動供給装置を浴槽１、或いは、ポンプ３とエジェクタ５との間の水配管４に設置してもよい。

【0043】

また、図９に示す洗浄物１８に強固な汚れが付着している場合は、槽１に超音波振動子を投入して、超音波のエネルギーやキャビテーションを併用させて、強固な汚れを洗浄してもよい。周波数は１［ＭＨｚ］以下、超音波出力は２０００［Ｗ］以下が望ましい。周波数が高過ぎると超音波のエネルギーやキャビテーションが弱くなり、洗浄効果が得られない。また、超音波出力が大き過ぎると、洗浄物１８へのダメージが発生するため、洗浄物１８の材質などを考慮して、超音波出力を調整する必要がある。

【0044】

また、槽１に噴流パイプや撹拌手段の追加や、洗浄物１８を揺動するなど、浴槽アダプタ２から吐出されるポンプ３による水流以外の水流を与えて、洗浄物１８の表面に水流を発生させて、洗浄力を高めることもできる。

【0045】

図１０に、添加剤としてバブ（入浴剤、花王製）を０．２ｐｐｍ添加した場合の気泡径分布を示す。図示のように、添加剤を添加した場合でも、本発明では、連続吸気や従来例よりも気泡数が増加し、洗浄に有効な１００μｍ以下の気泡数が増加することが明らかとなった。
このように、添加剤や洗浄剤を併用することで、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡が増加するため、工業用や産業用等の部品等の洗浄にも適用することができる。

【0046】

実施の形態２．
図１１に示す本実施の形態２による洗浄装置では、実施の形態１で示した、ポンプ３とエジェクタ５との間の水配管４に流路切換弁２１２を設置し、この流路切換弁２１２には、更に、実施の形態１と同様の構成が直列的に接続されている。

【0047】

すなわち、エジェクタ２０５が取り付けられた水配管２０４の一端が流路切換弁２１２に接続されており、水配管２０４の他端は、液体供給部２１３に接続されている。エジェクタ２０５の吸気部２１１には弁２０６と吸気室２０８が取り付けられた吸気管２０７が接続されている。吸気管２０７の吸気部２１１とは反対側の端部には電磁弁２１０が接続されている。吸気室２０８には圧力計２０９が接続されている。弁２０６は、エジェクタ２０５の吸気部２１１が所定の圧力以下に減圧されると開く安全弁、又は吸気部２１１からの気体の逆流を防ぐ逆止弁である。槽１には、オーバーフロー部２１７が設置されている。

【0048】

次に、本実施の形態２による洗浄装置の動作について図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
図示のように、洗浄（ステップＳ２０１）と、リンス洗浄、すなわちすすぎ洗浄（ステップＳ２０２）とを有している。洗浄（ステップＳ２０１）では、実施の形態１と同様の動作をする。すなわち、ポンプ３により流路２１４にて液体を循環させて、エジェクタ５で微細気泡を発生させて洗浄する。

【0049】

洗浄（ステップＳ２０１）終了後に、すすぎ洗浄（ステップＳ２０２）が行われる。このため、実施の形態１と同様にエジェクタ５を使用した洗浄工程を行った後、流路切換弁２１２を切り替えて、流路２１５とする。その後、液体供給部２１３より液体を供給し、エジェクタ２０５で発生した微細気泡を含む液体を、水配管２０４を通して水配管４及び槽１に供給する。

【0050】

このとき、ポンプ３は動作を停止させて置くので、水配管２０４からの水は流路切換弁２１２でエジェクタ５と水配管４とに分岐して流れる。
従って、エジェクタ２０５で微細気泡化された水は、エジェクタ５へ送られて更に微細気泡化された後、槽１に送られることとなる。また、水配管４への水は、水配管４及びポンプ３を経由することにより、これらを洗浄して槽１に送られることになる。

【0051】

吸気室２０８の空間容積は、実施の形態１における吸気室８と同様の方法で決定される。すなわち、エジェクタ２０５の連続吸気量により決定される。また、電磁弁２１０は実施の形態１における電磁弁１０と同様の動作をする。

【0052】

また、吸気室２０８の内部の圧力により、図５に示した時間ｔｓが決まり、電磁弁２１０の開時間と閉時間（デューティ比）が決定される。液体供給部２１３より、常に液体が槽１に供給され、槽１に設置されるオーバーフロー部２１７、或いは排水口１６を通して、槽１の外へ排出される。
本実施の形態は、槽１内の洗浄物１８をすすぎ洗浄する効果がある。また、槽１、浴槽アダプタ２、ポンプ３、水配管４、及びエジェクタ５をすすぎ洗浄する効果もある。

【0053】

本実施の形態では、電磁弁２１０は、実施の形態１と同様の動作をする。流路２１５を流れる液体には、洗浄に有効な１００μｍ以下の微細気泡が多く含まれるため、効率的に洗浄物をすすぎ洗浄することができる。また、槽１や水配管４等もすすぎ洗浄されるため、装置の液体接触部を高清浄に保つことができる。流路２１４を通して洗浄に使用される液体は、常に液体供給部２１３より供給される。

【0054】

すすぎ洗浄（ステップＳ２０２）中は、すすぎ洗浄により洗浄物１８から剥離した汚れが、槽１のオーバーフロー部２１７、或いは、排水口１６を通して、液体とともに槽１の外へ排出される。そのため、洗浄物１８や、槽１、水配管４などに再付着することはない。従って、洗浄物１８の表面をより清浄にでき、洗浄後の装置の槽１や水配管４など、液体と接触する部分を、清浄に保つことができる。

【0055】

本実施の形態において、すすぎ洗浄時における電磁弁１０の開閉動作は、任意である。また、エジェクタ５とエジェクタ２０５は同一仕様である必要はなく、洗浄用途に応じて、適宜、変更可能である。

【0056】

本実施の形態おいても、添加剤や洗浄剤を併用することができる。手動で添加剤や洗浄剤を添加してもよいが、ポンプ３とエジェクタ５の間の水配管４に添加剤や洗浄剤の自動添加装置を設置してもよい。また、すすぎ洗浄（ステップＳ２０２）にて、添加剤や洗浄剤を使用する場合は、液体供給部２１３とエジェクタ２０５の間の水配管２０４に添加剤や洗浄剤の自動添加装置を設置してもよい。この場合、添加剤や洗浄剤と微細気泡を含む液体ですすぎ洗浄した後、添加剤や洗浄剤を添加しない液体でさらにすすぎ洗浄することで、洗浄物の洗浄力がさらに向上し、また、装置の液体接触部をより高清浄に保つことができる。
また、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、超音波や噴流パイプ、洗浄物１８の揺動追加等により、すすぎ洗浄の洗浄力を向上することができる。

【0057】

実施の形態３．
図１３は、本実施の形態３による洗浄装置の構成を示す概略図である。実施の形態２における、吸気室８と吸気室２０８、圧力計９と圧力計２０９、並びに電磁弁１０と電磁弁２１０をそれぞれ実施の形態１の構成に統合したものである。

【0058】

すなわち、エジェクタ５の吸気部１１に接続された吸気管７と、エジェクタ２０５の吸気部２１１に接続された吸気管２０７が、単一の吸気室３０８に接続されている。吸気室３０８には圧力計３０９が接続され、また、吸気管３０７を通して電磁弁３１０に接続されている。
本実施の形態における、吸気室３０８の空間容積は、実施の形態１における吸気室８と同様の方法で決定される。すなわち、吸気室３０８の空間容積は、エジェクタ５又はエジェクタ２０５の連続吸気量と、エジェクタ５又は２０５の入出力差圧とにより決定される。

【0059】

次に、本実施の形態３による洗浄装置の動作について説明する。
実施の形態３におけるフローチャートは、実施の形態２と同様である（図１２参照）。洗浄（ステップＳ２０１）、及びすすぎ洗浄（ステップＳ２０２）では、電磁弁３１０の開閉により、エジェクタ５及びエジェクタ２０５にて微細気泡を発生させる。本実施の形態において、電磁弁３１０は、実施の形態１における電磁弁１０と同様の動作をする。すなわち、吸気室３０８の内部の圧力により、電磁弁３１０の開時間と閉時間（デューティ比）が決定される。

【0060】

本実施の形態は、実施の形態２における吸気室８と吸気室２０８とを、圧力計９と圧力計２０９とを、電磁弁１０と電磁弁２１０とをそれぞれ一つに統合した構成である。そのため、構成する部品数が少なくなり、コスト削減と省スペース化が可能となる。また、すすぎ洗浄（ステップＳ２０２）において、エジェクタ２０５にて微細気泡を発生させるために、電磁弁３１０が開閉動作しているため、エジェクタ５でも微細気泡が必ず発生する。そのため、槽１にはエジェクタ２０５とエジェクタ５の両方で発生する微細気泡が流入し、槽１内の微細気泡の数が増え、すすぎ洗浄の効果がより向上する。

【0061】

本実施の形態においても、エジェクタ５とエジェクタ２０５は同一仕様である必要はない。また、実施の形態１及び２と同様に、添加剤や洗浄剤、超音波や噴流パイプ、洗浄物１８の揺動等を併用することができる。

【0062】

実施の形態４．
図１４は、本実施の形態４による洗浄装置の構成を示す概略図である。実施の形態３における吸気室３０８を取り去り、弁６及び弁２０６が吸気管４０７に共通接続されるとともに、吸気管４０７は電磁弁４１０に接続されるように分岐構造になっている。吸気管４０７には圧力計４０９が接続されている。

【0063】

本実施の形態の特徴は、吸気管４０７を長くすることで、吸気室を再現させている。本実施の形態における、吸気管４０７の長さは、吸気管４０７の管内部の空間容積により決定され、実施の形態１における吸気室８の空間容積と同様の手順で決定される。すなわち、吸気管４０７の空間容積は、エジェクタ５又はエジェクタ２０５の連続吸気量と、エジェクタ５又は２０５の入出力差圧とにより決定される。

【0064】

本実施の形態４による洗浄装置の動作は、実施の形態３と同様である。本実施の形態において、電磁弁４１０の開閉により、エジェクタ５或いはエジェクタ２０５にて微細気泡を発生させる。また、電磁弁４１０と同様の動作をする。すなわち、吸気管４０７の内部の圧力により、電磁弁４１０の開時間と閉時間（デューティ比）が決定される。

【0065】

本実施の形態は、実施の形態３における吸気室３０８を吸気管４０７で置き換えることで、吸気室３０８が不要となるため、部品数を少なくでき、コスト削減ができる。また、装置内に吸気室を設置する空間を設ける必要がない。そのため、装置内の隙間に配管を張り巡らせることで吸気室が再現でき、装置内に吸気室や電磁弁を設置する空間がない既存の装置にも、本発明を適用することができる。

【0066】

本実施の形態においても、エジェクタ５とエジェクタ２０５は同一仕様である必要はない。また、実施の形態１、２と同様に、添加剤や洗浄剤、超音波や噴流パイプ、洗浄物１８の揺動等を併用することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 槽；２ 浴槽アダプタ；３ ポンプ；４，２０４ 水配管；５，２０５ エジェクタ；６，２０６ 弁；７，２０７，３０７，４０７ 吸気管；８，２０８，３０８ 吸気室；９，２０９，３０９，４０９ 圧力計；１０，２１０，３１０，４１０ 電磁弁；１１，２１１ 吸気部；１６ 排水口；１８ 洗浄物；２０ 管路；２１ 狭窄部；２２ 液体；２３ 流入口；２４ 流出口；２５ 気体；２６ 気体吸気口；２７ 微細気泡；２１２ 流路切換弁；２１３ 液体供給部；２１４，２１５ 流路；２１７ オーバーフロー部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】