(57)【要約】      （修正有）【課題】微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を引き出して、洗浄効率を向上させることができる洗浄方法を提供する。【解決手段】微細気泡発生器によって、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、界面活性剤とを混合させた洗浄液によって洗浄対象を洗浄することで、微細気泡を含まない通常の洗浄液による洗浄を行った場合に比べて、洗浄性能を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、界面活性剤と、を混合させた洗浄液によって洗浄対象を洗浄する洗浄方法。
【請求項２】
前記微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の直径ごとの個数分布の最大ピークが粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内にある、
請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の数に占める粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内の微細気泡の数の割合が５０％以上となっている、
請求項１又は２に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記微細気泡水は、水道水を微細気泡発生器に１回通過させることで発生させたものである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の洗浄方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄方法を用いた洗濯機。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄方法を用いた食器洗浄機。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄方法を用いた便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、洗浄方法、洗濯機、食器洗浄機、及び便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロバブルやナノバブルと称される粒子径が数十ｎｍ〜数μｍサイズの微細気泡が注目されてきており、多数の微細気泡を含んだ微細気泡水を用いて洗浄対象を洗浄する技術が提案されている。ここで、例えば油汚れ等を洗浄する際には、洗剤等の界面活性剤を用いることが一般的である。しかしながら、従来構成では、微細気泡と界面活性剤との相互作用については十分な検証がされておらず、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を十分に引き出せていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を引き出して洗浄効率を向上させることができる洗浄方法、この洗浄方法を用いた洗濯機、食器洗浄機、及び便器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態による洗浄方法は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、界面活性剤と、を混合させた洗浄液によって洗浄対象を洗浄する洗浄方法である。
【０００６】
また、本実施形態による洗濯機、食器洗浄機、及び便器は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、界面活性剤と、を混合させた洗浄液によって洗浄対象を洗浄する洗浄方法を用いたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による洗浄方法で用いる微細気泡水に含まれる微細気泡の粒子径ごとの個数分布をグラフとして示す図
【図２】一実施形態による洗浄方法で用いる微細気泡水に含まれる微細気泡の粒子径と個数との関係を表として示す図
【図３】一実施形態による洗浄方法について洗浄性能の評価結果を表として示す図
【図４】一実施形態による洗浄方法について洗浄性能の評価結果をグラフとして示す図
【図５】一実施形態による洗浄方法で用いられる微細気泡発生器の一例を概略的に示す断面図
【図６】一実施形態による洗浄方法で用いられる微細気泡発生器について、図５のＸ６−Ｘ６線に沿って示す断面図
【図７】一実施形態による洗浄方法で用いる微細気泡水の粒子径ごとの個数分布を計測するの計測システムの構成を概略的に示す図
【図８】一実施形態による洗浄方法で用いる微細気泡水について、計測システムで計測した結果をグラフとして示す図
【図９】一実施形態による洗浄方法における微細気泡と界面活性剤との相互作用を概念的に示す図（その１）
【図１０】一実施形態による洗浄方法における微細気泡と界面活性剤との相互作用を概念的に示す図（その２）
【図１１】一実施形態による洗浄方法における微細気泡と界面活性剤との相互作用を概念的に示す図（その３）
【図１２】一実施形態による洗浄方法における微細気泡と界面活性剤との相互作用を概念的に示す図（その４）
【図１３】一実施形態による洗浄方法における微細気泡と界面活性剤との相互作用を概念的に示す図（その５）
【図１４】一実施形態による洗濯機の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水、より好ましくは粒子径２５０ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、界面活性剤と、を混合させた洗浄液つまり界面活性剤溶液によって洗浄対象を洗浄する洗浄方法である。本実施形態において、界面活性剤は、石鹸等の天然由来の界面活性剤や、合成洗剤等に含まれた合成界面活性剤等を用いることができる。石鹸や合成洗剤は、固形や液体、紛体のいずれの形状であっても良い。
【０００９】
微細気泡水は、直径がナノオーダーの微細気泡を多量に含む水又は溶液のことをいう。すなわち、本実施形態の洗浄方法に用いる微細気泡水は、粒子径がナノオーダーの微細気泡を、水道水に比べて多量に含んでいる。微細気泡は、例えば水等の液体が流れる流路の断面積を局所的に縮小することでその流路を通る液体を急激に減圧させ、これにより液体中の溶存空気を析出させることで発生させることができる。また、微細気泡は、例えば流路を通る水等の液体に対して外部の空気を高速で混入することで発生させることもできる。
【００１０】
本実施形態の洗浄方法に用いられる微細気泡水は、図１に示すように、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の直径ごとつまり粒子径ごとの個数分布の最大ピークＰ１が粒子径１００ｎｍ±７０ｎｍの範囲内、より好ましくは粒子径１００ｎｍ±５０ｎｍの範囲内、更に好ましくは粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内に収まるように設定されている。この場合、微細気泡の粒子径ごとの個数分布の最大ピークＰ１は、粒子径８０ｎｍ付近に現れている。
【００１１】
また、２番目のピークＰ２は、粒子径１４０ｎｍ付近に現れており、３番目のピークＰ３は粒子径１１０ｎｍ付近に現れている。また、４番目のピークＰ４は粒子径５０ｎｍ程度付近に現れており、５番目のピークＰ５は粒子径２２０ｎｍ付近に現れている。本実施形態では、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の直径ごとの個数分布のうち、最大ピークＰ１を含む少なくとも２つのピーク、この場合、最大ピークＰ１と３番目のピークＰ３とが、粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内に収まっている。
【００１２】
本実施形態の洗浄方法に用いられる微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の数に占める粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内の微細気泡の数の割合が５０％以上となるように設定されている。本実施形態の場合、図２に示すように、微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡を１ｍｌあたり１．０×１０＾６個以上、この場合、１．２５×１０＾６個程度含んでいる。このうち、粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内にある微細気泡は、８．２５×１０＾５個程度である。したがって、微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の数に占める粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内の微細気泡の数の割合が約６６％となっている。
【００１３】
本願発明者は、上記の微細気泡水を用いて、洗浄液中の微細気泡の数と、皮脂汚れに対する洗浄性能の向上率との相関性について、以下の手順により検証した。なお、本検証における微細気泡は、粒子径５００ｎｍ以下のものを意味するものとする。
【００１４】
（人工皮脂汚れの汚染成分の調製）
クロロホルムを溶媒としてオレイン酸及びトリオレインを溶かし、３２．５％のオレイン酸及び１７．５％のトリオレインを含む５０％溶液を汚染成分とした。
【００１５】
（試料の人工汚染及び調製）
上記汚染成分の溶液４０ｍｌを、１５０ｍｍ×２００ｍｍの綿布に均一になるように染み込ませ、室内にて２４時間の自然乾燥を行った後、５０ｍｍ角の布片に裁断して汚染布を得た。また、汚染成分の溶液を染み込ませていない綿布を、原布とした。
【００１６】
（テスト方法）
汚染布の１つを、洗浄を行わない基準片とした。また、６つの汚染布を、それぞれ１．３０×１０＾６個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液、６．５×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液、３．２５×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液、２．６×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液、１．６０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液、及び微細気泡を混入していない洗浄液の６種類の洗浄液によって洗浄し、その後、室内にて２４時間の自然乾燥を行った。これにより、それぞれ評価片１〜５、及び比較片を得た。
【００１７】
なお、各洗浄液には、同一量の洗剤が溶解されている。すなわち、比較片を洗浄するための洗浄液は、水道水に市販の洗剤を規定量溶かしたものである。また、評価片１〜５を洗浄するための洗浄液は、それぞれ上記所定の微細気泡を混入させた水道水に市販の洗剤を規定量溶かしたものである。洗剤の溶解量は、例えばその洗剤の取扱説明書に記載されている規定量である。また、比較片及び各評価片１〜５の洗浄は、市販の洗濯機を用いて同一の運転内容にて行われた。
【００１８】
次に、混合比がエタノール：水＝１３：７のエタノール水溶液の溶媒に、油溶性色素としてオイルバイオレッドを溶解させて、濃度０．６６４ｍｇ／ｍｌの染色液を得た。そして、各評価片１〜５及び比較片を、染色液に１５分間浸して染色した後、エタノール水溶液、水の順ですすぎ、余分な染色液をすすぎ落とし、その後、比較片及び各評価片１〜５及び比較片を、室内にて２４時間の自然乾燥を行った。
【００１９】
次に、色差計を用いて、各評価片１〜５及び比較片の洗浄前色差として、原布と基準片との色差を計測した。また、各評価片１〜５及び比較片の洗浄後色差として、原布と各評価片１〜５及び比較片との色差を計測した。そして、次式（１）に基づいて評価片１〜５及び比較片の洗浄度を算出し、比較片の洗浄度に対する各評価片１〜５の洗浄度の比較を行った。
洗浄度＝１−（洗浄後色差）／（洗浄前色差）・・・（１）
【００２０】
試験の結果を図３に示している。なお、図３中の「混合割合」は、１ｍｌあたり１．３０×１０＾６個の微細気泡を含む微細気泡水を１００％の微細気泡水とし、その１００％の微細気泡水に水道水を混ぜて洗浄液を精製した場合において、洗浄液全体に占める微細気泡水の比率を示したものである。図３中の「微細気泡濃度」は、各洗浄液の１ｍｌあたりに含まれる微細気泡の数を示している。そして、図３中の「対数値」は、各洗浄液の微細気泡濃度を、１０を底とする常用対数で表したものである。
【００２１】
図３に示す試験結果によると、１．３０×１０＾６個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液で洗浄を行った評価片１においては、微細気泡を含まない洗浄液で洗浄を行った比較片に対し、１９．２％の洗浄性能の向上が見られた。また、６．５×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液で洗浄を行った評価片２においては、微細気泡を含まない洗浄液で洗浄を行った比較片に対し、１３．７％の洗浄性能の向上が見られた。また、３．２５×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液で洗浄を行った評価片３においては、微細気泡を含まない洗浄液で洗浄を行った比較片に対し、１３．０％の洗浄性能の向上が見られた。
【００２２】
また、２．６×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液で洗浄を行った評価片４においては、微細気泡を含まない洗浄液で洗浄を行った比較片に対し、１２．６％の洗浄性能の向上が見られた。そして、１．６０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液で洗浄を行った評価片５においては、微細気泡を含まない洗浄液で洗浄を行った比較片に対し、１０．７％の洗浄性能の向上が見られた。
【００２３】
図４は、図３の各評価片１〜５について、横軸を洗浄液中の微細気泡数の対数とし、縦軸を洗浄性能向上率として表したものである。そして、図４において横軸つまり洗浄液中の微細気泡の濃度をＸ軸とし、縦軸つまり洗浄性能の向上率をＹ軸とした場合において、最小二乗法により算出した近似曲線は、次式（２）で表すことができる。また、この場合の相関係数Ｒ＾２は、０．９０８であった。
Ｙ＝（５．０２×１０＾（−４））Ｘ＾（３．２５）・・・（２）
【００２４】
図４、式（２）、及びその相関係数Ｒ＾２によれば、洗浄液中の微細気泡量の増大に伴って、洗浄性能がほぼ線形的つまりほぼ一次直線的に向上しているのがわかる。すなわち、本試験により、洗浄液中の微細気泡の数と洗浄性能との間には、高い相関性があることがわかった。そして、式（２）によると、洗浄液中の微細気泡の数が１．０×１０＾５個／ｍｌつまりＸ＝５のときに、微細気泡を含まない通常の洗浄液で洗浄を行った場合に比べて洗浄性能が約９．４％向上することが導き出される。また、式（２）によると、洗浄液中の微細気泡の数が１．２６×１０＾５個／ｍｌつまりＸ＝５．１のときに、微細気泡を含まない通常の洗浄液で洗浄を行った場合に比べて洗浄性能が約１０％向上することが導き出される。この結果、洗浄液中に少なくとも１．０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含ませることで、微細気泡を含まない通常の洗浄液で洗浄を行った場合に比べて、約１０％の洗浄性能を向上させることができることがわかった。
【００２５】
ここで、上記試験では、図５及び図６に示す微細気泡発生器１０を用いて、微細気泡水を生成した。微細気泡発生器１０は、例えば合成樹脂製であって、全体として円筒形状に形成されている。微細気泡発生器１０は、絞り部１１、ストレート部１２、及び突出部１３を有している。絞り部１１とストレート部１２とは、連続した１本の流路を形成している。この場合、絞り部１１側が入力側となり、ストレート部１２側が出力側となる。
【００２６】
絞り部１１は、微細気泡発生器１０の入力側から出力側へ向かって内径が縮小する形状、すなわち流路の断面積つまり内径が連続的に徐々に減少するようないわゆる円錐形のテーパ管状に形成されている。ストレート部１２は、流路の断面積つまり内径が変化しない円筒形いわゆるストレート管状に形成されている。
【００２７】
突出部１３は、ストレート部１２の長手方向の途中部分に設けられている。突出部１３は、ストレート部１２において水の通過可能な断面積を局所的に縮小することでストレート部１２を通過する液体中に微細気泡を発生させるためのものである。本実施形態の場合、ストレート部１２には、複数本この場合４本の突出部１３が設けられている。各突出部１３は、先端が尖った棒状の部材で構成され、ストレート部１２の内周面からこのストレート部１２の断面における中心方向へ向かって突出している。各突出部１３は、ストレート部１２の断面の周方向に向かって相互に等間隔に離間した状態で配置されている。
【００２８】
微細気泡発生器１０に対して絞り部１１側から水が流入すると、絞り部１１からストレート部１２にかけて流路断面積が絞られることによって、流体力学のいわゆるベンチュリ効果により流速が高められる。そして、その高速流が突出部１３に衝突することで圧力が急激に低下される。これにより、水中に溶存している空気を微細な気泡として多量に析出させることができる。
【００２９】
微細気泡発生器１０の性能の評価は、微細気泡発生器１０に対して水を１回通過させて微細気泡水を生成した際に、その微細気泡水の単位量例えば１ｍｌあたりに含まれている微細気泡の数とその微細気泡の粒子径ごとの個数分布を計測することによって行われる。なお、本実施形態では、微細気泡発生器１０に対して水を１回のみ通過させて微細気泡水を生成することを、ワンパスと称する。
【００３０】
微細気泡発生器１０の性能の評価は、図７に示すような計測システム２０を用いて行う。計測システム２０は、微細気泡発生器１０と、水槽２１と、循環ポンプ２２と、水槽２１と循環ポンプ２２との間を繋ぐ配管２３、２４とを備えている。微細気泡発生器１０は、循環ポンプ２２の吐出側に接続された配管２３の途中部分つまり循環ポンプ２２から水槽２１へ至る配管２３の途中部分に設けられている。
【００３１】
水槽２１内には所定量例えば１０Ｌの超純水Ｗが貯留されている。循環ポンプ２２は、超純水Ｗを水槽２１と循環ポンプ２２との間で循環させる。その際、微細気泡発生器１０には、循環ポンプ２２の作用により０．１ＭＰａの圧力で超純水Ｗが印加される。これにより、微細気泡発生器１０を通過した超純水Ｗ内に、微細気泡が析出して微細気泡水となる。そして、循環ポンプ２２を所定時間駆動させ、超純水Ｗを循環させて微細気泡発生器１０を複数回通過させることで、水槽２１内の超純水Ｗに含まれる微細気泡の数を増大させた。
【００３２】
本願発明者は、循環ポンプ２２の駆動を開始してから所定の時間例えば約１０分毎に水槽２１内の超純水Ｗをサンプルとして採取した。そして、本願発明者は、採取した各サンプルについて、ナノ粒子解析装置（ＮＡＮＯＳＩＧＨＴ  ＬＭ１０、株式会社島津製作所製）を用いてナノ粒子トラッキング法（粒子軌跡トレース法とも称する）により解析しい、これにより１ｍｌあたりの微細気泡の数を計測した。
【００３３】
また、本願発明者は、超純水Ｗの循環流量と水槽２１内の初期の貯留量とから超純水Ｗの１回の循環に要する時間を算出した。本実施形態の場合、１回の循環に要する時間は約１分である。そして、本願発明者は、１回の循環に要する時間と、サンプルの採取時間とから、各サンプルの採取時までに超純水Ｗが微細気泡発生器１０を通過していた回数を算出した。以下の説明では、このようにして算出された回数、つまり循環ポンプ２２を動作させてから各サンプルの採取時までに超純水Ｗが微細気泡発生器１０を通過したと思われる回数を、通過回数と称する。
【００３４】
図８は、各サンプルについて、通過回数を横軸とし微細気泡の発生量を縦軸としてプロットしたものである。図８の結果によれば、通過回数つまり超純水Ｗの循環回数が増えるほど、超純水Ｗに含まれる微細気泡の量も線形的に増えることがわかった。つまり、超純水Ｗが微細気泡発生器１０を通過する回数が増えるほど、超純水Ｗ中の微細気泡が濃縮されることがわかった。すなわち、図８の結果によれば、微細気泡発生器１０の通過回数つまり超純水Ｗの循環回数と、超純水Ｗに含まれる微細気泡の量とは、一次直線的な相関関係を有することがわかった。
【００３５】
これによれば、水等の液体を微細気泡発生器１０に対して１回通過させた場合に発生する微細気泡の数を、微細気泡発生器１０のワンパスでの性能とすると、そのワンパスでの性能は、次のようにして求められる。すなわち、循環開始後の任意の時点において水槽２１内の超純水Ｗをサンプル採取し、そのサンプル含まれる微細気泡の数を計測する。そして、その計測した微細気泡の数を、サンプル採取時点までの通過回数つまり循環回数で除算することで、微細気泡発生器１０のワンパスでの性能が算出される。このようにして算出された性能つまり微細気泡の数は、一旦濃度を濃くしたうえで通過回数によって平均化されるため、測定装置の分解能や使用する水に含まれる微細気泡以外の微細粒子の影響を極力排除することができ、精度の良い評価結果を得ることができる。
【００３６】
本実施形態において、図８に示す結果を見ると、１０．６回分の循環によって、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり約１．４８×１０＾７個生成されている。また、２０．２回分の循環によって、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり約２．８５×１０＾７個生成されている。そして、２９．８回分の循環によって、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり約３．９５×１０＾７個生成されている。これらの結果から、１回の通過によって、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１．３〜１．４×１０＾６個生成されていたことがわかる。したがって、本実施形態の洗浄方法に用いた微細気泡発生器１０は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡を１ｍｌあたり１．３〜１．４×１０＾６個程度含む微細気泡水を、印加動水圧０．１ＭＰａにおいてワンパスで生成できることがわかった。
【００３７】
また、上記の洗浄性能の試験においては、微細気泡発生器１０に水道水を１回のみ通過させた微細気泡水つまりワンパスで発生させた微細気泡水を、１００％の微細気泡水とした。この１００％の微細気泡水には、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１．３×１０＾６個程度含まれている。そして、この１００％の微細気泡水を水道水で薄めずに原液で用いることで、評価片１に用いる１．３０×１０＾６個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液を得た。また、１００％の微細気泡水を水道水で５０％に薄めることで、評価片２に用いる６．５０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液を得た。
【００３８】
また、１００％の微細気泡水を水道水で２５％に薄めることで、評価片３に用いる３．２５×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液を得た。また、１００％の微細気泡水を水道水で２０％に薄めることで、評価片４に用いる２．６０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液を得た。そして、１００％の微細気泡水を水道水で１２．５％に薄めることで、評価片５に用いる１．６０×１０＾５個／ｍｌの微細気泡を含む洗浄液を得た。
【００３９】
したがって、評価片１〜５に用いる洗浄液は、いずれも微細気泡の粒子径ごとの個数分布のピーク及び割合は同一である。すなわち、評価片１〜５に用いる洗浄液は、上述したように、いずれも粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の粒子径ごとの個数分布の最大ピークが粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内に収まっている。また、評価片１〜５に用いる洗浄液は、上述したように、いずれも粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の数に占める粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内の微細気泡の数の割合が５０％以上となっている。
【００４０】
ここで、一般に微細気泡は、その気泡の粒子径によって次のように分類されている。例えば、粒子径が数μｍから５０μｍ程度つまりマイクロオーダーの気泡は、マイクロバブル又はファインバブルと称されている。これに対し、粒子径が数百ｎｍ〜数十ｎｍ以下つまりナノオーダーの気泡は、ナノバブル又はウルトラファインバブルと称されている。
【００４１】
気泡の粒子径が数百ｎｍ〜数十ｎｍ以下になると、光の波長よりも小さくなるため視認することができなくなり、液体は透明になる。そして、ナノオーダーの微細気泡は、マイクロオーダー以上の気泡に比べて、総界面面積が大きいこと、浮上速度が遅いこと、内部圧力が大きいこと等の特性を有している。例えば、粒子径がマイクロオーダーの気泡は、その浮力によって液体中を急速に上昇し、液体表面で破裂して消滅するため、液体中の滞在時間が比較的短い。一方、粒子径がナノオーダーの微細気泡は、浮力が小さいため液体中での滞在時間が長い。
【００４２】
上記試験では、界面活性剤を溶かした洗浄液中に微細気泡を含ませることで、微細気泡を含まない通常の洗浄液で洗浄を行った場合に比べて洗浄性能を向上させることができることがわかったが、これは、次のような原理であると想定される。すなわち、図９に示すように、通常、界面活性剤３２は、ある濃度以上になると、界面活性剤３２の疎水基同士が集まり、ミセル化して界面活性剤３２の凝集体３３を形成する。この凝集体３３の粒子径は、数１０ｎｍとされている。一方、例えば粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡３１は、その表面が負の電化に帯電して疎水性となっているため、界面活性剤３２の疎水基を引き付ける。
【００４３】
そのため、ミセル化した界面活性剤３２の凝集体３３を含む洗剤を、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡３１を含む微細気泡水に混ぜると、微細気泡３１の表面の疎水性作用によって凝集体３３のエネルギー的安定状態が崩れ、図１０に示すように凝集体３３が崩れて界面活性剤３２の各分子が分散する。そして、分散した界面活性剤３２の各分子は、界面活性剤３２の疎水基と微細気泡３１の疎水性を有する表面との相互作用により、微細気泡３１の表面に吸着する。これにより、洗浄液に含まれる界面活性剤３２は、微細気泡３１に吸着されて複合体３４を形成する。
【００４４】
そして、図１１に示すように、界面活性剤３２と微細気泡３１との複合体３４は、微細気泡３１の浮力等によって洗浄液中の広範囲にわたって拡散される。このため、界面活性剤３２の各分子が、例えば繊維３５に付着した皮脂汚れ成分３６等に接触する確率が大幅に向上する。そして、図１２に示すように、界面活性剤３２と微細気泡３１との複合体３４が汚れ成分３６に近づくと、汚れ成分３６の表面の疎水作用によって界面活性剤３２と微細気泡３１とのエネルギー的安定性が崩れて、微細気泡３１の変形や破裂が生じる。すると、界面活性剤３２の各分子が分離して汚れ成分３６に吸着するとともに、微細気泡３１の破裂による衝撃等によって汚れ成分３６が繊維３５から浮き上がって剥がれ易くなる。
【００４５】
この際、微細気泡３１の破裂の衝撃によって生じた汚れ成分３６と繊維３５との隙間に、界面活性剤３２が入り込み、汚れ成分３６の乳化を促進させる。そして、界面活性剤３２は、汚れ成分３６を取り込んで乳化させることで汚れ成分３６を繊維３５から引き剥がし、これにより洗浄能力を発揮する。このようにして、微細気泡３１は、界面活性剤３２の洗浄能力を引き出しているとされる。
【００４６】
本実施形態の洗浄方法は、例えば図１４に示すように、洗濯機４０に適用することができる。洗濯機４０は、外箱４１、トップカバー４２、水槽４３、回転槽４４、パルセータ４５、モータ４６、注水装置５０、及び微細気泡発生器１０を備えている。洗濯機４０は、回転槽４４の回転軸が鉛直方向を向いたいわゆる縦軸型の洗濯機である。なお、洗濯機は、縦軸型に限られず、回転槽の回転軸が水平又は後方へ向かって下降傾斜した横軸型いわゆるドラム式洗濯機であっても良い。
【００４７】
注水装置５０は、外箱４１の上部にあってトップカバー４２の内部に設けられている。注水装置５０は、第１給水弁５１、第２給水弁５２、第３給水弁５３、接続口５４、注水ケース６０、及び微細気泡発生器１０を有している。すなわち、洗濯機４０において、微細気泡発生器１０は、注水装置５０の構成要素として注水装置５０に組み込まれている。
【００４８】
接続口５４は、図示しないホースを介して水道の蛇口等の給水源に接続される。接続口５４の下流側は複数本に分岐して、各給水弁５１、５２、５３を介して注水ケース６０に接続されている。本実施形態の場合、接続口５４の下流側は３つに分岐し、各給水弁５１、５２、５３を介して注水ケース６０に接続されている。
【００４９】
注水ケース６０は、接続口５４から供給された水を受けて、その受けた水を、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ注水する。注水ケース６０は、引き出し式の洗剤ケース６２及び柔軟剤ケース６３を有している。洗剤ケース６２には、洗剤が投入され、柔軟剤ケース６３には、柔軟剤が投入される。
【００５０】
この構成において、第１給水弁５１が開かれると、図示しない蛇口から接続口５４に供給された水道水は、微細気泡発生器１０を通過して微細気泡を含む微細気泡水となって、注水ケース６０内の洗剤ケース６２に供給される。そして、微細気泡発生器１０を通過して洗剤ケース６２内に供給された微細気泡水は、注水ケース６０の底部に流れ落ち、その後、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ注水される。このとき、洗剤ケース６２内に洗剤が収容されていれば、その洗剤は、洗剤ケース６２内に供給された微細気泡水に溶かされて、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ流し落とされる。
【００５１】
同様に、第２給水弁５２が開かれると、図示しない蛇口から接続口５４に供給された水道水は、注水ケース６０内の洗剤ケース６２に供給される。そして、洗剤ケース６２内に供給された水道水は、注水ケース６０の底部に流れ落ち、その後、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ注水される。このとき、洗剤ケース６２内に洗剤が収容されていれば、その洗剤は、洗剤ケース６２内に供給された水道水に溶かされて、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ流し落とされる。
【００５２】
本実施形態では、第１給水弁５１を開くことで微細気泡発生器１０を通過して供給される微細気泡水と、第２給水弁５２を開くことで微細気泡発生器１０を通過せずに供給される水道水とは、注水ケース６０内又は水槽４３内で混合されて洗濯液となる。この場合、洗濯機４０は、第１給水弁５１と第２給水弁５２との開閉時間やタイミングを調整することで、洗濯液における微細気泡水と水道水との混合割合を調整することができる。これにより、洗濯液に含まれる微細気泡の濃度を任意に調整することができる。
【００５３】
また、第３給水弁５３が開かれると、図示しない蛇口から接続口５４に供給された水道水は、注水ケース６０内の柔軟剤ケース６３に供給される。そして、柔軟剤ケース６３内に供給された水道水は、注水ケース６０の底部に流れ落ち、その後、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ注水される。このとき、柔軟剤ケース６３内に柔軟剤が収容されていれば、その柔軟剤は、柔軟剤ケース６３内に供給された水道水に溶かされて、注水口６１から水槽４３及び回転槽４４内へ流し落とされる。なお、第３給水弁５３の経路に、微細気泡発生器１０を更に設けても良い。
【００５４】
そして、洗濯機４０は、水槽４３及び回転槽４４内に洗濯液を貯留した状態で、モータ４６を駆動させてパルセータ４５を回転させて回転槽４４内の洗濯物を攪拌することで、洗濯動作を行う。この場合、微細気泡発生器１０には、循環水ではなく水道水が印加されている。つまり、本実施形態において、洗濯液に用いる微細気泡水は、水道水を微細気泡発生器１０に１回通過させることで発生させたもの、つまりワンパスで発生させたものである。なお、微細気泡発生器１０は、洗濯機４０内で洗濯液を循環させる循環経路の途中に設けてられても良い。これによれば、洗濯液を微細気泡発生器１０に複数回通過させることで、洗濯液中の微細気泡の濃度を更に高めることができる。
【００５５】
以上説明した実施形態による洗浄方法及び洗濯機４０によれば、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡が１ｍｌあたり１×１０＾５個以上含まれている微細気泡水と、洗剤等の界面活性剤と、を混合させた洗浄液によって洗浄対象を洗浄する。
【００５６】
これによれば、微細気泡の数及び粒子径を界面活性剤による洗浄に適したものにすることができる。これにより、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を十分に引き出すことができ、その結果、微細気泡を含んでいない洗浄液で洗浄する場合に比べて、洗浄効率を向上させることができる。
【００５７】
微細気泡は、表面に負の電荷を帯びている。そして、微細気泡の粒子径つまり粒子径が小さくなるほど、微細気泡の表面の負電荷は大きくなるとされている。そのため、微細気泡は、粒子径が小さくなるほど界面活性剤を吸着し易くなり、その結果、界面活性剤との集合体を形成し易くなる。しかしながら、微細気泡の粒子径が小さくなると、微細気泡の表面積が小さくなるため、１つの微細気泡が吸着できる界面活性剤の量が少なくなる。
【００５８】
これに対し、本実施形態の洗浄方法及び洗濯機４０に用いる微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の粒子径ごとの個数分布の最大ピークが粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内にある。これによれば、微細気泡の電気的特性による界面活性剤の吸着能力と、微細気泡のサイズによる界面活性剤の吸着量とを、適切な状態にすることができる。その結果、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を更に効果的に引き出すことができる。
【００５９】
また、本実施形態の洗浄方法及び洗濯機４０に用いる微細気泡水は、粒子径５００ｎｍ以下の微細気泡の数に占める粒子径１００ｎｍ±３０ｎｍの範囲内の微細気泡の数の割合が５０％以上となっている。これによっても、微細気泡の電気的特性による界面活性剤の吸着能力と、微細気泡のサイズによる界面活性剤の吸着量とを、更に適切な状態にすることができる。その結果、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を更に効果的に引き出すことができる。
【００６０】
また、実施形態による洗浄方法及び洗濯機４０に用いられる微細気泡水は、水道水を微細気泡発生器１０に１回通過させることで発生させたものである。これによれば、微細気泡発生器１０に水道水を複数回通過させて微細気泡水を生成するものに比べて、微細気泡水の供給時間を短くすることができる。その結果、洗浄時間を短縮することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態の洗浄方法は、洗濯機４０に限られず、例えば食器洗浄機や便器にも適用することができる。
上記実施形態の洗浄方法を食器洗浄機に適用する場合、食器洗浄機は、例えば上述した微細気泡発生器１０を通して生成された微細気泡水を用いて、洗浄対象である食器を洗浄する。この場合、微細気泡発生器１０は、水道から食器洗浄機内に水道水を供給するための給水経路や、食器洗浄機内に給水された水を循環させる循環経路の途中に設ければ良い。これにより、食器洗浄機内に、微細気泡発生器１０を通って微細気泡を含んだ微細気泡水が供給される。そして、食器洗浄機内において、微細気泡水と食器用洗剤とが混合することで、上述したように、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を効果的に引き出すことができる。
【００６２】
また、上記実施形態の洗浄方法を便器に適用する場合、便器は、例えば上述した微細気泡発生器１０を通して生成された微細気泡水を用いて、洗浄対象である便器内を洗浄する。この場合、微細気泡発生器１０は、水道から便器内に水道水を供給するための給水経路の途中に設ければ良い。これにより、便器内に、微細気泡発生器１０を通って微細気泡を含んだ微細気泡水が供給される。そして、便器内において、例えばユーザが便器内を掃除する際に便器内に投入した洗剤と、便器内に供給された微細気泡水とが混合することで、上述したように、微細気泡と界面活性剤との相互作用による効果を効果的に引き出すことができる。この場合、便器は、便器内に微細気泡水と共に洗剤を自動で供給する機構を備えていても良い。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
図面中、３１は微細気泡、３２は界面活性剤、４０は洗濯機、を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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