(57)【要約】【課題】高容量のポンプを用いることなく、微細気泡が十分に混入した洗浄液の生成方法を提供する。【解決手段】微細気泡が混入した洗浄液を生成する洗浄液生成方法であって、洗浄液の原液である原水に圧縮空気を混入させる工程と、圧縮空気が混入した原水を昇圧ポンプ１２にて昇圧する工程と、昇圧後の原水を圧力調整弁１５によって微細気泡が混入した洗浄液へ遷移させる工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡が混入した洗浄液を生成する洗浄液生成方法であって、
前記洗浄液の原液に気体を混入させる工程と、
前記気体が混入した前記原液を昇圧する工程と、
昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程と、を有することを特徴とする洗浄液生成方法。
【請求項２】
前記原液を圧送ポンプによって圧送する工程を更に有し、
前記原液に気体を混入させる工程では、前記原液を圧送する際の流路中、前記圧送ポンプよりも下流側に位置する混入箇所にて、該混入箇所における前記原液の圧力よりも高い圧力で気体を前記原液に混入させることを特徴とする請求項１に記載の洗浄液生成方法。
【請求項３】
昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程では、昇圧後の前記原液が流れる流路中に設けられた圧力調整機構にて昇圧後の前記原液の圧力を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄液生成方法。
【請求項４】
微細気泡が混入した洗浄液を用いて洗浄する洗浄方法であって、
前記洗浄液の原液に気体を混入させる工程と、
前記気体が混入した前記原液を昇圧する工程と、
昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程と、
前記微細気泡が混入した前記洗浄液を洗浄対象物に向けて送液する工程と、を有することを特徴とする洗浄方法。
【請求項５】
微細気泡が混入した洗浄液を生成する洗浄液生成設備であって、
前記洗浄液の原液に気体を混入させる気体混入部と、
前記気体が混入した前記原液を昇圧する昇圧部と、
昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる遷移部と、を有することを特徴とする洗浄液生成設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄液生成方法、洗浄方法及び洗浄液生成設備に係り、特に、微細気泡が混入した洗浄液の生成方法及び当該洗浄液を用いた洗浄方法、並びに当該洗浄液の生成設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料製造設備や食品製造設備を洗浄する方式として、分解洗浄（Cleaning Out Place：ＣＯＰ）と定置洗浄（Cleaning In Place：ＣＩＰ、以下「ＣＩＰ」という。）がある。分解洗浄は、当該設備を分解した後、各部品ごと又は各部分ごとに洗浄する方式である。他方、定置洗浄は、設備を分解することなく洗浄する方式であり、当該設備に洗浄機構を組み込むことにより行われる他、特に飲料製造設備等においては、外部から高圧の洗浄液を配管内に通水することで洗浄が行われている。ＣＩＰにおいて微細気泡（マイクロバブル）が混入した洗浄液が用いられていること、及び、微細気泡が混入した洗浄液の生成方法及び当該洗浄液を用いた洗浄方法は、既に知られており、その一例として特許文献１に記載の技術が挙げられる。特許文献１には、微細気泡発生装置によって液体流体中に微細気泡を発生させること、及び、微細気泡が混入した液体流体によって洗浄を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＣＩＰにおいて、微細気泡が混入した洗浄液による洗浄効率は、洗浄液を送液する際の流速に依存する。つまり、同じ流速で洗浄液を送液する場合には、微細気泡をより多く含むほど、洗浄効率を維持しながら、洗浄に必要な液量を削減することが可能となる。洗浄液における気泡量を増やすためには、気体を高い圧力で導入する必要がある。このため、気体を洗浄液の原液に混入させるにあたり、比較的高い性能のポンプを用いて洗浄液の原液の圧力を上げることが必要になる。
【０００５】
しかしながら、一般の工場において導入されている標準的な圧縮空気供給ポンプは、その規格容量が０．７ｋＰａ程度であるため、実際の気体導入部における圧縮空気の導入圧力は０．４〜０．５ｋＰａ程度にしかならず、現実的には十分な気泡量を得ることができなかった。高容量のポンプを用いることも考えられるが、導入コストが嵩んでしまうという課題がある。また、液圧を所定圧まで上げたとしても、気体を混入するまでの間に圧力損失等によって液圧が幾分低下する可能性がある。このような場合、気体が十分に取り込めなくなる結果、洗浄液における気泡量が十分に得られなくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量のポンプを用いることなく、微細気泡が十分に混入した洗浄液の生成方法及び生成設備を提供することにある。また、本発明の他の目的は、洗浄液による洗浄の効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明の洗浄液生成方法によれば、微細気泡が混入した洗浄液を生成する洗浄液生成方法であって、（Ａ）前記洗浄液の原液に気体を混入させる工程と、（Ｂ）前記気体が混入した前記原液を昇圧する工程と、（Ｃ）昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程と、を有することにより解決される。
【０００８】
本発明の洗浄液生成方法であれば、洗浄液の原液に気体を混入させてから当該原液を昇圧する。このような方法であれば、洗浄液の原液を昇圧させてから気体を混入させる場合に比べて、より高い圧力の気体混合液（気体が混入した洗浄液原液）が得られるようになる。この結果、より多くの微細気泡が混入した洗浄液を生成することが可能となる。
【０００９】
また、上記の構成において、前記原液を圧送ポンプによって圧送する工程を更に有し、
前記原液に気体を混入させる工程では、前記原液を圧送する際の流路中、前記圧送ポンプよりも下流側に位置する混入箇所にて、該混入箇所における前記原液の圧力よりも高い圧力で気体を前記原液に混入させると好適である。
上記の構成であれば、洗浄液の原液に気体を混入させる際に適切に混入させることが可能となる。
【００１０】
また、上記の構成において、昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程では、昇圧後の前記原液が流れる流路中に設けられた圧力調整機構にて昇圧後の前記原液の圧力を調整すると尚好適である。
上記の構成であれば、昇圧した気体混合液（気体が混入した洗浄液原液）を微細気泡が混入した洗浄液へ適切に遷移させることが可能となる。
【００１１】
また、前述の課題は、本発明の洗浄方法によれば、微細気泡が混入した洗浄液を用いて洗浄する洗浄方法であって、（Ａ）前記洗浄液の原液に気体を混入させる工程と、（Ｂ）前記気体が混入した前記原液を昇圧する工程と、（Ｃ）昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる工程と、（Ｄ）前記微細気泡が混入した前記洗浄液を洗浄対象物に向けて送液する工程と、を有することにより解決される。
上述した方法によって生成される洗浄液は、より多くの微細気泡を含むようになる。そのような洗浄液を用いることにより、より効率よく洗浄を行うことが可能となる。
【００１２】
また、前述の課題は、本発明の洗浄液生成設備によれば、微細気泡が混入した洗浄液を生成する洗浄液生成設備であって、（Ａ）前記洗浄液の原液に気体を混入させる気体混入部と、（Ｂ）前記気体が混入した前記原液を昇圧する昇圧部と、（Ｃ）昇圧後の前記原液を前記微細気泡が混入した前記洗浄液へ遷移させる遷移部と、を有することにより解決される。
本発明の洗浄液生成設備であれば、より多くの微細気泡が混入した洗浄液を生成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高容量のポンプを用いることなく、より多くの微細気泡が混入した洗浄液を生成することが可能となる。また、上記の洗浄液を用いることにより、より効率よく洗浄を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る洗浄液生成設備の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜＜本発明の一実施形態に係る構成＞＞
以下、本発明の一実施形態（本実施形態）について図１を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００１６】
本実施形態に係る洗浄液生成設備、これを用いた洗浄液生成方法、及び、生成された洗浄液を用いた洗浄方法は、例えば、食品、清涼飲料水、化学製品等の生産現場における配管や当該配管に接続された機器の定置洗浄（ＣＩＰ）に用いられる。
【００１７】
本実施形態では、洗浄液として、微細気泡が混入した水（以下、洗浄水）を生成することとする。すなわち、本実施形態では、水（原水）を洗浄液の原液として利用する。なお、これに限定されるものではなく、水以外の液体、または水に何らかの物質を付加した液体を洗浄液の原液として利用してもよい。
【００１８】
洗浄液生成設備（以下、本設備Ｓ）の構成について説明すると、本設備Ｓは、図１に示すように、原水を貯蔵したタンク１から洗浄対象物Ｘ（洗浄対象の機器や配管）に向かって敷設された流路中で洗浄水を生成するものである。流路中を洗浄対象物Ｘに到達した洗浄水がその内部を流れることで洗浄対象物Ｘ内が洗浄される。
【００１９】
タンク１から、洗浄対象となる流路領域（以下「洗浄対象物Ｘ」という。）まで連続的に敷設された流路は、タンク１から給水ポンプ４までの間を水平方向に延びる流路（以下、第一流路２）と、給水ポンプ４から昇圧ポンプ１２までの間を鉛直方向に延びる流路（以下、第二流路５）と、昇圧ポンプ１２から洗浄対象物Ｘまでの間を鉛直方向及び垂直方向に延びる流路（以下、第三流路１３）とを備えている。なお、各流路は、パイプによって構成されており、流路内の液体、すなわち、原水や洗浄水は、洗浄対象物Ｘ内を流れて洗浄対象物Ｘの外へ排出されるまで大気と接触しない。
【００２０】
また、各流路には、それぞれ開閉弁３、６、１７が設けられている。第一流路２内に設置された開閉弁３は、本装置Ｓの稼働中、開状態で維持される。
【００２１】
給水ポンプ４は、圧送ポンプであり、タンク１中の原水を第一流路２を介して吸引し所定の吐出圧にて吐出する。給水ポンプ４から吐出された原水は、第二流路５を通じて圧送されることになる。なお、給水ポンプ４は、例えば渦流ポンプからなり、その流量（吐出量）が制御可能となるように構成されている。また、給水ポンプ４によって吐出される原水の流量や吐出圧は、給水ポンプ４の吐出口の下流側（二次側）に設けられた開閉弁６の開度によって調整することが可能である。なお、原水の流量や吐出圧については、第二流路５において開閉弁６の二次側に設置された流量計７及び圧力計８を通じて確認することが可能である。
【００２２】
また、第二流路５において開閉弁６と昇圧ポンプ１２との間に位置する箇所（本実施形態では、流量計７及び圧力計８よりも下流側の位置であって、図１中、記号Ｔが付された継手部分）には、気体としての圧縮空気が流れる送気路１０が連結されている。この継手部分Ｔは、送気路１０内を流れてきた圧縮空気が原水に混入される混入箇所に相当する。つまり、圧縮空気は、送気路１０内を流れて上記の混入箇所Ｔにて原水に混入される。なお、封入される気体については、圧縮空気に限定されるものではなく、空気以外の他の気体（例えば、窒素ガス等）であってもよい。本実施形態では、給水ポンプ４の上流側（一次側）に圧縮空気を導入するものではないため、給水ポンプ４がキャビテーションに起因した運転不良を起こすことはない。また、昇圧ポンプ１２の上流側（一次側）の原水は給水ポンプ４によって加圧されているため、昇圧ポンプ１２にはある程度以上の押込み圧力が作用し、大気圧以下となることがないため、継手部分Ｔにおいて高い圧力で圧縮空気を導入しても昇圧ポンプ１２がキャビテーションに起因した運転不良を起こすことはない。
【００２３】
ちなみに、圧縮空気は、圧縮空気源９から供給される。この圧縮空気源９は、第二流路５とともに本発明の「気体混入部」として機能しており、例えば、コンプレッサ、レシーバタンク若しくはガスボンベによって構成されている。なお、送気路１０には開閉弁１１が設けられており、本設備Ｓの稼働中、所定の開度にて維持されている。
【００２４】
また、上記の混入箇所Ｔでは、圧縮空気の圧力が原水の圧力を上回っている。換言すると、圧縮空気源９は、混入箇所Ｔにおける圧縮空気の圧力が同地点における原水の圧力を超えるように圧縮空気を供給する。この結果、混入箇所Ｔでは、同時点における原水の圧力よりも高い圧力で圧縮空気が原水に混入されることになる。なお、混入箇所Ｔにおける原水及び圧縮空気のそれぞれの圧力については、開閉弁６、１１の開度によって調整可能である。
【００２５】
昇圧ポンプ１２は、本発明の「昇圧部」として機能し、圧縮空気が混入した原水（以下、空気混入水）を吸引して所定の圧力まで昇圧する。この昇圧ポンプ１２によって昇圧されることで、空気混入水中の液相の圧力を、気相（圧縮空気）を十分に溶解させるのに必要な圧力へ調整することが可能である。なお、昇圧ポンプ１２は、例えば渦流ポンプからなり、その吐出圧が制御可能となるように構成されている。なお、昇圧ポンプ１２の吐出圧については、昇圧ポンプ１２の二次側に設置された圧力計１４を通じて確認することが可能である。本実施例では、昇圧ポンプ１２の上流側において原水に圧縮空気を導入し、その後、昇圧ポンプ１２により加圧しているため、圧縮空気供給ポンプの容量を特に大きくする必要はなく、一般の工場において導入されている標準的な、規格容量が０．７ｋＰａ程度のポンプをそのまま利用することができる。
【００２６】
また、第三流路１３には圧力調整弁１５が設置されている。この圧力調整弁１５は、圧力調整機構の一例であり、本発明の「遷移部」として機能している。具体的に説明すると、圧力調整弁１５は、第三流路１３において昇圧ポンプ１２よりも幾分下流側に位置している。そして、昇圧ポンプ１２によって昇圧された空気混入水が圧力調整弁１５内を通過すると、空気混入水中の液相の圧力が低下する。これにより、液相中に溶解していた空気（圧縮空気）が液相外へ放出される。この際、圧縮空気が微細気泡として放出される。以上のように、圧力調整弁１５の圧力調整がなされることで、昇圧された空気混入水は、微細気泡が混入した洗浄水へと遷移する。
【００２７】
圧力調整弁１５による圧力調整量は、その後に洗浄水を洗浄対象物Ｘまで適切な流速にて圧送し、かつ、十分な気泡量を確保するのに必要な圧力となるように設定されている。調整後の圧力については、第三流路１３において圧力調整弁１５の二次側に設置された圧力計１６を通じて確認することが可能である。
【００２８】
なお、本実施形態では、遷移部として圧力調整弁１５を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、分散器（具体的には、静的な分散器）を用いてもよい。
【００２９】
次に、本設備Ｓによって実現される洗浄水生成方法、及び、生成された洗浄水を用いた洗浄方法について説明する。先ず、タンク１内の原水が第一流路２を通じて給水ポンプ４へ送られ、給水ポンプ４が所定の吐出圧にて原水を吐出する。これにより、原水が第二流路５内を所定の流量にて圧送されるようになる。
【００３０】
そして、第二流路５内で原水が圧送されている期間中、第二流路５中の混入箇所Ｔにて原水に圧縮空気源９からの圧縮空気を混入させる。この際、混入箇所Ｔにおける原水の圧力よりも高い圧力にて圧縮空気を原水に混入させる。これにより、第二流路５中、混入箇所Ｔよりも下流側に位置する範囲では、圧縮空気が混入した原水（すなわち、空気混入水）が圧送されるようになる。
【００３１】
その後、空気混入水は、昇圧ポンプ１２に吸い込まれて所定の圧力まで昇圧される。ちなみに、本実施形態では、圧力計１４が示すゲージ圧が０．８〜１．０ＭＰａとなるように昇圧することとしているが、昇圧後の圧力については、圧縮空気を液中に十分に溶解させるのに必要な圧力となっていればよく、特に限定されるものではない。
【００３２】
昇圧された空気混入水は、昇圧ポンプ１２から吐出されて第三流路１３内を流れるようになり、第三流路１３の途中位置で圧力調整弁１５内を通過する。この圧力調整弁１５によって空気混入水の圧力が調整されることにより、空気混入水中の溶存空気が微細気泡として放出されるようになる。つまり、昇圧された空気混入水が、微細気泡が混入した洗浄水に遷移する。
【００３３】
その後、微細気泡が混入した洗浄水は、引き続き第三流路１３内を流れて洗浄対象物Ｘまで圧送される。そして、洗浄水が洗浄対象物Ｘ内を流れることにより洗浄対象物Ｘ（厳密には洗浄対象物Ｘの内壁）が洗浄されるようになる。そして、本実施形態では、洗浄水における微細気泡の混入量が従来の混入量よりも多くなっているため（例えば、「気相／（液相＋気相）」の値を２０％程度とすることができた。）、より少ない水量にて効率よく洗浄対象物Ｘを洗浄することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  タンク
２  第一流路
３  開閉弁
４  給水ポンプ（圧送ポンプ）
５  第二流路
６  開閉弁
７  流量計
８  圧力計
９  圧縮空気源（気体混入部）
１０  送気路
１１  開閉弁
１２  昇圧ポンプ（昇圧部）
１３  第三流路
１４  圧力計
１５  圧力調整弁（圧力調整機構、遷移部）
１６  圧力計
１７  開閉弁
Ｓ  本設備（洗浄液生成設備）
Ｘ  洗浄対象物
【図１】
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