(57)【要約】【課題】高圧で洗浄を行なう必要がなく、洗浄の対象物が限定されるようなことがないと共に、異物が混入しても詰まるようなことなく気体溶解液の減圧を行なうことができ、気泡の発生を防止して高い洗浄効果で洗浄を行なうことができる洗浄装置を提供する。【解決手段】液体を圧送する加圧部１。液体に気体を注入する気体注入部２。気体を注入された液体が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体に気体を溶解させる加圧溶解部３。加圧溶解部３で気体を溶解させた気体溶解液の圧力を、気体溶解液の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４。減圧部４で減圧された気体溶解液を吐出する吐出部１２。これら備え、加圧部１、気体注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４に気体溶解液を連続的に供給し、吐出部１２から気泡の発生のない気体溶解液を連続的に吐出させるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を圧送する加圧部と、液体に気体を注入する気体注入部と、気体を注入された液体が加圧部で圧送されることによる加圧で液体に気体を溶解させる加圧溶解部と、加圧溶解部で気体を溶解させた気体溶解液の圧力を、気体溶解液の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部と、減圧部で減圧された気体溶解液を吐出する吐出部と、を備え、加圧部、気体注入部、加圧溶解部の各部を連続的に運転させて、減圧部に気体溶解液を連続的に供給し、吐出部から気泡の発生のない気体溶解液を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とする気体溶解液を用いた洗浄装置。
【請求項２】
加圧溶解部で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
減圧部を、加圧溶解部から気体溶解液を送り出す流路に設けられ、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
減圧部を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整で気体溶解液の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部から気体溶解液を送り出す流路で構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項５】
減圧部は、一つの流路で形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の洗浄装置。
【請求項６】
加圧溶解部から気体溶解液を送り出す流路の圧力損失とこの流路に付加した延長流路の圧力損失の和が、加圧部で圧送される液体と気体の押し込み圧によって加圧溶解部内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路を付加して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
気体注入部に余剰気体排出部を連結部で連結して成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項８】
加圧部を、気体注入部に水を圧送する水道配管で形成して成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに１項に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工での部品洗浄、外壁や車の洗浄、浴槽や便器等住宅分野での洗浄、食品や衣服の洗浄など、洗浄一般に用いられる洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗浄装置として、水などの液体と空気などの気体とを混合して被洗浄物に噴射させるようにしたものが従来から種々提供されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、液体と圧縮気体とをノズルに供給し、圧縮気体の流れで液体を吸い込むと共に液体を分散させた液滴を形成し、この液滴をノズルの先端の噴射口から被洗浄物に噴射させることによって、洗浄を行なうようにした洗浄装置が提案されている。
【０００４】
また特許文献２には、高圧の液体と高圧の気体をノズルに供給し、この高圧の気体と液体を混合して形成した液体ミストをノズルの先端の噴出口から被洗浄物に噴射させることによって、洗浄を行なうようにした洗浄装置が提案されている。
【０００５】
しかし、上記の特許文献１，２のものはいずれも、液体と気体の混合液を高圧で被洗浄物に噴射して洗浄を行なうものであり、被洗浄物には高圧が作用することになる。従って、被洗浄物の種類によっては表面に傷が付くことがあり、洗浄の対象物が限定されるという問題があった。また高圧で作動させるために、動力費が高くなってランニングコストが高額になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明者等は、水などの液体に気体を加圧して溶解することによって、高濃度に気体を溶解させた気体溶解液を調製し、この気体溶解液を洗浄液として使用することを検討している。このような高濃度で気体が溶解した気体溶解液を被洗浄物に吐出すると、被洗浄物の表面において気体溶解液から溶解気体が析出するキャビテーションによって、汚れ物質を被洗浄物から剥離して除去することができるものであり、洗浄液を高圧で被洗浄物に噴射するような必要なく、高い洗浄効果で洗浄を行なうことができるものである。
【０００７】
しかしこのように加圧して気体を高濃度で溶解させた気体溶解液を吐出する際に、圧力の急激な低下で液体中に気泡が発生し、気体溶解量が減少して洗浄効果が低下するという問題がある。このような問題に対して、気体を高濃度で溶解させた気体溶解液を、液体中に気泡が発生しない状態で吐出することができるようにした技術も提案されている。
【０００８】
例えば特許文献３では、水などの溶媒にオゾンを混合して加圧することによって溶解させた後、オゾン溶解液を細路に層流状態で通して減圧することによって、オゾンの気泡が発生しない状態でオゾン溶解液を吐出させるようにしている。しかし特許文献３においてこの細路は、直径０．５ｍｍ程度の細管の集合体からなるものであり、洗浄液の種類や、異物の混入によって、細路の詰まりで清掃等のメンテナンスの手間がかかるという問題があった。
【０００９】
また特許文献４では、水中に処理ガスを溶存させたガス富化流体を、複数の流体通路を有するノズルを通して減圧することによって、気泡が発生しない状態でガス富化流体を吐出させるようにしている。しかし特許文献４において流体通路は、内径約１５０乃至４５０μｍの毛細管などからなるものであり、上記と同様に流体通路に詰りが発生し易いという問題があった。
【００１０】
また特許文献５は、液体を圧縮してキャビテーション核を除去した後に、液体とガスを圧縮してガス過飽和液体を形成し、ガス過飽和液体を送出系統を通して噴射させるようにしたものであり、キャビテーション核を除去しておくことによって、気泡が発生しない状態でガス過飽和液体を送出系統を通して噴射できるようにしたものである。しかし特許文献５では、このように液体を圧縮してキャビテーション核を除去するために、小さな毛管流路を使用するようにしており、上記と同様に毛管流路に詰りが発生し易いという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−３２７８３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８７７０７号公報
【特許文献３】特開２０００−３３４２８３号公報
【特許文献４】特表２００４−５０５７５２号公報
【特許文献５】特表平１０−５０７４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高圧で洗浄を行なう必要がなく、洗浄の対象物が限定されるようなことがないと共にランニングコストが安価になり、さらに異物が混入等しても詰まるようなことなく気体溶解液の減圧を行なうことができ、気泡の発生を防止して高い洗浄効果で洗浄を行なうことができる洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る洗浄装置は、液体を圧送する加圧部１と、液体に気体を注入する気体注入部２と、気体を注入された液体が加圧部１で圧送されることによる加圧で液体に気体を溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３で気体を溶解させた気体溶解液の圧力を、気体溶解液の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４と、減圧部４で減圧された気体溶解液を吐出する吐出部１２と、を備え、加圧部１、気体注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４に気体溶解液を連続的に供給し、吐出部１２から気泡の発生のない気体溶解液を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、液体に気体を加圧溶解させると共に、液中に気泡を発生させず高濃度に気体が溶解した気体溶解液を、吐出部１２から洗浄液として被洗浄物に吐出することによって、被洗浄物の表面において気体溶解液から溶解気体が析出するキャビテーションで、汚れ物質を被洗浄物から剥離して除去することができるものであり、洗浄液を高圧で被洗浄物に噴射するような必要なく、高い洗浄効果で洗浄を行なうことができるものである。また気体を溶解した気体溶解液を減圧部４で減圧した後に吐出するため、吐出の際に気体溶解液に気泡が発生することを防止して、高い洗浄効果で洗浄を行なうことができるものである。そしてこの減圧部４は気体溶解液の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、細い流路などで形成する必要なく比較的太い流路などで形成することができるものであり、異物等が混入しても詰まるようなことなく気体溶解液の減圧を行なうことができるものである。さらにこのような減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れる気体溶解液のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。
【００１４】
また請求項２の発明は、請求項１において、加圧溶解部３で液体に溶解しない余剰気体を排出する余剰気体排出部５を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明によれば、気体の溶解飽和量以上の溶解できない余剰気体を加圧溶解部３から排出することによって、加圧溶解部３内の気体と液体の比率が余剰気体の残留で変わるようなことがなく安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体の溶解効率を高く維持することができるものである。
【００１６】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、減圧部４を、加圧溶解部３から気体溶解液を送り出す流路６に設けられ、気体溶解液の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明によれば、圧力調整弁７による圧力調整で気体溶解液の圧力を下げることができ、加圧溶解部３における圧力に応じて圧力調整弁７で減圧調整することによって、気体溶解液に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。
【００１８】
また請求項４の発明は、請求項１又は２において、減圧部４を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整で気体溶解液の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部３から気体溶解液を送り出す流路６で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１９】
この発明によれば、加圧溶解部３から気体溶解液を送り出す流路６の流路断面積と流路長によって、気体溶解液の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
【００２０】
また請求項５の発明は、請求項３又は４において、減圧部４は、一つの流路で形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
この発明によれば、複数の流路を設けて減圧部４を形成する場合のような、装置構成が複雑になることがないものである。
【００２２】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、加圧溶解部３から気体溶解液を送り出す流路６の圧力損失とこの流路６に付加した延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される液体と気体の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加して成ることを特徴とするものある。
【００２３】
この発明によれば、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の圧力を確保することができ、この圧力で液体に気体を溶解させることができるものである。
【００２４】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、気体注入部２に余剰気体排出部５を連結部１０で連結して成ることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明によれば、加圧溶解部３で液体に溶解しない余剰気体を気体注入部２で再度液体に混合することができ、余剰気体を大気に放出して捨てる必要がなくなるものである。
【００２６】
また請求項８の発明は、加圧部１を、気体注入部２に水を圧送する水道配管１１で形成して成ることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明によれば、所定の圧力で水道水が供給される水道配管１１を利用して気体注入部２に水を圧送することができ、気体注入部２に水を圧送するための動力が不要になるものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、高濃度に気体が溶解した気体溶解液を洗浄液として用いて高い洗浄効果で洗浄を行なうことができ、洗浄液を高圧で被洗浄物に噴射するような必要がないものであり、洗浄の対象物が限定されるようなことがなくなると共に、ランニングコストが安価になるものである。また吐出の際に気体溶解液に気泡が発生することを防止して、高い洗浄効果で洗浄を行なうことができるものである。さらに減圧部４は気体溶解液の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、細い流路などで形成する必要なく比較的太い流路などで形成することができるものであり、異物が混入しても詰まるようなことなく気体溶解液の減圧を行なうことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３の流出側と流入側にそれぞれ配管で形成される流路１５，６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に、他端を水などの液体１６を貯留する液体槽１７に接続してあり、この流路１５の途中に加圧部１が設けてある。加圧部１は、例えば、液体槽１７から液体１６を吸い上げて加圧溶解部３に圧送するポンプ１８などで形成されるものである。
【００３１】
またこの流入側の流路１５に気体注入部２が接続してある。気体注入部２は気体を流路１５に供給して注入するためのものであり、例えば気体として空気を供給する場合には、一端を大気中に開放させた管体の他端を流路１５に接続して気体注入部２を形成するようにしてある。あるいは気体として酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、オゾン等を供給する場合には、これらの気体を封入したボンベなどを流路１５に接続して気体注入部２を形成するようにしてある。流路１５への気体注入部２の接続位置は、加圧溶解部３より上流側の位置であればよく、図１のように加圧部１より上流側の流路１５に接続するようにしても、あるいは加圧部１より下流側の流路１５に接続するようにしてもいずれでもよい。
【００３２】
一方、流出側の流路６は一端を加圧溶解部３に接続し、他端には吐出部１２が設けてある。またこの流路６には減圧部４が設けてある。さらに加圧溶解部３には余剰気体排出部５が設けてある。余剰気体排出部５は、例えば、一端を大気に開放した管体を、加圧溶解部３内の気圧が所定の圧力以上になると開口するガス抜き弁などを介して加圧溶解部３に接続することによって、形成してある。
【００３３】
上記のように形成される洗浄装置にあって、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させ、液体槽１７から液体を吸い上げ、流路１５を通して加圧溶解部３へ液体を圧送して供給する。このように流路１５内を液体が流れる際に、気体注入部２から気体が流路１５内に吸引されて液体に気体が注入される。そしてこのように気体が注入された液体を加圧部１で加圧溶解部３へ圧送して送り込むことによって、この圧送による押し込み力で加圧溶解部３内において液体と気体に圧力が加わって高圧になる。このように加圧溶解部３内で液体と気体を加圧することによって、液体に気体を効率高く飽和量以上に溶解させることができ、液体に気体が高濃度で溶解した気体溶解液を得ることができるものである。図１２は本発明の洗浄装置を用いて、０．５ＭＰａの圧力で空気を水に溶解させる場合の、水温と溶存酸素濃度（ＤＯ）との関係を示すグラフである。このグラフにみられるように、水温２７℃の水に空気を混合して加圧溶解部３内で０．５ＭＰａの圧力を加圧すると、溶存酸素濃度３５ｍｇ／Ｌの高濃度酸素溶解水を造ることができるものである。
【００３４】
また、上記のように加圧溶解部３内において液体と気体を加圧して強制的に効率良く溶解させ、高濃度で気体が溶解した気体溶解液を短時間で生成することができるため、加圧溶解部３内で生成された気体溶解液を流路６を通して送り出しながら、加圧溶解部３内で液体に気体を溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３をタンクのような容積の大きなもので形成する必要がなくなるものであり、装置規模を小さくして装置のコストを低減することが可能になるものである。
【００３５】
ここで、気体の全量が液体に溶解しないと、加圧溶解部３内で液体に溶解しない余剰気体が生じるが、加圧溶解部３に余剰気体排出部５を設け、気体の溶解飽和量以上の溶解できない余剰気体を加圧溶解部３から排出することによって、加圧溶解部３内の気体と液体の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、気体の溶解効率を高く維持することができるものである。
【００３６】
そして、上記のように加圧溶解部３で生成された気体溶解液は、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内で気体溶解液は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下にある外部に排出されると、急激な圧力低下によって、気体溶解液中に気泡が発生するおそれがあり、気体溶解量が減少し、またキャビテーションが発生することがある。このために本発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態の気体溶解液を流路６を通して送り出す際に、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。すなわち、加圧溶解部３内で加圧された状態の気体溶解液を流路６を通して吐出する際に、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に、吐出部１２から吐出するようにしてある。
【００３７】
ここで、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度の気体溶解液について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、気体溶解液が流入側する側から流出側に向かって、気体溶解液の圧力を段階的に、あるいは連続的に、順次大気圧まで減圧できるように設定してある。従って、加圧溶解部３内で加圧された気体溶解液を減圧部４において気泡が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に吐出することによって、気体溶解液に気泡が発生することなく吐出部１２から気体溶解液を吐出することができるものであり、加圧溶解部３で飽和量以上に気体が溶解された気体溶解液を、安定した高濃度の状態のまま吐出部１２から洗浄液として吐出して利用することが可能になるものである。
【００３８】
そしてこのように高濃度に気体が溶解した気体溶解液２６を被洗浄物２７の表面に吐出すると、被洗浄物２７に付着する汚れ２８の微細な凹凸表面で図１（ｂ）に示すように、気体溶解液２６に溶解している気体が数μｍの微細気泡２９として析出するキャビテーションが発生し、このキャビテーションによる微細気泡２９が汚れ２８の物質を吸着して、微細気泡２９の流れとともに汚れ２８が被洗浄物３の表面から剥がされるものであり、高い洗浄効果で洗浄を行なうことができるものである。特に、数μｍの微細気泡２９で汚れを吸着して除去するため、微小な汚れ２８をも容易に除去することが可能になるものである。
【００３９】
このように本発明の洗浄装置による洗浄は、高濃度に気体が溶解した気体溶解液２６によるキャビテーションの作用で行なわれるものであり、高圧で洗浄液を噴射して洗浄を行なうような必要はない。従って被洗浄物２７を傷付けるようなおそれなく洗浄を行なうことができるものであり、洗浄の対象物が限定されるようなことがないものである。また液体に気体を溶解させる際の圧力は０．５ＭＰａ程度でよく、高圧で洗浄液を噴射させる必要もないので、動力費が安くて済み、ランニングコストを安価にすることができるものである。
【００４０】
ここで、本発明の洗浄装置による洗浄の試験結果を図２に示す。試験は、被洗浄物としてアクリル板を用い、アクリル板の表面にアカデミアナッツオイルによって油汚れを付着させ、通常の水を吐出させた場合と、水に酸素を溶解させた気体溶解液を吐出させた場合とで行なった（水温はいずれも２５℃、吐出水量は同じ）。そして図２は汚れの除去率と洗浄時間との関係を示すものであり、６０秒の洗浄時間で、通常の水では汚れの除去率は約６０％であるのに対して、水に酸素を溶解させた気体溶解液では約９０％である。このように水に酸素を溶解させた気体溶解液を用いることによって、汚れの除去率が５０％向上することが確認される。尚、高い洗浄効果を得るうえで、水に溶解させる気体としては、このような酸素の他に、空気、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスなどが好ましい。
【００４１】
図３は、減圧部４の具体的な実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６に、液体の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けることによって、減圧部４を形成するようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡が発生しない減圧度で気体溶解液の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。
【００４２】
各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、気体溶解液に気泡発生が生じない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出された気体溶解液の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａで気体溶解液の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。また気体溶解液の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂで気体溶解液の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらに気体溶解液の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃで気体溶解液の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものであり、このように大気圧まで減圧した状態で気体溶解液を吐出させるものである。尚、圧力調整弁７による減圧量は、液体の種類、温度、気体の種類、溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。
【００４３】
ここで、上記の図１や図３の実施の形態では、加圧溶解部３をタンクほどの大きな容積は必要ではないにしても一定の容積を有する容器で形成したが、加圧部１から所定の水圧で液体が供給されるので、加圧部１から液体を流路６に送り込むことによる押し込み圧で、流路６内を加圧することができるものであり、流路６自体で加圧溶解部３を形成するようにすることもできる。図４は、加圧部１に接続される流路６で加圧溶解部３を形成するようにした実施の形態を示すものであり、流路６のうち、流路６に接続した気体注入部２と、流路６に設けた圧力調整弁７からなる減圧部４との間の部分が、加圧溶解部３となるものである。流路６で形成される加圧溶解部３には、必要に応じて余剰気体排出部５を設ければよい。従ってこのものでは、容器などを用いて加圧溶解部３を形成する必要がなくなるので、装置を小型化することができると共に装置の製造コストを低減することができるものである。
【００４４】
図５は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備えて形成し、この流路断面積の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで減圧部４が形成されるようにしてある。
【００４５】
図５（ａ）の実施の形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また図５（ｂ）の実施の形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに図５（ｃ）の実施の形態では、気体溶解液の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。
【００４６】
この図５のものにあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ１＞φｄ２＞φｄ３であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の流速はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内の気体溶解液の圧力はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３となる。従って、加圧溶解部３から送り出される気体溶解液の圧力Ｐ１を気泡が発生しない減圧度で、図５（ａ）（ｂ）のものでは段階的に減圧して、また図５（ｃ）のものでは連続的に減圧して、Ｐ３の大気圧まで徐々に下げることができるものである。
【００４７】
図６は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を通して気体溶解液を排出する際に、流路６内を気体溶解液が流れる際の圧力損失によって、気体溶解液に気泡が発生しない減圧速度で気体溶解液の圧力を徐々に連続的に低下させ、気体溶解液の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。従って図６の実施の形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ１の気体溶解液を、流路６内を通過させる際にＰ２〜Ｐｎ−１へと、気体溶解液に気泡が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐｎ−１）、流路６の終端では気体溶解液の圧力Ｐｎが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長Ｌを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。
【００４８】
この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
流体の関係式Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ２／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは内径、ｖは流速、ｇは加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ２）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、洗浄装置の構造をより簡単なものに形成することができるものである。
【００４９】
上記のように本発明では加圧部１によって液体と気体を加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体と気体を加圧して気体を溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。このように加圧部１からの押し込み圧を受ける圧力を確保するために、加圧溶解部３の流出側の流路６に絞り弁などの絞り部を設けることが考えられるが、このように絞り部を流路６に設けると、加圧溶解部３で生成された気体溶解液を流路６に送り出して排出する際に、絞り部の前後で大きな圧力差が生じ、気体溶解液が急激に減圧されることになり、気体溶解液に気泡が発生するおそれがある。
【００５０】
そこで図７の実施の形態では、流路６の圧力損失を利用して、流路６に絞り部を設ける必要なく、押し込み圧を受ける圧力を確保するようにしている。このとき、上記各実施形態の流路６の長さでは、流路６の圧力損失で押し込み圧を受ける圧力を確保することは難しいので、流路６の加圧溶解部３と反対側の端部に延長流路８を付加するようにしてある。すなわち、流路６の減圧部４も含めた全体の圧力損失を算出し、加圧部１からの押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力と、この流路６の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の圧力損失が生じる管路の長さを上記の式から算出して、この管路長さの延長流路８を流路６に付加するようにしてある。このように、流路６の圧力損失と延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される液体と気体の押し込み圧によって加圧溶解部３内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁などの絞り部を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の加圧力を確保して、液体に気体を溶解させることができるものである。本実施例では、気体注入部２を加圧部１の前段に配置しているが、加圧部１の後段に配置してもよい。
【００５１】
図８は本発明の他の実施の形態を示すものであり、加圧溶解部３の余剰気体排出部５を気体注入部２に連結部１０で連結するようにしてある。このように余剰気体排出部５を気体注入部２に接続することによって、加圧溶解部３で液体に溶解しなかった余剰気体を気体注入部２に返送して、再度液体に溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３で液体に溶解しなかった気体を捨てることなく有効利用することができるものであり、またオゾンなどの有害気体が外部に排出されて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。
【００５２】
ここで、上記の各実施の形態では、加圧部１をポンプ１８で形成するようにしたが、加圧部１を所定の水圧で水が供給される水道配管１１で形成することもできる。図９は加圧部１を水道配管１１で形成するようにした実施の形態を示すものであり、加圧溶解部３の流入側の流路１５に水道配管１１の蛇口などが接続してある。水道配管１１は加圧溶解部３に直接接続するようにしてもよい。水道配管１１は所定の水圧で水を供給するので、水を加圧溶解部３に供給する際の押し込み圧で加圧溶解部３内を加圧することができ、加圧溶解部３内で液体と気体を加圧して気体を溶解させることができるものである。従ってこのものでは、ポンプ１８などの動力が不要になり、装置を小型化することができると共に装置の製造コストを低減することができるものである。また気体注入部２からの気体の注入は、コンプレッサーを用いた強制注入による他、水道水が流れる際のエゼクタ効果による吸引で気体を注入させるようにしてもよい。このようにエゼクタによる自吸作用で気体を注入する場合には、動力が一切不要になって、電気配線なども不要になるものである。
【００５３】
図１０は本発明の洗浄装置の具体的な一例を示すものであり、液体槽１７から供給される水は流路１５に導入口３０から導入される。流路１５には空気が導入される気体注入部２が接続してあり、空気が注入された水はポンプで形成される加圧部１によって、小容量のタンクで形成される加圧溶解部３に圧送される。このように空気が注入された水が加圧溶解部３に圧送されることによって、加圧溶解部３内で水に空気が溶解された気体溶解液が生成される。そしてこの気体溶解液は加圧溶解部３から流路６に送り出され、流路６の先端の開口の吐出部１２から吐出される。この流路６には減圧部４が設けてあり、加圧溶解部３から送り出された気体溶解液は大気圧まで減圧された後に吐出部１２から吐出され、気泡が発生しない状態で気体溶解液を洗浄液として吐出することができる。図１０の実施の形態では、減圧部４は、図５（ａ）の内径が異なる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連ねたもので形成してある。
【００５４】
この洗浄装置にあって、ポンプで形成される加圧部１を連続運転することによって、気体注入部２、加圧溶解部３を連続的に運転させて、減圧部４に気体溶解液を連続的に供給するようにすることができるものであり、吐出部１２から気泡の発生のない気体溶解液を洗浄液として連続的に吐出させることができるものである。
【００５５】
また、減圧部４は加圧溶解部３から気体溶解液を送り出す流路６の一部として設けられており、そしてこの減圧部４は気体溶解液の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、減圧部４を例えば内径２〜５０ｍｍ程度の比較的大きい流路として形成することができるものであり、異物が混入しても減圧部４内が詰まるようなことがないものである。さらにこのような構成の減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れる気体溶解液のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。
【００５６】
さらに、減圧部４をこのように内径の大きな流路として形成することによって、気体溶解液の供給量を多くすることができ、減圧部４を一つの流路のみで形成することが可能になるものであり、装置構成を簡単なものに形成することができるものである。
【００５７】
図１１は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３の流出側に接続される流路６に分岐接続して、微細気泡抽出流路９が設けてある。図１１（ａ）に示すように微細気泡抽出流路９は加圧溶解部３と減圧部４との間の箇所において、あるいは減圧部４より下流側の箇所において、流路６に分岐接続されるものである。また微細気泡抽出流路９の先端には図１１（ｂ）に示すような微細気泡発生ノズル２３が設けてあり、この微細気泡発生ノズル２３は吐出口に多数の微細穴２４を設けて形成してある。図１１（ａ）の実施の形態では、洗浄水槽３１の底部にポンプ１８で形成される加圧部１が流路１５によって接続してあり、微細気泡発生ノズル２３は洗浄水槽３１の底部内に接続してある。図１１（ａ）において３２は、洗浄水槽３１の液面付近に設けられた排出口である。
【００５８】
このものにあって、加圧溶解部３で生成された気体溶解液のうち一部を、流路６を通して吐出部１２から吐出させて、被洗浄物２７の洗浄に使用することができる。このように洗浄に使用された気体溶解液の液体１６は、洗浄で除去された汚れ物質と共に洗浄水槽３１に回収されるようになっている。また加圧溶解部３で生成された気体溶解液の他の一部は、流路６から微細気泡抽出流路９を通して微細気泡発生ノズル２３に供給され、微細気泡発生ノズル２３の微細穴２４から洗浄水槽３１の下部内に吐出させるようになっている。そしてこのように気体溶解液が微細気泡発生ノズル２３の微細穴２４から吐出されると、微細気泡が洗浄水槽３１内で発生し、洗浄水槽３１内の液体１６中に混入している汚れ物質はこの微細気泡によって捕集されると共に液面に浮上し、汚れ物質を排出口３２から排出することができるものである。このように、洗浄水槽３１に回収された液体１６から汚れ物質を分離して除去した状態で、この液体１６をポンプ１８で汲み上げて再利用することができるものであり、汚れ物質と共に排出される分のみを補給するだけで、液体１６を何度も洗浄に利用することができるものである。従って、一台の装置で生成される気体溶解液を、洗浄に利用することができると共に液体１６からの汚れ物質の分離にも利用することができるものである。
【００５９】
上記のように形成される本発明の洗浄装置は、酸素やオゾンなどの気体を高濃度で溶解した気体溶解液を洗浄液として用いるものであり、製造・産業分野、農林水産分野、家庭用分野など各種の分野において使用することができるものである。
【００６０】
例えば、製造・産業分野では、ビル等建物の外壁やガラスの洗浄、半導体の精密洗浄、加工部品の洗浄、ガソリンスタンド等での車の洗浄、業務用食器洗浄器としての使用、ペットショップでのペットの洗浄、エステティック産業での美容器具としての使用、介護用風呂での身体洗浄、食品の洗浄などに使用することができる。
【００６１】
農林水産分野では、野菜や魚介類の洗浄に使用することができ、オゾンを高濃度に溶解した気体溶解液を用いることによって、野菜や魚介類の殺菌に使用することができる。
【００６２】
家庭用分野では、洗濯機、食器洗浄器、美顔器などの家庭用エステティック器具、電気整髪器などのスタイラー、頭皮洗浄器、口腔内洗浄器、かみそりの刃洗浄、風呂洗浄、トイレ洗浄、キッチン洗浄、流し台洗浄、洗米用の水として使用、身体の汚れ落とし用の水としての使用などがある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は洗浄装置の概略図、（ｂ）は洗浄の状態を示す概略図である。
【図２】洗浄の試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態の一例を示す一部の概略図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示す一部の概略図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ一部の概略図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の一例を示す一部の概略図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の一例を示す一部の概略図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の一例を示す一部の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は概略図、（ｂ）は微細気泡発生ノズルの斜視図である。
【図１２】０．５ＭＰａの圧力で空気を水に溶解させる場合の、水温と溶存酸素濃度（ＤＯ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１  加圧部
２  気体注入部
３  加圧溶解部
４  減圧部
５  余剰気体排出部
６  流路
７  圧力調整弁
８  延長流路
１０  連結部
１１  水道配管
１２  吐出部
【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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