JP2010148632A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、被洗浄対象物を効率よく洗浄することが可能な洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗濯機１は、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と、加圧手段と、減圧手段と、洗浄槽１１０とを備える。二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１は、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給する。加圧手段は、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１によって供給された気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部を洗浄液に溶解させるように、洗浄液を加圧する。減圧手段は、加圧された洗浄液を減圧することによって、洗浄液に溶解された二酸化炭素を発泡させる。洗浄槽１１０は、減圧されて発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄装置に関する。

従来、洗浄に用いる流体を加圧した後、急激に減圧して気泡を発生させて、このときの衝撃力で被洗浄対象物を洗浄することが提案されている。

たとえば、特開平８−２９０１２８号公報（特許文献１）に記載の洗浄方法では、エントレーナを添加した超臨界および亜臨界流体を急速に減圧させて汚染物質表面で強い撹乱や大量の気泡を発生させ、この流れ作用やバブリング作用で汚染物質を強制剥離・強制溶解させて被洗浄対象物を洗浄している。

このようにすることにより、気泡の発生にともなった強制剥離により粒子などの固体汚れの除去が可能となる。

なお、気泡を利用する洗濯機としては、特開昭５９−２３２５８１号公報（特許文献２）には、洗濯槽の下部から洗濯槽内の水に加圧空気を供給し、洗濯槽内の水面上の加圧空気を周期的に放圧させる家庭用洗濯機が記載されている。この洗濯機では、洗浄槽内の放圧時に洗浄槽の底部から空気泡が吹き上がり、洗濯物を効率よく移動させて汚れ落ちのむらをなくす。また、洗浄槽内の加圧と放圧を周期的に繰り返すことによって、洗濯物の繊維に含まれる大小の気泡を収縮、膨張させて、汚れの分解を促進させている。
特開平８−２９０１２８号公報 特開昭５９−２３２５８１号公報

しかしながら、超臨界流体や亜臨界流体を急速に減圧して大量の気泡を発生させるためには、減圧の前に、超臨界または亜臨界流体を非常に高圧に加圧しておく必要がある。そのため、加圧や減圧に時間がかかる。また、超臨界または亜臨界状態の流体を加圧するための容器や、加圧された超臨界または亜臨界状態の流体が流通する管などに耐圧性が必要になる。

そこで、この発明の目的は、簡単な構成で、被洗浄対象物を効率よく洗浄することが可能な洗浄装置を提供することである。

この発明に従った洗浄装置は、第１の二酸化炭素供給手段と、加圧手段と、減圧手段と、洗浄槽とを備える。第１の二酸化炭素供給手段は、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給する。加圧手段は、第１の二酸化炭素供給手段によって供給された気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部を洗浄液に溶解させるように、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を加圧する。減圧手段は、加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって、洗浄液に溶解された二酸化炭素を発泡させる。洗浄槽は、減圧手段によって減圧されて発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄する。

気体状態の二酸化炭素を、第１の二酸化炭素供給手段によって水と界面活性剤とを含む洗浄液に供給して、加圧手段によって加圧することによって、気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部が洗浄液に溶解する。

二酸化炭素が溶解した洗浄液を、減圧手段によって減圧することで、洗浄液に溶解していた二酸化炭素が発泡する。

発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄することによって、洗浄液のみで洗浄する場合と比較して、被洗浄対象物を効果的に洗浄することができる。

また、気体状態の二酸化炭素を加圧して洗浄液に溶解させ、その後減圧して発泡させる場合には、超臨界または亜臨界状態の流体を減圧して発泡させるために加圧する場合と比較して、加圧の圧力が低くても充分な発泡を得ることができる。

そのため、超臨界または亜臨界状態の流体を使用して発泡させる場合と比較して、加圧手段による加圧や減圧手段による減圧にかかる時間を短縮することができる。また、高性能な加圧ポンプを備える必要がない。

また、超臨界または亜臨界状態の流体を使用して発泡させる場合と比較して、例えば、気体状態の二酸化炭素を供給した洗浄液を加圧するための容器や、加圧された洗浄液が流通する管などの耐圧性を高める必要がなくなる。

また、洗浄液を発泡させることによって洗浄液の嵩が増すので、洗浄液の量が少なくても、被洗浄対象物を洗浄液に接触させて、洗浄することができる。ごく少量の水を用いて被洗浄対象物を洗浄することができるので、洗浄装置において使用する水の量を節約することができる。また、被洗浄対象物を洗浄するために用いられる水の量が少ないので、洗浄後に被洗浄対象物の脱水や乾燥などを容易に行うことができる。

また、空気中に含まれる他の気体、すなわち、窒素や酸素と比較して、二酸化炭素は水に溶解しやすい。そこで、洗浄液に溶解させる気体として二酸化炭素を用いることによって、窒素や酸素、空気を洗浄液に溶解させる場合と比較して、より多くの気体を溶解させることができる。このように、より多くの気体を溶解させることによって、加圧した洗浄液を減圧したときに、より多くの気泡を発生させることができる。

このようにすることにより、簡単な構成で、被洗浄対象物を効率よく洗浄することが可能な洗浄装置を提供することができる。

この発明に従った洗浄装置は、前処理槽を備え、第１の二酸化炭素供給手段は、前処理槽内に入れられた、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給し、加圧手段と減圧手段は、二酸化炭素を供給された洗浄液を前処理槽において加圧および減圧することが好ましい。

洗浄液に溶解している二酸化炭素が発泡するときには、界面活性剤が付着している被洗浄対象物の表面で発泡すると、界面活性剤が溶け残り、被洗浄対象物に洗いムラが生じる場合がある。

そこで、前処理槽において、洗浄槽に気体状態の二酸化炭素を供給し、加圧および減圧する。気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部は、前処理槽において洗浄液に溶解された後、発泡する。

このようにして、前処理槽において発泡された二酸化炭素を含む洗浄液を、被洗浄対象物の洗浄に用いることができるので、被洗浄対象物の洗いムラを軽減することができる。

この発明に従った洗浄装置においては、加圧手段は、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を０．４ＭＰａ以上の圧力に加圧することが好ましい。

このようにすることにより、確実に二酸化炭素を発泡させることができる。

この発明に従った洗浄装置は、第２の二酸化炭素供給手段と、制御部とを備えることが好ましい。第２の二酸化炭素供給手段は、洗浄槽に収容される被洗浄対象物に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給する。制御部は、第１の二酸化炭素供給手段と加圧手段と減圧手段と第２の二酸化炭素供給手段とを制御する。制御部は、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄槽において洗浄する第１の洗浄行程と、第１の洗浄行程の後に、洗浄槽に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給して被洗浄対象物を洗浄する第２の洗浄行程とを行なうように、第１の二酸化炭素供給手段と加圧手段と減圧手段と第２の二酸化炭素供給手段とを制御することが好ましい。

水と界面活性剤とを含む洗浄液を用いることによって、被洗浄対象物からは水溶性の汚れやタンパク質による汚れをよく落とすことができる。また、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液を用いることによって、発泡した二酸化炭素を含まない洗浄液だけでは除去できないような汚れを除去しやすくなる。

しかしながら、油溶性の汚れなどは、洗浄液や、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液では落ちにくい場合がある。

そこで、洗浄装置は、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を洗浄槽に供給する第２の二酸化炭素供給手段と制御部とを備え、制御部は、第１の洗浄行程と第２の洗浄行程とを行なうように、第１の二酸化炭素供給手段と加圧手段と減圧手段と第２の二酸化炭素供給手段とを制御することが好ましい。

まず、第１の洗浄行程では、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄槽において洗浄することによって、水溶性の汚れやタンパク質による汚れを被洗浄対象物から除去する。

次に、第２の洗浄行程では、洗浄槽に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給して被洗浄対象物を洗浄することによって、油溶性の汚れを被洗浄対象物から除去する。

このようにすることにより、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液だけでは落としにくい汚れを被洗浄対象物から除去することができる。また、界面活性剤などの添加剤を、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素とともに効率よく被洗浄対象物に付与することができる。

以上のように、この発明によれば、簡単な構成で、被洗浄対象物を効率よく洗浄することが可能な洗浄装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す図である。

図１に示すように、洗浄装置として洗濯機１は、主に、洗浄槽１１０と、二酸化炭素ボンベ１２０と、ポンプ１３０と、洗剤投入部１４０と、気液分離槽１５０と、汚れ受け容器１６０と、圧縮機１７０と、液体二酸化炭素タンク１８０と、制御部２００とから構成されている。洗浄槽１１０には、被洗浄対象物として衣類などの繊維構造体１０が収容される。洗浄槽１１０には、温度調節器１１１が設けられている。温度調節器１１１としては、例えば、ヒータが用いられる。また、洗浄槽１１０には、洗浄槽１１０に収容される繊維構造体１０と流体とを接触させるための撹拌手段（図示しない）が配置されている。

ポンプ１３０と開閉弁１３１と開閉弁１１２は、加圧手段の一例である。開閉弁１１２と圧縮機１７０は、減圧手段の一例である。二酸化炭素ボンベ１２０と液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１は、第１の二酸化炭素供給手段の一例である。液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１は、第２の二酸化炭素供給手段の一例である。

液体二酸化炭素タンク１８０と二酸化炭素ボンベ１２０とポンプ１３０とは、三方弁１２１が配置される配管によって接続されている。ポンプ１３０と洗浄槽１１０は、開閉弁１３１が配置される配管によって接続される。洗浄槽１１０と洗剤投入部１４０とを接続する配管には、開閉弁１４１が配置される。洗浄槽１１０と気液分離槽１５０とを接続する配管には、開閉弁１１２が配置される。気液分離槽１５０から汚れ受け容器１６０に汚れを排出するための配管には、開閉弁１５１が配置される。配管に配置されている弁は、適宜開閉される。弁の開閉は、後述するように制御部２００によって行なわれる。

二酸化炭素ボンベ１２０には、この実施の形態においては、液体状態の二酸化炭素が貯留されている。二酸化炭素ボンベ１２０は、気体状態の二酸化炭素が大気圧以上の圧力となるように充填されたボンベであってもよい。

温度調節器１１１は、洗浄槽１１０の内部の温度を調節する。ポンプ１３０は、二酸化炭素ボンベ１２０または液体二酸化炭素タンク１８０内の二酸化炭素を洗浄槽１１０に送出する。圧縮機１７０は、気液分離槽１５０から排出される気体状態の二酸化炭素を圧縮して液化し、液体二酸化炭素タンク１８０に送出する。

制御部２００は、ポンプ１３０と圧縮機１７０と温度調節器１１１の駆動を制御する。また、制御部２００は、開閉弁１１２、開閉弁１３１、開閉弁１４１、開閉弁１５１の開閉を制御し、三方弁１２１の切り替えを制御する。

以上のように構成される第１実施形態の洗浄装置の動作について説明する。

まず、使用者は、洗浄槽１１０に繊維構造体１０を収容する。洗剤投入部１４０には、界面活性剤と水とを含む洗浄液を収容する。使用者は洗濯機１の操作部（図示しない）を操作して、洗濯機１に洗濯を開始させる。

洗濯機１においては、まず、第１の洗浄行程が行なわれる。

制御部２００は、開閉弁１４１を所定の時間、開放するように制御する。開閉弁１４１が開放されると、洗剤投入部１４０から洗浄液が洗浄槽１１０に供給される。洗浄液は、繊維構造体１０が浸らない量を投入する。

次に、制御部２００は、二酸化炭素ボンベ１２０から洗浄槽１１０に気体状態の二酸化炭素を供給するように、三方弁１２１を切り替え、開閉弁１３１を開く。

二酸化炭素ボンベ１２０には高圧状態の二酸化炭素が収容されている。例えば、液体状態の二酸化炭素が充填された一般的な二酸化炭素ボンベ１２０では、常温付近では二酸化炭素ボンベ１２０の内圧は４〜７ＭＰａ程度である。そのため、ポンプ１３０を駆動しなくても、洗浄槽１１０内に二酸化炭素を供給することができる。

また、二酸化炭素は、制御部２００が三方弁１２１とポンプ１３０とを制御することによって、液体二酸化炭素タンク１８０から洗浄槽１１０に供給されてもよい。

制御部２００は、洗浄槽１１０内の圧力が０．４ＭＰａ（ゲージ圧）になるように、洗浄槽１１０内に二酸化炭素を供給する。このようにして、気体状態の二酸化炭素が洗浄槽１１０内に供給される。洗浄槽１１０内の圧力は、洗浄槽１１０内の圧力を検知して制御してもよい。また、二酸化炭素を洗浄槽１１０内に供給するように三方弁１２１を切り替える時間と開閉弁１３１とを開放する時間によって制御してもよい。

気体状態の二酸化炭素は、洗浄液に含まれる水に溶解する。気体状態の二酸化炭素は、空気中の他の気体、すなわち、窒素や酸素と比較して、水に非常に溶けやすい。また、洗浄槽１１０内の圧力を高めることによって、水に対する気体状態の二酸化炭素の溶解量を増加させることができる。

制御部２００が、洗浄槽１１０の内部を０．４ＭＰａにするように、三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と開閉弁１１２とを制御して二酸化炭素を洗浄槽１１０に供給することによって、洗浄槽１１０内では気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部が洗浄液に溶解する。

次に、制御部２００は、開閉弁１１２を開放して圧縮機１７０を駆動することによって、洗浄槽１１０の内部の圧力を０ＭＰａ（ゲージ圧）付近まで減圧する。洗浄槽１１０内の減圧は、洗浄槽１１０の内部を大気圧に開放して行なってもよい。

減圧時には、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を発泡させるように減圧する場合と比較して温度低下が小さいので、ドライアイス化を防ぐために、ヒータなどの加熱手段で二酸化炭素を加熱する必要がない。

例えば、１０ＭＰａ、５０℃の超臨界状態の二酸化炭素を常圧まで降圧すると、断熱条件では理論上、−８８℃まで温度が低下する。このように温度を低下させた場合には、二酸化炭素がドライアイス化して配管のつまりなどが生じたり、繊維構造体１０に悪影響を及ぼしたりする恐れがある。そのため、時間をかけて減圧したり、加熱しながら減圧したりする必要がある。

しかし、０．４ＭＰａ、５０℃の気体状態の二酸化炭素であれば、常圧まで降圧しても、断熱条件でも７℃までしか温度が低下しない。実際には、０．４ＭＰａ、２５℃から瞬時に減圧しても、容器の熱容量の影響で１５℃程度に低下する程度である。

洗浄槽１１０の内部を減圧すると、洗浄液に溶解し得る二酸化炭素の量が少なくなる。そのため、洗浄液内で二酸化炭素の気泡が発生する。二酸化炭素の気泡が洗浄液の液面に向かって上昇する。洗浄液には界面活性剤が含まれているので、洗浄液内で二酸化炭素の気泡が発生したり、二酸化炭素の気泡が上昇したりするときに、洗浄液が激しく泡立つ。

洗浄槽１１０の内部には、繊維構造体１０が浸らない程度の量の洗浄液が収容されている。しかし、洗浄液が泡立つと、洗浄槽１１０内で洗浄液の嵩が増し、繊維構造体１０が発泡した洗浄液と接触する。繊維構造体１０が洗浄液に接触すると、繊維構造体１０が洗浄される。また、発泡した洗浄液中の泡が消失するときに、洗浄液の成分が気中に放出され、繊維構造体１０に付着する。この繊維構造体１０の汚れを取り込んだ洗浄液そのものを、繊維構造体１０から除去することによって、繊維構造体１０から汚れが除去される。洗浄液の除去方法としては、汚れが少量で洗浄液が十分多い場合には、繊維構造体１０から液体として滴り落とすことによって除去することもできるし、遠心脱水などによって脱水してもよい。

また、洗浄液に漂白成分など、汚れを分解する成分を含ませて、汚れを分解してもよい。この場合には、洗浄液成分を繊維構造体１０に付着させることによって、繊維構造体１０の汚れが除去される。

しかしながら、後述する第２の洗浄行程を行なうことが最も望ましい。

このようにして、第１の洗浄行程では、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０が洗浄される。

上述のように、第１の洗浄行程において発泡した二酸化炭素を含む洗浄液で繊維構造体１０を洗浄した後、洗濯機１では、第２の洗浄行程が行なわれる。

第２の洗浄行程では、制御部２００は、再び二酸化炭素ボンベ１２０から洗浄槽１１０に二酸化炭素を供給するように、三方弁１２１と開閉弁１３１とを制御する。また、洗浄槽１１０の温度調節器１１１を制御して、洗浄槽１１０内において二酸化炭素が超臨界または亜臨界状態になるようにする。また、撹拌手段を駆動させて、繊維構造体１０を撹拌する。

このようにして、第２の洗浄行程では、繊維構造体１０が超臨界または液体状態の二酸化炭素で洗浄される。

第２の洗浄行程の終了後、制御部２００は、開閉弁１１２を開放するように制御して、洗浄槽１１０の内部の流体を気液分離槽１５０に送出する。

気液分離槽１５０内では、気体状態の二酸化炭素と、繊維構造体１０から除去された汚れなどの液体、固体の成分とが分離される。

気体状態の二酸化炭素は、気液分離槽１５０から圧縮機１７０に流れ、圧縮機１７０で圧縮され、液化される。圧縮機１７０で液化された二酸化炭素は、液体二酸化炭素タンク１８０内に貯留される。液体二酸化炭素タンク１８０内の貯留される二酸化炭素は、繊維構造体１０の洗浄に再利用される。

一方、気液分離槽１５０において気体状態の二酸化炭素から分離された液体成分や固体成分は、制御部２００が開閉弁１５１を開くように制御すると、汚れ受け容器１６０に排出される。

第２の洗浄行程は、以上のようにして行なわれる。

このように、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液で繊維構造体１０を洗浄する第１の洗浄行程の後、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素で繊維構造体１０を洗浄する第２の洗浄行程を行なうことによって、繊維構造体１０に残留している界面活性剤や水を除去することができる。また、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素ではほとんど除去することができない水溶性の汚れは第１の洗浄行程において除去され、洗浄液によっては除去されにくい油溶性の汚れは第２の洗浄行程において除去される。このようにすることにより、水溶性の汚れも、油溶性の汚れの両方を除去することができる。

また、界面活性剤は、水溶液中においても超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素中においても、繊維構造体１０を洗浄する添加剤として作用する。そのため、第１の洗浄行程の後、洗浄液に含まれている界面活性剤が繊維構造体１０に残留すると、この界面活性剤は、第２の洗浄行程において超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素による洗浄効果を高めることができる。

このような作用を持つ添加剤（界面活性剤）としては、非イオン性界面活性剤を用いることが望ましい。イオン性の界面活性剤は二酸化炭素中では作用しにくいためである。特にポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルのような、酸化エチレンの付加モル数が１０以下の非イオン性界面活性剤は、二酸化炭素との親和性が高いため、二酸化炭素中でも作用し、かつ、水との親和性も高く、水を含む洗浄液を作製することが可能であるので、このような界面活性剤を用いることが望ましい。

また、界面活性剤を含む洗浄液で繊維構造体１０を洗浄する第１の洗浄行程の後に、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素で繊維構造体１０を洗浄する第２の洗浄行程を行なうことによって、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素中で界面活性剤を作用させるという方法は、他の方法で超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素中に界面活性剤を添加するよりも簡単で、他の方法よりも有効に界面活性剤を活用することができる。

例えば、高圧状態の超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素に解明活性剤を添加するためには、界面活性剤を高圧で押し込む必要がある。そのため、界面活性剤を二酸化炭素に添加するためのポンプが必要になる。一方、第１の洗浄行程において繊維構造体１０に残留している界面活性剤を第２の洗浄行程において利用することによって、このようなポンプが必要でなくなる。

また、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を洗浄槽１１０内の繊維構造体１０に供給する前に、初めて、洗浄槽１１０に界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤を二酸化炭素に添加するためのポンプは必要ではなくなる。しかし、このようにして二酸化炭素に界面活性剤を添加すると、界面活性剤は超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素の全体に分散する。そのため、界面活性剤が繊維構造体１０に接触しないことがあり、効率がよくない。一方、界面活性剤を含む洗浄液で繊維構造体１０を洗浄する第１の洗浄行程を行なうことによって、二酸化炭素により洗浄槽１１０内で発泡した泡が消失するときに、界面活性剤などの洗浄液成分が洗浄槽１１０内に存在する繊維構造体１０に付着する。そのため、その後に行なわれる第２の洗浄行程では、あらかじめ繊維構造体１０に界面活性剤が付着していることになるので、界面活性剤が繊維構造体１０に接触せずに超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素中に分散してしまうことがない。従って、効率よく繊維構造体１０を洗浄することができる。

以上のように、第１実施形態の洗濯機１は、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と、加圧手段と、減圧手段と、洗浄槽１１０とを備える。二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１は、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給する。加圧手段は、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１によって供給された気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部を洗浄液に溶解させるように、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を加圧する。減圧手段は、加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって、洗浄液に溶解された二酸化炭素を発泡させる。洗浄槽１１０は、減圧手段によって減圧されて発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０を洗浄する。

気体状態の二酸化炭素を、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１によって水と界面活性剤とを含む洗浄液に供給して、加圧手段によって加圧することによって、気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部が洗浄液に溶解する。

二酸化炭素が溶解した洗浄液を、減圧手段によって減圧することで、洗浄液に溶解していた二酸化炭素が発泡する。

発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０を洗浄することによって、洗浄液のみで洗浄する場合と比較して、繊維構造体１０を効果的に洗浄することができる。

また、気体状態の二酸化炭素を加圧して洗浄液に溶解させ、その後減圧して発泡させる場合には、超臨界または亜臨界状態の流体を減圧して発泡させるために加圧する場合と比較して、加圧の圧力が低くても充分な発泡を得ることができる。

そのため、超臨界または亜臨界状態の流体を使用して発泡させる場合と比較して、加圧手段による加圧や減圧手段による減圧にかかる時間を短縮することができる。また、高性能な加圧ポンプを備える必要がない。

また、超臨界または亜臨界状態の流体を使用して発泡させる場合と比較して、例えば、気体状態の二酸化炭素を供給した洗浄液を加圧するための容器や、加圧された洗浄液が流通する管などの耐圧性を高める必要がなくなる。

また、洗浄液を発泡させることによって洗浄液の嵩が増すので、洗浄液の量が少なくても、繊維構造体１０を洗浄液に接触させて、洗浄することができる。ごく少量の水を用いて繊維構造体１０を洗浄することができるので、洗濯機１において使用する水の量を節約することができる。また、繊維構造体１０を洗浄するために用いられる水の量が少ないので、洗浄後に繊維構造体１０の脱水や乾燥などを容易に行うことができる。

また、空気中に含まれる他の気体、すなわち、窒素や酸素と比較して、二酸化炭素は水に溶解しやすい。また、一般に、低圧より高圧の方が、水への気体の溶解量が大きいが、二酸化炭素の場合、低圧での溶解量と高圧での溶解量との差が大きい。

そこで、洗浄液に溶解させる気体として二酸化炭素を用いることによって、窒素や酸素、空気を洗浄液に溶解させる場合と比較して、より多くの気体を溶解させることができ、加圧した洗浄液を減圧したときに、より多くの気泡を発生させることができる。

このようにすることにより、簡単な構成で、繊維構造体１０を効率よく洗浄することが可能な洗濯機１を提供することができる。

また、第１実施形態の洗濯機１においては、加圧手段は、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を０．４ＭＰａ以上の圧力に加圧する。

このようにすることにより、確実に二酸化炭素を発泡させることができる。

また、第１実施形態の洗濯機１は、液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と、制御部２００とを備える。液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１は、洗浄槽１１０に収容される繊維構造体１０に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給する。制御部２００は、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と加圧手段と減圧手段と液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１とを制御する。制御部２００は、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０を洗浄槽１１０において洗浄する第１の洗浄行程と、第１の洗浄行程の後に、洗浄槽１１０に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給して繊維構造体１０を洗浄する第２の洗浄行程とを行なうように、加圧手段と減圧手段と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１とを制御する。

水と界面活性剤とを含む洗浄液を用いることによって、繊維構造体１０からは水溶性の汚れやタンパク質による汚れをよく落とすことができる。また、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液を用いることによって、発泡した二酸化炭素を含まない洗浄液だけでは除去できないような汚れを除去しやすくなる。

しかしながら、油溶性の汚れなどは、洗浄液や、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液では落ちにくい場合がある。

そこで、洗濯機１は、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を洗浄槽１１０に供給する液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と制御部２００とを備え、制御部２００は、第１の洗浄行程と第２の洗浄行程とを行なうように、二酸化炭素ボンベ１２０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１と加圧手段と減圧手段と液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と開閉弁１３１とを制御することが好ましい。

まず、第１の洗浄行程では、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって繊維構造体１０を洗浄槽１１０において洗浄することによって、水溶性の汚れやタンパク質による汚れを繊維構造体１０から除去する。

次に、第２の洗浄行程では、洗浄槽１１０に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給して繊維構造体１０を洗浄することによって、油溶性の汚れを繊維構造体１０から除去する。

このようにすることにより、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液だけでは落としにくい汚れを繊維構造体１０から除去することができる。また、界面活性剤などの添加剤を、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素とともに効率よく繊維構造体１０に付与することができる。

（第２実施形態）
図２は、この発明の第２実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す図である。

図２に示すように、洗浄装置として洗濯機２は、第１実施形態の洗濯機１と異なる点としては、前処理槽として発泡容器１９０を備える。洗剤投入部１４０は、開閉弁１４２が配置された配管によって発泡容器１９０に接続されている。発泡容器１９０は、開閉弁１９１が配置された配管によって洗浄槽１１０に接続されている。ポンプ１３０と洗浄槽１１０とを接続する配管には、開閉弁１３１（図１）の代わりに、三方弁１３２が配置されている。ポンプ１３０の下流側の配管は、三方弁１３２によって、洗浄槽１１０に接続される配管と、発泡容器１９０に接続される配管とに接続されている。

第２実施形態の洗濯機２においては、二酸化炭素ボンベ１２０と液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と三方弁１３２は第１の二酸化炭素供給手段の一例である。三方弁１３２と開閉弁１９１は加圧手段の一例である。開閉弁１９１は減圧手段の一例である。液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と三方弁１３２は第２の二酸化炭素供給手段の一例である。

第２実施形態の洗濯機２においても、第１実施形態の洗濯機１と同様に、第１の洗浄行程と第２の洗浄行程とが順に行なわれる。

第１の洗浄行程では、制御部２００は、洗浄液が洗剤投入部１４０から発泡容器１９０に供給されるように、開閉弁１９１を閉じ、開閉弁１４２を開放する。

次に、制御部２００は、発泡容器１９０内の圧力が０．４ＭＰａ（ゲージ圧）になるように、三方弁１２１と三方弁１３２とを制御して二酸化炭素ボンベ１２０から二酸化炭素を発泡容器１９０に供給する。発泡容器１９０内の圧力が０．４ＭＰａ（ゲージ圧）になれば、三方弁１３２を閉じる。

このようにして、発泡容器１９０内において気体状態の二酸化炭素が洗浄液に接触し、気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部が洗浄液に溶解する。

次に、制御部２００は、開閉弁１９１を開放する。開閉弁１９１を開放すると、発泡容器１９０の内部が減圧される。発泡容器１９０の内部が減圧されると、洗浄液に溶解していた二酸化炭素が発泡する。二酸化炭素が発泡することによって、洗浄液の嵩が著しく増加するので、発泡容器１９０内の洗浄液は洗浄槽１１０内に流入する。

洗浄槽１１０内においては、撹拌手段（図示しない）によって繊維構造体１０を撹拌することによって、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液を繊維構造体１０の全体に接触させることができる。このようにして、繊維構造体１０を洗浄することができる。

なお、発泡した二酸化炭素を含む洗浄液の供給を洗浄槽１１０の上方から洗浄槽１１０の内部に供給し、第１実施形態の洗濯機１のように、洗浄槽１１０内においても二酸化炭素と洗浄液を加圧、減圧することによって発泡させることができる。このようにすることにより、繊維構造体１０の上下から泡を作用させて、繊維構造体１０の全体により均等に泡を接触させることができる。

第２実施形態の洗濯機１におけるその他の洗浄行程は、第１実施形態の洗濯機１の洗浄行程と同様である。

洗濯機２では、発泡容器１９０は、三方弁１３２からバイパスして洗浄槽１１０に接続されている。

発泡した二酸化炭素を含む洗浄液による洗浄を行なった後に第２の洗浄行程を行なう場合には、洗浄槽１１０には超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素が供給される。発泡容器１９０が超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素の流路上に配置されていると、発泡容器１９０と洗剤投入部１４０とを数ＭＰａの高圧に耐えられるように構成する必要がある。しかしながら、洗剤投入部１４０は、開閉の容易な構造にするなどして洗剤を外部から投入しやすい機構にする必要があるため、高い耐圧仕様にするのは困難である。そこで、バイパス経路を設けることによって、超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を使用する時には、発泡容器１９０や洗剤投入部１４０を流通しない経路を使用し、発泡容器１９０側と連通しないようにすることによって、洗剤投入部１４０と発泡容器１９０に求められる耐圧性能を低くすることができる。

以上のように、第２実施形態の洗濯機２は、発泡容器１９０を備え、二酸化炭素ボンベ１２０と液体二酸化炭素タンク１８０と三方弁１２１とポンプ１３０と三方弁１３２は、発泡容器１９０内に入れられた、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給し、三方弁１３２と開閉弁１９１と開閉弁１９１は、二酸化炭素を供給された洗浄液を発泡容器１９０において加圧および減圧する。

洗浄液に溶解している二酸化炭素が発泡するときには、界面活性剤が付着している繊維構造体１０の表面で発泡すると、界面活性剤が溶け残り、繊維構造体１０に洗いムラが生じる場合がある。

そこで、発泡容器１９０において、洗浄槽に気体状態の二酸化炭素を供給し、加圧および減圧する。気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部は、発泡容器１９０において洗浄液に溶解された後、発泡する。

このようにして、発泡容器１９０において発泡された二酸化炭素を含む洗浄液を、繊維構造体１０の洗浄に用いることができるので、繊維構造体１０の洗いムラを軽減することができる。

第２実施形態の洗濯機２のその他の構成と効果は、第１実施形態の洗濯機１と同様である。

この発明に従った洗浄装置による洗浄性能を確かめるために、以下の実験を行なった。

第１実施形態の洗濯機１（図１）の洗浄槽１１０に、被洗浄対象物として（株）八木製の水溶性汚染布を入れた。洗剤投入部１４０には界面活性剤と水を含む洗浄液を収容し、第１実施形態の第１の洗浄行程を行なった。

第１の洗浄行程については、洗浄槽１１０内の二酸化炭素の圧力を変えて行った。それぞれの圧力で得られた洗浄比を表１に示す。洗浄比の測定は、ＪＩＳ Ｃ９８１１の方法で行ったが、指定の人工汚染布ではなく、（株）八木製の水溶性汚染布を用いた。

表１に示すように、洗浄槽１１０内における二酸化炭素の圧力が０．１ＭＰａ，０．２ＭＰａ，０．３ＭＰａで加圧した場合には、０ＭＰａまで減圧したときに発泡が生じなかった。一方、洗浄槽１１０内における二酸化炭素の圧力が０．４ＭＰａ，１．３ＭＰａ，６ＭＰａ，２０ＭＰａになるように加圧した場合には、洗浄液が発泡した。また、洗浄比は、それぞれ、０．１２，０．２７，０．２７，０．３５であった。洗浄槽１１０内における二酸化炭素の圧力が０．４ＭＰａ未満の場合には、洗浄比は０．００であった。

このように、気体状態の二酸化炭素の圧力を０．４ＭＰａ以上にすることによって、確実に洗浄液中で二酸化炭素を発泡させることができることがわかった。また、このようにすることにより、洗浄比を高めることができることがわかった。

以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。

この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す図である。 この発明の第２実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す図である。

符号の説明

１，２：洗濯機、１１０：洗浄槽、１１２：開閉弁、１２０：二酸化炭素ボンベ、１２１：三方弁、１３０：ポンプ、１３１：開閉弁、１３２：三方弁、１７０：圧縮機、１９０：発泡容器、１９１：開閉弁、２００：制御部。

Claims (4)

1. 水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給するための第１の二酸化炭素供給手段と、
   前記第１の二酸化炭素供給手段によって供給された気体状態の二酸化炭素の少なくとも一部を洗浄液に溶解させるように、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を加圧する加圧手段と、
   前記加圧手段によって加圧された洗浄液を減圧することによって、洗浄液に溶解された二酸化炭素を発泡させる減圧手段と、
   前記減圧手段によって減圧されて発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を洗浄するための洗浄槽とを備える、洗浄装置。
2. 前処理槽を備え、
   前記第１の二酸化炭素供給手段は、前記前処理槽内に入れられた、水と界面活性剤とを含む洗浄液に、気体状態の二酸化炭素を供給し、
   前記加圧手段と前記減圧手段は、二酸化炭素を供給された洗浄液を前記前処理槽において加圧および減圧する、請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記加圧手段は、気体状態の二酸化炭素を供給された洗浄液を０．４ＭＰａ以上の圧力に加圧する、請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄槽に収容される被洗浄対象物に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給する第２の二酸化炭素供給手段と、
   前記第１の二酸化炭素供給手段と前記加圧手段と前記減圧手段と前記第２の二酸化炭素供給手段とを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   発泡した二酸化炭素を含む洗浄液によって被洗浄対象物を前記洗浄槽において洗浄する第１の洗浄行程と、
   前記第１の洗浄行程の後に、前記洗浄槽に超臨界または亜臨界状態の二酸化炭素を供給して被洗浄対象物を洗浄する第２の洗浄行程とを行なうように、前記第１の二酸化炭素供給手段と前記加圧手段と前記減圧手段と前記第２の二酸化炭素供給手段とを制御する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の洗浄装置。
   

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