JP2011088979A - 洗浄液、洗浄方法、洗浄液製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度の気体を長期に亘って液体中に安定に保持することができ、洗浄性能の高い洗浄液を提供する。
【解決手段】洗浄液は、気体がナノサイズの気泡となって該気体の飽和溶解液に存在しているものである。そして、水素結合を形成する分子からなる液体を含有し、該液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合の距離よりも短い。圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線、振動を制御して洗浄液中の気泡を崩壊させて洗浄する。気体供給部２と、気液混合部３と、気体分離部４と、減圧部５とを備えた洗浄液製造装置により洗浄液を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体が高濃度で液体に含有された洗浄液、洗浄方法、及び洗浄液製造装置に関するものである。

従来から、液体中に気体を混合した混合液を洗浄に利用することが知られており、特に気体をナノバブルにして液体に存在させるナノバブル水が洗浄性の高い液体として開発されている。例えば、特許文献１には、微小気泡の気泡径を物理的刺激により急激に縮小させ、気泡の周囲に電解質の殻を形成して気体を保持した酸素ナノバブル水が開示されている。液体中に酸素を保持できれば、その酸素を生体に与えて洗浄に利用することができるものである。

また、特許文献２には、オゾンをナノバブルの微細な気泡にして水に存在させたオゾン水が開示されている。オゾンは殺菌性能が高く、オゾンが水に溶解したオゾン水は取り扱いが容易で優れた殺菌効果が得られるものである。

しかし、これらの文献で開示されたナノバブル水は、安定化させた気泡周囲の殻を効率よく崩壊させることを考慮して設計されていないため、気体を液体から取り出したり気体を液体に溶解させたりして洗浄に利用するためには、自然発生的に気泡が崩壊して気体が発生することを期待するしかなく、利用したいタイミングで液体中の気体を洗浄に利用することができなかった。また、上記のナノバブル水では、液体中に保持される気体の量は多くなく、気体による洗浄性能が低いものとなっていた。

特開２００５−２４６２９４号公報 特開２００７−２７５０８９号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高濃度の気体を長期に亘って液体中に安定に保持することができ、洗浄性能の高い洗浄液、洗浄方法、洗浄液製造装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、水素結合を形成する分子からなる液体を含有し、気体がナノサイズの気泡となって該気体が前記液体に飽和溶解濃度で溶解した飽和溶解液に存在し、該液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合の距離よりも短いことを特徴とする洗浄液である。

請求項２に係る発明は、気泡を形成している気体の圧力が０．１２ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄液である。

請求項３に係る発明は、水を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄液である。

請求項４に係る発明は、気体が塩素、オゾン、二酸化炭素、水素から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液である。

請求項５に係る発明は、気体が窒素又はアルゴンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液である。

請求項６に係る発明は、気体が酸素又は空気を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液である。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄液を用い、圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線、振動からなる群から選ばれる少なくとも１種を制御して洗浄液中の気泡を崩壊させて洗浄することを特徴とする洗浄方法である。

請求項８に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄液を製造する装置であって、液体に気体を供給する気体供給部２と、気体が供給された液体を加圧し液体中の気体をナノサイズの気泡にして気液混合液を生成する気液混合部３と、気液混合液からナノサイズを超える大きさの気泡を分離する気体分離部４と、加圧状態の気液混合液をナノサイズの気泡を崩壊させることなく大気圧まで減圧する減圧部５とを備えてなることを特徴とする洗浄液製造装置である。

請求項９に係る発明は、気液混合部３の少なくとも一部をベンチュリ管３１により構成することを特徴とする請求項８に記載の洗浄液製造装置である。

請求項１０に係る発明は、気液混合部３の少なくとも一部を電気分解手段３２により構成することを特徴とする請求項８に記載の洗浄液製造装置である。

請求項１の発明によれば、気体がナノサイズの気泡となって該気体の飽和溶解液に存在することにより、気体を高濃度で液体に長期に亘って安定に保持することができ、この高濃度の気体を利用して洗浄することができるので、洗浄性能の高い洗浄液を得ることができるものである。すなわち、気体がナノサイズの気泡となることにより消滅や合体することなく液体中に安定に存在しており、このナノサイズの気泡が洗浄対象物に接触した際に、付着した汚れを気泡で取り除いて洗浄したり、菌や微生物を気泡で殺菌したり、ナノサイズの気泡が崩壊して生じる発泡作用で洗浄したりといった、気泡による洗浄作用を効果的に発現することができるものである。

また、気泡界面における水素結合の距離が短くなって気泡の周囲で強固な水素結合を形成した液体分子が気体をナノサイズの気泡として取り囲み、この水素結合を形成した液体分子は強固な殻となって気泡を包み込むので、気泡同士が衝突しても崩壊することがないと共に液体からの圧力に対して気泡内部からの応力で対抗でき、ナノサイズの気泡を液体中で消滅させたり合体させたりすることなく安定に存在させることができるものである。そして、水素結合の強固な殻で包み込まれ安定に液体中に保持された気泡は内圧が高くなっており、外力が与えられると気泡が崩壊して気体を発生させて液体に溶解したり液体から放出したりする。このように水素結合の強固な界面構造によって液体に大量に保持された気体を洗浄に利用することができ、洗浄作用の高い洗浄液として使用することができるものである。

請求項２の発明によれば、気泡を形成している気体の圧力が高圧になることにより、気泡が高い内部圧で維持されることによってより強固な界面構造を形成することができ、高濃度の気体を気泡として液体中に閉じ込めることができるものである。また、内部圧が高いことにより、静置状態においては安定な気泡を形成すると共に、一旦、気泡を含有する洗浄液に衝撃が加えられると、内部圧の力により液体界面の殻が崩壊して気体が発生し、気体が溶解したり分離したりするため、この気泡の崩壊圧を利用して洗浄することができ、洗浄対象物に付着した汚れを確実に除去することができるものである。

請求項３の発明によれば、洗浄液に含まれる水分子が、Ｏ…Ｈの水素結合、つまり、ある水分子の酸素原子と他の水分子の水素原子との間に強固な結合を形成するので、気泡界面における水素結合が強固になって気泡をより安定化させることができるものである。そして、ナノサイズの気泡を安定化させる構造を形成する液体として水を用いることにより、特別な液体を用いることなく簡単に洗浄液を得ることができるものであり、また、水は人体に対して安全な物質なので、安全性の高い洗浄液を得ることができるものである。

請求項４の発明によれば、気泡による洗浄作用に加えて、気体自体の洗浄作用を利用することができ、洗浄性能の高い洗浄液を得ることができるものである。すなわち、気体として塩素又はオゾンを用いた場合には、塩素又はオゾンの殺菌作用により微生物を除菌・殺菌しながら洗浄することができる。また、気体として二酸化炭素を用いた場合には、二酸化炭素の強い発泡作用により洗浄することができる。また、水素を用いた場合には、水素の還元作用により洗浄することができる。

請求項５の発明によれば、窒素、アルゴンといった不活性ガスの気体で洗浄することにより、洗浄対象物に付着した微生物などを不活化して洗浄することができる。また、使用しても配管等の金属の腐食がない洗浄液を得ることができる。

請求項６の発明によれば、酸素の作用により洗浄することが可能になる。そして、気体として空気を用いた場合には、ボンベなどの特殊な機器を用いることなく洗浄液を得ることができるものであり、空気に含まれる酸素を利用して洗浄することができるので、簡単で安価に洗浄性能の高い洗浄液を得ることができるものである。

請求項７の発明によれば、洗浄液の内部にあるナノサイズの気泡を破裂し一体化させて、気体として発生させたり大きな気泡にして液体中で発泡させたりすることができるので、洗浄性能を向上して洗浄することができるものである。

請求項８の発明によれば、気体が注入された液体を加圧することにより、強固な界面構造を有する気泡を発生させて、大気圧に戻したときにも安定に存在するナノサイズの気泡を生成することができ、また、界面構造が強固になった気泡を有する気液混合液を徐々に大気圧まで減圧することにより、強固な界面構造を維持して気泡を消滅させたり合体させたりすることなくナノサイズの気泡が混合した洗浄液を安定に得ることができ、洗浄液を効率よく簡単に製造することができるものである。

請求項９の発明によれば、ベンチュリ管を用いることにより、簡単な構成でナノサイズの気泡を形成することができ、装置を簡単なものにすることができるものである。

請求項１０の発明によれば、電気分解手段を用いることにより、簡単な構成でナノサイズの気泡を形成することができ、装置を簡単なものにすることができるものである。

本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の一例を示す概略図である。 洗浄液製造装置の一部を示す概略図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、洗浄液製造装置の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、洗浄液製造装置の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、洗浄液製造装置の一部を示す概略図である。 洗浄液製造装置の一部を示す概略図である。 本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。 本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。 本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。 本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。 本発明の洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。 洗浄液（気液混合液）における気泡の気液界面の概念説明図である。 気液混合液と窒素飽和水との赤外吸収スペクトルの差分を示すグラフである。 気液混合液中に含まれる気体容量を示すグラフである。 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による気液混合液の写真である。 気液混合液の安定性を示すグラフである。 食器洗浄試験の結果を示す画像である。 洗濯試験の結果を示すグラフである。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

本発明の洗浄液は、気体がナノサイズの気泡となって、この気体が飽和溶解濃度で溶解した溶解液に存在しているものである。すなわち、本発明の洗浄液は、気体がナノサイズの気泡となって液体に混合された気液混合液として構成されている。

一般に、気体が液体に溶解する現象は知られているが、その飽和溶解濃度は水に二酸化炭素が溶解する場合などを除いて多くない。そして、多量の気体を液体の中に存在させることはできず、気体が液中に存在する上限の量は飽和溶解濃度である。しかしながら、本発明の洗浄液においては、気体が液体に飽和溶解濃度で溶解し、さらに飽和溶解濃度を超えた気体はナノサイズの気泡となって液体中に安定に存在して気液混合液となっている。つまり、気体は飽和溶解濃度で液体に溶解すると共にナノサイズの気泡となって存在している。したがって、飽和溶解濃度以上の気体が液体中に存在しており、長期に亘って大量の気体を液体中に安定に保持することができ、洗浄作用の高い洗浄液を得ることができるものである。すなわち、気体はナノサイズの気泡となることにより消滅や合体することなく液体中に安定に存在しており、この安定な微細気泡を洗浄に用いるのである。

そして、通常、液中に存在する気泡は液体からの圧力により崩壊して液体に溶解してしまうが、上記のような気液混合液では液体には飽和溶解濃度で気体が溶解しているので、気体がそれ以上溶解することができず、気泡が崩壊して気泡中の気体が溶解することがない。崩壊しないナノサイズの気泡は液体からの圧力に応じるようにその内圧が高くなっており、内圧が高くなることで液体圧力との均衡が保たれ、ナノサイズの大きさを維持したまま気泡が安定に液体中に存在する。また、ナノサイズの気泡は極めて微細なサイズになっているため浮力を受けることがなく、気泡が上昇して液体から外部に分離することがない。よって、ナノサイズの気泡が長期に亘って安定に液体中に存在するのである。そして、このナノサイズの気泡に外力を与えて液体から気体を発生させ、この気体を液体に溶解したり分離したりすることができ、大量の気体を洗浄に利用することができるものである。

洗浄液に含まれる気泡はナノサイズの気泡であり、具体的には１０００ｎｍ以下の気泡（いわゆるナノバブル）である。気泡がナノサイズとなり微細なものになることで強固な気泡界面の構造を形成することができ、高濃度の気体を液体中に保持することができるものである。また、ナノオーダーサイズの気泡には浮力が働かないため、気泡が上昇して液体から分離することがないので気泡を長期に亘って安定に存在させることができるものである。気泡のサイズがナノサイズよりも大きくなると気泡を安定化させることができなくなるおそれがある。なお、気泡の大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができ、気泡の平均粒径は、測定によって得た気泡の粒径を平均して求めることができる。ところで、マイクロバブルが混合された液体は白濁するため目視により判別可能であるが、ナノバブルが混合された液体は無色透明（あるいは液体が有色の場合は液体の色）になり目視では判別することができない。よって、気液混合液の判別はＳＥＭや密度測定などによって行うこととなる。なお、ナノサイズの気泡の下限は１ｎｍである。

本発明の洗浄液にあっては、水素結合を形成する分子からなる液体を含有し、気泡との界面に存在する液体分子の水素結合の距離が、この液体が常温常圧であるときの水素結合の距離よりも短い。水素結合とは、電気陰性度の大きい原子と水素原子とを有している分子において、水素原子が他の分子の電気陰性度の大きい原子に接近し、系が安定化する結合のことである。そして、洗浄液に存在するナノサイズの気泡の周囲、すなわち気泡との界面に存在する液体分子においては、液体分子の水素結合の距離が、この液体分子が常温常圧（２５℃、１気圧（０．１０１３ＭＰａ））であるときの水素結合の距離よりも短いものとなっているのである。このように、洗浄液が常温常圧の条件で存在する場合において、気泡界面における水素結合の距離が常温常圧での通常の水素結合の距離よりも短くなることにより、気泡の周囲を強固な水素結合を形成した液体分子で取り囲むことになる。そして、この水素結合を形成した液体分子は強固な殻となって気泡を包み込む。それによって、気泡同士が衝突しても崩壊することがなくなり、また、液体からの圧力に対して気泡内部からの応力で対抗できるので、気泡を液体中で消滅させたり合体させたりすることなく保持することができるものである。つまり、従来の表面張力で安定している気泡とは異なるものである。そして、この水素結合は長期間に亘って安定であるので、気泡が安定に存在した洗浄液を長期間に亘って利用可能となる。また、ナノオーダーサイズの気泡を、従来レベルより遙かに超えた密度で生成し液体に安定して存在させることが可能となるものである。

洗浄液の液体として好ましく用いられる成分の一つは水である。すなわち、洗浄液である気液混合液を形成する液体として水が含まれていることが好ましい。水分子は、Ｏ…Ｈの水素結合、つまり、ある水分子の酸素原子と他の水分子の水素原子との間に水素結合を形成するものであり、気液混合液の液体として水が用いられた場合には、気泡界面において液体中のこの水素結合が強固になって気泡をより安定化させるのである。そして、水を用いることにより、特別な液体を用いることなく簡単に気液混合液を生成して、洗浄液を得ることができる。また、水は入手が容易であり、安価であるので低コストで簡単に気液混合液を生成することができる。さらに、水は人体に安全であるので安全性の高い洗浄液を得ることができるものである。ここで、液体に水が含まれていればよく、液体が水のみからなっていてもよいし、水が他の成分を溶解させて水溶液の状態になっていてもよい。なお、水としては純度の高い水に限られることはなく、水道水、井戸水、地下水、河川や池の水などをはじめ、洗浄に用いることが可能なあらゆる水を使用することができる。さらに、液体として水を含み、界面活性剤などの洗浄作用のある物質が配合された洗浄剤を用い、この洗浄剤にナノサイズの気泡を混合させて気液混合液を生成して洗浄液を得ることもできる。その場合、ナノサイズの気泡の作用に加えて洗浄剤自体の洗浄作用を発揮させて効果をより向上することができる。

また、液体が、Ｏ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合、Ｆ−Ｈ結合やＣｌ−Ｈ結合などの（ハロゲン）−Ｈ結合、Ｓ−Ｈ結合のいずれか一種以上を有する分子からなる液体であることも好ましい。これらの結合は、水素原子に対して電気陰性度が十分に大きい原子と水素原子との結合であり、Ｏ−Ｈ…Ｏ、Ｎ−Ｈ…Ｎ、Ｆ−Ｈ…ＦやＣｌ−Ｈ…Ｃｌなどの（ハロゲン）−Ｈ…（ハロゲン）、Ｓ−Ｈ…Ｓといった強い水素結合を形成し、この水素結合により気泡を取り囲んで気泡を安定化させることができるものである。Ｏ−Ｈ結合を有する代表的な液体は水であるが、その他、過酸化水素やメタノール、エタノールなどのアルコール、グリセリンなどを例示することができる。また、Ｎ−Ｈ結合を有する液体としては、アンモニアなどを例示することができる。また、（ハロゲン）−Ｈ結合を有するものとしては、Ｆ−Ｈ結合を有するＨＦ（フッ化水素）、Ｃｌ−Ｈ結合を有するＨＣｌ（塩化水素）を挙げることができる。また、Ｓ−Ｈ結合を有するものとしてはＨ_２Ｓ（硫化水素）を挙げることができる。

液体がカルボキシル基を有する分子からなる液体であることも好ましい。カルボキシル基には、電気陰性度が大きいカルボニルの酸素原子が存在しており、あるカルボキシル基中のカルボニルの酸素原子と他のカルボキシル基中の水素原子とが強い水素結合を形成して気泡を取り囲むので、安定に気泡が存在した気液混合液を得ることができるものである。カルボキシル基を有する分子からなる液体としては、ギ酸、酢酸などのカルボン酸などを例示することができる。

気泡との界面における液体分子の水素結合の距離としては、常温常圧での水素結合の距離を１００％とした場合に、９９％以下となるように洗浄液を生成することが好ましい。水素結合の距離がこの範囲になることにより、気泡を水素結合の硬い殻で取り囲んで安定化させることができるものである。水素結合の距離がこれより長いと気泡を安定化させて存在させることができなくなるおそれがある。原子間距離を考慮すると、水素結合の距離の下限は９５％である。気液混合液中の気泡界面における水素結合の距離は、後述するように、気液混合液の赤外吸収スペクトル（ＩＲ）を解析することにより算出することができる。

ところで、水素結合の距離が上記の距離にある液体は、通常、氷のように固体やハイドレート結晶構造になるものであるが、上記のような気液混合液においては、気泡界面において局所的に上記のような距離の短い水素結合を形成し、それ以外の液体中は通常の水素結合を形成している。すなわち、気泡界面では距離の短い水素結合により液体分子の硬い殻を形成して、気泡同士が合体することや消滅することを防止すると共に、気泡界面以外では通常の状態で液体が存在して常温常圧では流動性を確保しており、安定な気泡が存在して洗浄液を利用しやすくするものである。

洗浄液にあっては、気泡を形成している気体の圧力、すなわち気泡の内圧が、０．１２ＭＰａ以上になることが好ましく、さらにヤングラプラスの式（次式）で与えられる気泡の内圧より高い圧力であることが好ましい。

ヤングラプラスの式
ΔＰ＝２σ／ｒ
［ΔＰ：気泡内部の上昇圧力、 σ：表面張力、 ｒ：気泡半径］

気泡の内圧がこのような圧力になると気泡が高い内部圧で維持されることになり、より強固な界面構造を形成することができるので、静置状態において安定な気泡を形成することができ、気体を高濃度で液体中に保持することができる。一方、一旦、気液混合液に衝撃が加えられると、内部圧の力により気泡の界面構造が崩壊して、気泡が崩壊して大量の気体が液体に溶解したり液体から放散したりするため、この発生した大量の気体を用いて洗浄液を利用することができるものである。洗浄液を構成する気液混合液中の気泡の内圧は、後述するように気液混合液中の気体総量と密度から計算した気体容量とを気体の状態方程式に当てはめることにより算出することができる。

また、気泡の界面におけるゼータ電位がマイナスであることが好ましい。気泡界面でのゼータ電位がマイナスになると汚れを吸着することが可能になり、洗浄液の作用を向上することができる。

気体としては、特に限定されるものではなく、種々の気体を用いることが可能である。例えば、オゾン、塩素、二酸化塩素などの殺菌性の気体や、水素などの還元力のある気体を始め、二酸化炭素、空気、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、メタン、プロパン、ブタンなどの気体を単一で又は混合して用いることができる。

気体として好ましいものの一つは、殺菌性のある気体であり、特に塩素、オゾンが好ましい。殺菌性の気体を液体中に長期に保持することにより、気泡自体の洗浄・殺菌作用に加えて、殺菌性の気体で菌を殺菌することができるので、殺菌性が高くかつ持続した洗浄液にすることができる。また、液体が殺菌性の気体を含んでいるので、液体が菌によって汚染したり腐食したりすることが抑制され、長期に亘って品質の劣化が生じない保存安定性の優れた洗浄液を得ることができる。このように、殺菌性の薬剤を用いなくても殺菌性を高めた洗浄液を簡単に得ることができるものである。ところで、上述のように従来からオゾン水を洗浄に用いることが知られているが、本発明による洗浄液によれば、通常のオゾン水に比べてオゾン含有量が格段に多くなり、除菌・殺菌の効果が大幅に上昇するものである。また、水道水などの殺菌には塩素が使用されているが、本発明による洗浄液によれば、液体に含有する塩素の量を増加させて除菌・殺菌効果を高めることができるものである。

また、気体として二酸化炭素を用いることも好ましい。それにより、二酸化炭素の強い発泡作用を洗浄に利用して高い洗浄性能を得ることが可能になる。二酸化炭素を含んだ液体、例えば炭酸水は、炭酸ガスの発泡作用で洗浄することが知られている。通常の炭酸水は飽和溶解濃度以上の二酸化炭素は泡となって液体からすぐに分離してしまい、発泡による洗浄性能が長期間持続しない。しかし、上記の気液混合液によれば、通常の炭酸水の二酸化炭素の量をはるかに超える多量の二酸化炭素をナノサイズの気泡にして安定に存在させることができるものである。そして、洗浄対象物に接触した際に気泡が崩壊して二酸化炭素の発泡が汚れや微生物の周囲で発生するので、高い洗浄性能を発揮することができる。また、洗浄対象物に接触させる前に外力を与えて通常の炭酸水の気体量を超える気体量で発泡させることもでき、その場合、多量の気体を発泡させた洗浄液にすることで洗浄性能を高めることができるものである。

また、気体として水素を用いることも好ましい。その場合、還元力のある多量の水素が汚れや微生物を還元して除去・殺菌することができるので、活性の高い洗浄液を得ることができるものである。すなわち、洗浄対象物に接触させた際に、還元力のある水素が酸化物質を還元して汚れや微生物の付着力を弱めるため、化学活性を利用して洗浄することができるものである。

また、気体として窒素又はアルゴンを用いることも好ましい。窒素、アルゴンといった不活性ガスの気体で洗浄することにより、洗浄対象物の微生物などを不活化して洗浄することができる。すなわち、不活性ガスにより菌などを窒息させて菌の活性を抑制するので雑菌の繁殖を防止できるものである。また、不活性なので使用しても配管等の金属の腐食がない洗浄液を得ることができる。

また、気体として酸素又は空気を用いることも好ましい。その場合、気泡中に含まれる多量の酸素で洗浄することができるので、活性の高い洗浄液を得ることができるものである。すなわち、洗浄対象物に接触させた際に、多量の酸素が供給されて酸素が汚れや微生物に働きかけるため、化学活性を利用して洗浄することができるものである。そして、気体として空気を用いた場合には、ボンベなどの特殊な機器を用いることなく洗浄液を得ることができるものであり、空気に含まれる酸素を利用して洗浄することができるので、簡単で安価に洗浄性能の高い洗浄液を得ることができるものである。

上記のような洗浄液は、液体として純水を用いた場合、体積１ｃｍ^３中に存在する気泡界面の面積は１．２ｍ^２程度となる。

洗浄液は、そのまま洗浄対象物に接触させてもよいし、外力を与えて気体を発生し発泡させて発泡液のような状態にして洗浄対象物に接触させてもよい。また洗浄液を他の成分と混合するなどして、洗浄性の化学物質を含む洗浄剤を調製したりすることもできる。洗浄液を接触させる方法としては、噴射、噴霧、浸漬、塗布などの適宜の方法を採用することができる。

本発明の洗浄方法は、上記のような洗浄液を用い、圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線、振動を制御して洗浄液に外力を与えて液体中の気泡を崩壊させて、洗浄液中の気体を利用して洗浄するものである。上述のように、洗浄液には多量の気体が気泡となって液体中に存在しており、この気泡は外力により崩壊したり合体したりする。そこで、洗浄液に外力を与えて発生する気体を利用し気泡の崩壊圧により洗浄するものである。例えば、殺菌性のある気体を用いると気泡を崩壊して気体を溶解させることにより殺菌力を高めることができる。また、二酸化炭素などの気体を用いて、洗浄対象物に噴射する直前に外力を与えれば、通常の炭酸水をはるかに超える多量の気体を発泡させて洗浄することができる。また、水素や酸素や空気などの気体を用いて、外力を与えて発泡させて洗浄対象物に適用すれば、汚れや微生物を活性して汚れを取り除くことができる。このように外力を与えることによって得たいタイミングで洗浄液の作用を高めて利用することができるものである。

気泡を崩壊させる外力としては、圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線及び振動からなる群から選ばれる少なくとも1種のものを制御して用いることが好ましい。それにより効率よく気体を発生させて気体を利用したり、気体を液体から分離したりすることができるものである。

圧力変化により外力を与える場合、加圧装置又は減圧装置に洗浄液を入れることにより洗浄液にかかる圧力を常圧よりも高くしたり低くしたりして衝撃を与えることができる。すなわち、圧力が変化された気液混合液は内部エネルギーの増加によって界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また気体が液体から放出するのである。圧力変化としては、液体の圧力を＋０．０１ＭＰａ以上の圧力にすること、又は−０．０１ＭＰａ以下の圧力にすること、つまり液体圧力と気泡内圧との圧力差を絶対値で０．０１以上にすることが好ましい。圧力変化がこの条件を満たさないと気体の発生量が少なくなるおそれがある。また、これらの圧力を交互に変動させたりして外力を与えてもよい。

温度変化により外力を与える場合、洗浄液を加温してもよいし冷却してもよい。また、加温と冷却を交互に繰り返し行って外力を与えてもよい。

加温により外力を与える場合、ヒーターなどの加温手段をオンにして常温常圧で製造された洗浄液、すなわち気液混合液の温度を上昇させる。温度が上昇された気液混合液は内部エネルギーの増加によって界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また気体が液体から放出するものである。加温する温度としては、気体発生の速度に合わせて適宜に設定し得るものであるが、例えば、急激に気泡を崩壊させて気体を発生させる場合は、気液混合液を１０〜３０℃程度以上に上昇するように加温し、徐々に気泡を崩壊させて気体を発生させる場合は、気液混合液を１〜１０℃程度以上に上昇するように加温する。

また、冷却により外力を与える場合、冷却熱交換器をオンにして常温常圧で製造された気液混合液の温度を低下させる。温度が低下された気液混合液は、冷却により気体の飽和溶解濃度が上がり気泡が崩壊して液体に気体がより多く溶解するようになる。冷却する温度としては、例えば、気液混合液の温度が１〜３０℃程度で温度が低下するように冷却する。

また、衝撃波により外力を与えることもできる。衝撃波としては、電波、マイクロ波などを用いることができ、例えば衝撃波としてマイクロ波を用いる場合、マイクロ波発生装置を用い、マイクロ波発振子から洗浄液にマイクロ波の振動を与えることができる。このとき、振動波を与えられた気液混合液の内部エネルギーが増加して界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また、気体が液体から放出するものである。マイクロ波の周波数としては、周波数９１５ＫＨｚ、２．４〜２．５ＧＨｚ、５．７〜５．９ＧＨｚのいずれかであることが好ましい。周波数の範囲がこの範囲を外れると気泡を崩壊する効果が低下するおそれがある。

また、超音波により外力を与える場合、超音波発生装置を用い、超音波振動子から洗浄液に超音波振動が与えることができる。このとき、振動された気液混合液の内部エネルギーが増加して界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また、気体が液体から放出するものである。超音波の周波数としては、周波数１６ＫＨｚ以上２．４ＧＨｚ未満であることが好ましい。周波数の範囲がこれより大きくても小さくても気泡を崩壊する効果が低下するおそれがある。

また、赤外線により外力を与える場合、赤外線照射器を用い、赤外線照射器の照射口から洗浄液に赤外線を与えることができる。このとき、赤外線が照射された気液混合液の内部エネルギーが増加して界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また、気体が液体から放出するものである。赤外線の波長としては、波長３〜１０００μｍであることが好ましい。波長の範囲がこれより大きくても小さくても気泡を崩壊する効果が低下するおそれがある。

また、撹拌により圧力を変化させてもよい。撹拌により外力を与える場合、撹拌装置を用い、洗浄液を撹拌装置に入れて撹拌させることができる。また、洗浄液を送りながら連続的に撹拌により外力を加えるようにしてもよい。このとき、撹拌された気液混合液の内部エネルギーが増加して界面構造が崩れて気泡が崩壊したり、気泡が激しく衝突して気泡が合体して大きなマイクロサイズ以上の気泡になったりして、気体が発生する。そしてこの気体が液体に溶解し、また、気体が液体から放出するものである。気体を液体から放出させたい場合の撹拌条件としては、液体が回転中心からの距離rに反比例する円周速度v=C(const)/rで回転してつくる渦運動である自由渦運動の撹拌の場合、圧力p=const−ρ÷2×C^2÷r^2および2×π×C=constの２式から圧力上昇値pが求められるが、渦運動している全域において絶対圧でpが-0.1MPa以下の領域があることが好ましい。また、撹拌条件としては、液体が回転中心からの距離rに比例する円周速度v=rω (ω：一定角速度)で回転してつくる渦運動である強制渦運動の撹拌の場合、圧力p=ρ÷2×ω^2×r^2+constの式から圧力上昇値pが求められるが、渦運動している全域において絶対圧でpが-0.1MPa以下の領域があることが好ましい。撹拌による外力がこれより強くても弱くても気泡を崩壊する効果が低下するおそれがある。撹拌の場合、気液混合液に振動を与えることができる。

このように、圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線、振動といった外力を制御して洗浄液中の気泡を崩壊させることによって、気泡として存在している大量の気体をこれらの手段で瞬時に多量に液体に溶解させたり、液体から放出させたりすることができ、簡単に効率よく気体を発生させて洗浄に利用することができるものである。

次に、上記のような洗浄液を製造する洗浄液製造装置について説明する。

図１は、洗浄液製造装置の実施の形態の一例を示す概略図である。洗浄液製造装置としては、液体中に気体がナノサイズの気泡になって存在する気液混合液を生成する気液混合液製造装置を用いる。

図１の気液混合液製造装置は、液体を圧送して連続的に気液混合液を製造するものであり、水道配管や液体貯留槽などの液体供給源から液体を取り入れる入液部１と、入液部１から入った液体に気体を供給する気体供給部２と、気体が供給された液体を加圧し液体中の気体をナノサイズの気泡にして気液混合液を生成する気液混合部３と、気液混合液からナノサイズを超える大きさの気泡を分離する気体分離部４と、加圧状態の気液混合液をナノサイズの気泡を崩壊させることなく大気圧まで減圧する減圧部５と、減圧された気液混合液を吐出する吐出部７と備えており、各部は流路６に接続して設けられている。

流路６は、洗浄液製造装置の各部同士や各部と外部とを接続し、液体を上流から下流に流すものであり、例えばパイプやホースなどの管体で構成される。流路６は、気液混合部３より上流側の流路６ａ、減圧部４より下流側の流路６ｃ、その間の各部を結ぶ流路６ｂにて構成されている。

入液部１は、気液混合液生成装置の外部にある液体供給源から装置の内部に液体を入れるためのものであり、図示の形態では、水道配管などの液体供給源に接続された外部流路１９と接続される流路６ａの入口として構成されている。この入液部１には、開閉して液体の流入量や圧力を調節できる調節弁などを設けてもよい。入液部１の上流側に液体を浄化する浄化ユニット、例えば液体が水であれば浄水フィルターなどを設けてもよい。浄化した液体により気液混合液を生成すれば気体の混合量が増加し高濃度の気液混合液を得ることができる。なお、浄化ユニットは入液部１と気液混合液３との間の流路６ａに設けてもよい。

気体供給部２は、液体が流れる流路６などに接続されることにより液体に気体を供給して注入するものであり、図示の形態では気液混合部３に接続される管体などにより構成されている。そして、例えば気体として空気を注入する場合には、一端を大気中に開放させた管体の他端を気液混合部３に接続して気体供給部２を形成することができる。あるいは気体として、オゾン、塩素、二酸化塩素、水素、二酸化炭素、酸素、窒素、アルゴ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気液混合部３に接続して気体供給部２を形成することができる。また、オゾンを供給する場合は、気体供給部２をオゾン発生機に接続し、空気から生成したオゾンを供給するようにしてもよい。気体供給部２の接続位置は、図示のように気液混合部３に接続してもよく、気液混合部３よりも上流側の流路６に接続してもよい。

気液混合部３は、入液部１から送られてきた液体を圧送するとともにこの液体に注入された気体と液体を混合し、加圧により気体を微細な気泡にして液体中に分散・混合させるものである。気液混合部３としては、流路の断面積変化などで撹拌力を与えるもので構成することもできるし、また液体が撹拌された状態で流路６を流れているのであれば単に流路６で構成することもできる。図示の形態では、気液混合部３はポンプ１１で構成して設けてある。気液の加圧及び混合をポンプ１１により行った場合、液体を急激に加圧・混合することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液を確実に生成することができる。気液混合部３内においては液体と気体が高圧条件で混合される。それにより、気泡の周囲に強固な界面構造が形成され、この強固な界面構造の殻で気泡を覆うことができ、気体を微細な気泡として安定化することができるものである。

上記のような気液混合部３を構成するポンプ１１により、気体が注入された液体に急激に強力な圧力が加わって、液体中に存在している気泡は微細なナノサイズの気泡へと細分されて液体に分散される。また、急激な圧力変化により高圧になった気泡の界面には液体分子により強固な界面構造が形成される。その際、加圧速度ΔＰ_１／ｔ（ΔＰ_１：圧力増加量、ｔ：時間）が０．１７ＭＰａ／ｓｅｃ以上になることにより、気泡を細分化させて微細なナノサイズの気泡を生成することができ、気液混合部３から気体分離部４に送り出される際の気液混合液の圧力が０．１５ＭＰａ以上になることにより、気泡の界面が強固な構造となったナノサイズの気泡を生成することができるものである。実質的な加圧条件を考慮すると、加圧速度ΔＰ_１／ｔの上限は１６７ＭＰａ／ｓｅｃであり、加圧された気液混合液の圧力の上限は５０ＭＰａである。

図２は、ポンプ１１の具体的な形態の一例を示す要部の概略図である。このポンプ１１ａは回転体２１の回転により液体を加圧するものであり、回転体２１に取り付けられた回転翼２２が連続的に回転してポンプ入口２６からポンプ流路室２３を介してポンプ出口２７への流れ方向へ液体を送り出し加圧するものである。図２において白抜き矢印は液体の流れ方向を示し、実線矢印は回転体２１の回転方向を示している。このポンプ１１ａでは４枚の回転翼２２が備えられている。また回転体２１の回転軸２５は、円筒状に形成されたポンプ壁２４の円筒中心よりもポンプ出口２７側に偏って配置され、偏心軸となって設けられている。そして、回転軸２１の偏心によりポンプ流路室２３の第二流路室２３ｂの容積は、第一流路室２３ａの容積よりも小さく形成されており、液体の流れ方向に沿ってポンプ流路室２３の容積が順次小さくなっている。

そして、ポンプ流路室２３に送り出された液体は、回転翼２２で送り出され加圧され、急激な圧力変化により大きな気泡Ｂ_Ｂが細分化されて微細なナノサイズの気泡Ｂ_Ｎが生成される。すなわち、回転体２１の回転と共に第一流路室２３ａから第二流路室２３ｂに送られた液体は、ポンプ流路室２３の容積が小さくなることにより急速に圧縮されて加圧され、この加圧力によりナノサイズの気泡Ｂ_Ｎが生成される。また、図示のポンプ１１ａでは、ポンプ壁２４の内面と回転翼２２の先端部との間を液体が通過するときに剪断力が与えられて、液体をクリアランスで剪断しながら加圧する。このとき、液体に混合されている気体（大きな気泡Ｂ_Ｂ）は液体に与えられた剪断力によって剪断されて、より微細なナノサイズの気泡（Ｂ_Ｎ）になる。ここで、ポンプ壁２４の内面と回転翼２２の先端部との間の最も狭くなる部分の距離、すなわちクリアランス距離Ｌ_Ｃは、５μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。このように、回転体２１を用いたポンプ１１ａによれば、回転体２１で急激に強い力で加圧すると共に液体に注入された気体を剪断してナノサイズの気泡を形成することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液をより確実に生成することができるものである。

ポンプ１１の回転体２１の回転数は１００ｒｐｍ以上であることが好ましい。このとき、０．３秒に１／２回転以上となる。このような回転数となることにより、飽和溶解濃度以上の気体を液体に注入させて水素結合距離が短縮したナノサイズの気泡を確実に生成することができるものである。

気液混合部３による加圧は、気液混合部３を複数設けて、複数回加圧してもよい。液体を送りながら複数回加圧することにより、液体を強力に加圧して、気泡界面の構造が強固な気液混合液を生成することができるものである。具体的には、気液混合部３を二つ以上のポンプ１１やベンチュリ管で構成することができるものである。

ここで、図３（ａ）のように、気液混合部３（又は気液混合液３の一部）をベンチュリ管３１で構成し、ベンチュリ管３１の側管を気体供給部２として機能させて、急激な加圧を液体にかけて気体を液体に注入することもできる。このようにベンチュリ管３１を用いることにより、簡単な構成でナノサイズの気泡を形成することができ、装置を簡単なものにすることができるものである。図示のベンチュリ管３１は、流入側から流出側に向かって断面積が徐々に小さくなる流入側管部３１ａと、ベンチュリ管３１内において断面積が最も小さくなる絞り管部３１ｂと、流入側から流出側に向かって断面積が徐々に大きくなる流出側管部３１ｃとから構成されている。絞り管部３１ｂに気体供給部２の一端が接続してあり、この気体供給部２から供給された気体は、絞り管部３１ｂ内において液体に注入されるようになっている。

また、図３（ｂ）のように、気体供給部２と気液混合部３（又は気液混合液３の一部）とを兼用して電気分解手段３２で構成し、電気分解して発生する気体を水に供給しナノサイズの気泡にして混合するようにしてもよい。液体として水を使用した場合、液体に注入される気体は水の電気分解により発生する水素と酸素になる。この電気分解により発生した気泡はナノサイズの気泡となり液体中に存在する。このように電気分解手段３２を用いることにより、簡単な構成でナノサイズの気泡を形成することができ、装置を簡単なものにすることができるものである。また、電気分解手段３２の下流側にさらにポンプ１１を設けることも好ましい。その場合、電気分解手段３２によって気体が発生し供給された液体は、ポンプ１１の作用によって確実にナノサイズの気泡を発生させることができる。図示の電気分解手段３２では流路６ａから送られた液体が電気分解手段３２の電気分解槽に貯留され、陽極（＋）と陰極（−）とによって電圧が印加されて液体が電気分解するようになっている。電気分解により気体が供給された液体は流路６ａから下流側に送られる。

気体分離部４は上記のようにして気体が混合された液体から、ナノサイズを超える気泡、すなわち直径１μｍを超える気泡（マイクロサイズ以上の気泡）を取り除くものである。上記のようにしてナノサイズの気泡が形成された液体にはマイクロサイズ以上の気体も一緒に混合して存在している。しかし、マイクロサイズ以上の気泡は安定に液体中に存在することができないのに加え、液体中に存在しているとナノサイズの気泡を合体させたり崩壊させたりしてナノサイズの気泡をも不安定にしてしまう。そこで、マイクロサイズ以上の気泡を気液混合液から取り除いて気泡をナノサイズのものだけにしてナノサイズの気泡を安定化させるものである。

気体分離部４は、気泡をそれ自身の浮力で上昇させて取り除くようにした管体などで構成することができる。取り除かれた気泡は気体となって上部に集積するので、この除去された気体を気体除去部８により取り除くことができる。直径１μｍを超えるサイズの気泡（マイクロサイズの気泡）は、浮力により上昇するので、このような比較的大きい気泡が取り除かれて微細な気泡であるナノサイズの気泡が液体中に存在することにより、界面構造が強固で安定な気液混合液を得ることができるものである。

気体分離部４としては、具体的には、図４のような構成にすることができる。（ａ）は、気液混合部３と連続して地表面に略水平（重力方向に対して略垂直な平面上）になるように形成し、液体Ｌｑ中の気泡Ｂをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Ｂを取り除くようにした管体の例を示している。また、（ｂ）は、気液混合部３と連続すると共に気液混合部３と合わせた形状が正面視逆Ｌ字型になるように形成し、液体Ｌｑの流れ方向を下方向（重力方向と略同方向）にして液体Ｌｑ中の気泡Ｂをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Ｂを取り除くようにした管体の例を示している。また、（ｃ）は、気液混合部３とは別体にし、液体Ｌｑの流れ方向を下方向（重力方向と略同方向）にして液体Ｌｑ中の気泡Ｂをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Ｂを取り除くようにした管体の例を示している。

減圧部５は気体が混合された液体の圧力を、大きな気泡を発生させることなく徐々に大気圧まで減圧させるものである。上記のようにして加圧により気体と混合された液体は、高圧な状態にあり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、気液混合液中の気泡が合体して気体になって液体から排出されるおそれがあり、またキャビテーションが発生することがある。そこで、減圧部５を設け、加圧された状態の気液混合液を送り出す際に、減圧部５で大気圧まで徐々に減圧をした後に吐出するようにしているものである。減圧部５は、気体が混合された液体を送りながら配管全域での減圧速度ΔＰ_２／ｔ（ΔＰ_２：減圧量、ｔ：時間）の上限を２０００ＭＰａ／ｓｅｃ以下にして減圧するように構成されている。それにより、強固な気泡界面の構造を維持させたまま、ナノサイズの気泡を消滅させたり合体させたりすることなく気液混合液を取り出すことができるものである。

減圧部５としては、図５のような構成にすることができ、具体的には、（ａ）のように流路断面積が段階的に徐々に小さくなる流路６や、（ｂ）のように流路断面積が連続的に徐々に小さくなる流路６や、（ｃ）のように加圧された液体が流路６内を流れる圧力損失により高圧状態（Ｐ_１）の気液混合液の圧力を徐々に低下させて（Ｐ_２、Ｐ_３、・・・）大気圧（Ｐ_ｎ）まで減圧するように流路長さ（Ｌ）が調整された流路６や、（ｄ）のように流路６に設けられた複数の圧力調整弁９などにより構成することができる。

例えば図５（ａ）又は（ｂ）のような減圧部５を用いた場合、減圧部５よりも上流側の流路６を内径２０ｍｍにし、減圧部５を、流路長さが約１ｃｍ〜１０ｍで、内径が２０ｍｍから４ｍｍにまで徐々に小さくなることにより流路断面積が小さくなる管体により構成することができる。なお、減圧部５は、入口内径／出口内径＝２〜１０程度に設定したり、１ｃｍあたりの内径減少値を１〜２０ｍｍ程度に設定したりすることができる。このとき、減圧部５に気液混合液を流速４×１０^−６ｍ／ｓ以上で送ると、減圧速度２０００ＭＰａ／ｓｅｃ以下で、ナノサイズの気泡を消滅させることなく１．０ＭＰａ減圧することができ、気液混合液を大気圧にまで減圧することができるものである。

減圧された液体は流路６ｃを通って吐出部７に送られる。なお、その際、図６のように、吐出部７と減圧部５との間に、流路６に加えて、気液混合部３における液体の押し込み圧を十分に確保するために延長流路１０を設けることもできる。すなわち、減圧部５を含めた全体の圧力損失を算出し、気液混合部３からの押し込み圧によって気液混合部３内で液体と気体を加圧するのに必要な圧力と、全体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ように流路長さを調整した延長流路１０を流路６に付加するようにしてもよい。押し込み圧の確保には絞り部などを設けることも考えられるが、絞り部などで押し込み圧を調整すると急激な圧力変化により気泡が崩壊するおそれがある。しかし、このように延長流路１０を設ければ気泡を安定化させたまま気液混合液を吐出することができるものである。

上記のように構成された気液混合液製造装置にあっては、入液部１から入った液体に、気体供給部２により気体を供給して注入する。そして、気体が注入された液体を、ポンプ１１で構成された気液混合部３によって０．１７ＭＰａ／ｓｅｃ以上の加圧速度ΔＰ_１／ｔ（ΔＰ_１：圧力増加量、ｔ：時間）で加圧し、液体の圧力を０．１５ＭＰａ以上にする。すなわち、気液混合部３から気体分離部４へ送り出される際の液体の圧力は０．１５ＭＰａ以上になっている。その後、気体分離部４で気液混合液中のナノサイズを超える気泡を取り除いた後、該液体を減圧部５及び下流側の流路６に送りながら最高減圧速度２０００ＭＰａ／ｓｅｃ以下の減圧速度ΔＰ_２／ｔ（ΔＰ_２：減圧量、ｔ：時間）で徐々に大気圧まで減圧する。それにより、ナノサイズの気泡が安定に存在した気液混合液を連続的に生成することができ、この気液混合液を洗浄液として利用することができるものである。

なお、気液混合部３よりも下流側の流路６（６ｂ及び６ｃ）は内径２〜５０ｍｍ程度の管体などに形成することができる。それにより、比較的太い流路断面積で気液混合液を吐出することができ、細路により流路６を構成する場合のような配管の詰まりを防止して、気液混合液を利用しやすくして、洗浄液を簡単に得ることができる。

そして、吐出部７から吐出された洗浄液は、洗浄対象物に向けて噴射したり、容器に入れて洗浄対象物を浸漬させたりして洗浄に利用することができる。また、この洗浄液に他の洗浄成分を添加して洗浄剤を調製してもよい。その場合、気液混合液は洗浄液基剤として用いられることとなる。

図７は、洗浄液製造装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。この装置は図１の装置の構成に加えて、吐出部７と減圧部５との間の流路６ｃに気液混合液に外力を与える外力制御部１２が設けられてある。

外力制御部１２は、温度変化を制御する温度制御部、圧力変化を制御する圧力制御部、衝撃波を照射する衝撃波制御部、超音波を照射する超音波制御部、赤外線を照射する赤外線制御部、又は振動を制御する振動制御部などによって構成され、減圧部から送られてくる洗浄液にスイッチをオンして外力を与えて、洗浄液に含まれているナノサイズの気泡を崩壊させて、気体を液体に溶解したり、気体を液体から分離したりするものである。

例えば、外力制御部１２として振動を付与する振動制御部を用いた場合は、常温で生成した洗浄液に振動制御部をオンすることにより振動を与え、洗浄液中のナノサイズの気泡を崩壊して、気体を液体に溶解したり、気体を発泡させたり、気体を分離したりする。気体を液体に溶解させれば、気体の溶解による洗浄性を発揮して洗浄することができ、また、気体を発泡させれば発泡作用で洗浄することができる。

そして、外力が与えられてナノサイズの気泡が崩壊した洗浄液は吐出部７から吐出され、洗浄対象物に噴射されたり容器に溜められたりする。吐出部７から吐出された洗浄液は、ナノサイズの気泡の崩壊によって洗浄性能が高められている。上記では、外力制御部１２として振動を制御したものを説明したが、温度制御、圧力制御、衝撃波、超音波、赤外線などを制御してもよく、外力の条件としては、上記で説明した洗浄方法の外力条件と同様の条件にすることができる。

この装置にあっては、気液混合液である洗浄液を製造した後、すぐにナノサイズの気泡を崩壊させて洗浄に利用することができ、また、任意の量でナノサイズの気泡を破裂し一体化させて放散することができるので、発泡による洗浄力を制御して効率よく洗浄性を発揮させることができるものである。

次に、上記のような洗浄液、及び洗浄液製造装置の機構を利用した洗浄装置について説明する。以下の洗浄装置はいずれも、上記で説明した、気液混合部１と、気体供給部２と、気体分離部４と、減圧部５とを少なくとも有する洗浄液製造装置をナノバブル生成ユニットＡとして備えている。

図８は洗浄装置の一例である。この洗浄装置は、図１の洗浄液製造装置の構成に加えて、減圧部５よりも下流側の流路６に洗剤投入部１３が接続して設けてあり、減圧部５より下流側の流路６を通った洗浄液は洗剤投入部１３で洗剤が投入されて吐出部７に送られるように構成されている。ナノバブル生成ユニットＡは入液部１より下流側の構成となる。

入液部１は電磁弁１ａにて構成されており、この電磁弁１ａに接続された水道配管からの水道水を液体として用いて、洗浄液を製造するようになっている。

気体としては適宜の気体を用いることができるが、空気の場合、装置構成を簡単にすることができる。また、オゾン、塩素などの殺菌性の気体や、水素、二酸化炭素、酸素などの気体を使用すれば、上記で述べた各気体自体の洗浄効果を得ることができる。また、気体として二種類以上を用いて、洗浄を空気又は酸素を行い、殺菌や脱臭をオゾンで行ってもよい。

洗剤投入部１３は洗浄液に洗剤を投入して添加するためのものであり、洗剤を貯留する洗剤貯留部１３ａと、洗剤貯留部１３ａに貯留された洗剤を流路６に送る洗剤投入路１３ｂとからなる。洗剤としては液体洗剤でも固体洗剤でもよいが、液体洗剤を用いれば溶解・混合させることが容易になる。洗浄液に洗剤が含まれていれば洗浄性能が向上する。洗剤投入部１３は設けなくてもよいが、洗浄性能の向上のためには、洗浄投入部１５を設けた方が好ましい。図示の形態では、洗剤投入部１５は下流側の流路６に接続してあるが、気液混合部３と電磁弁１ａとの間の流路６に接続してあってもよい。

この洗浄装置は、トイレ、便器、キッチン、流し台、浴室、浴槽、洗面台などに使用する洗浄装置として利用することができる。

具体的には、便器洗浄器として利用した場合には、汚物を排出する際の水を洗浄液（気液混合液）に置き換えることによって、汚物の排出と同時に便器を洗浄し、また除菌・殺菌をすることができる。キッチンやシンク周りの洗浄装置として利用する場合には、キッチン周りの生ゴミの菌繁殖を抑え、またその洗浄液を流すことにより水道管の除菌・殺菌を同時に行うことができ、臭気防止もすることができる。また、吐出部７を浄水器に接続すれば、浄水器のフィルター・カートリッジの洗浄再生を行うことができ、フィルター・カートリッジの交換頻度を低減させることができる。

また人体に安全な性質を利用することもできる。例えば、浴室で用いる場合には、入浴の際に、人体の洗浄とともに浴室を洗浄し、除菌・殺菌をすることができる。またトイレで用いる場合には、お尻洗い洗浄器に用いてお尻の雑菌繁殖を抑えたり、同時に便器の除菌・殺菌を行ったりすることができる。

図９は洗浄装置の他の一例である。この洗浄装置は、図８の洗浄液製造装置の構成に加えて、洗浄部１５を備えており、この洗浄部１５に減圧部よりも下流側の流路６を接続してある。ナノバブル生成ユニットＡは入液部１から洗浄部１５の手前の流路６までの構成となる。この装置では、減圧部５より下流側の流路６を通った洗浄液は洗浄部１５に送られるように構成され、洗浄部１５からの排水は排水流路１７から外部に排出される。なお、排水流路１７にポンプ１１を設けてもよい。その他の装置構成は、図８と同様である。

洗浄部１５は、洗濯物などの洗浄対象物が投入される洗浄槽を備えており、この洗浄槽で流路６から送られてくる洗浄液を洗浄対象物に接触させて洗浄を行う。

図示の形態の好ましい例としては、洗濯機が挙げられる。この場合、洗浄対象物である衣類を洗浄部１５に設けられた洗濯槽に投入して、洗濯機を稼動させ、その際、上記の洗浄液で洗濯を行うことにより洗浄性の高い洗濯をすることができる。洗浄部１５として、市販の洗濯機を用いてもよい。その場合、洗濯機の給水差込口と水道配管との間に、ナノバブル生成ユニットＡを導入して洗濯機を形成すれば、既存の洗濯機にナノバブル生成ユニットＡを取り付けるだけで簡単に洗浄性能を向上することができる。もちろん、ナノバブル生成ユニットＡを洗濯機内部に組み込んで一体化させて、ナノバブル生成ユニットＡ含有洗濯機として構成してもよい。

この洗浄装置にあっては、洗濯機などに利用することが可能であり、洗濯槽などの洗浄部１５に入る水がナノバブルを多量に含む水であるため、洗浄力を向上することができ、ひいては洗剤量の低減、電力の低減を図ることができる。また洗剤量を減少することができるので洗濯物のダメージを低減することができる。すなわち洗剤量が少なく電力量を抑えた地球環境に優しい洗浄装置にすることができるものである。

図１０は洗浄装置の他の一例である。この洗浄装置は、図９の洗浄液製造装置の構成に加えて、入液部１と気液混合部３との間に加温部１４を設けてある。ナノバブル生成ユニットＡは入液部１から洗浄部１５の手前の流路６までの構成となる。その他の装置構成は、図９と同様である。

加温部１４は、ヒーターなどによって構成され、液体を加温するためのものであり、加温した洗浄水で洗浄することにより洗浄性が向上する。また、洗剤投入部１３は洗浄液に洗剤を投入して添加するためのものであり、洗剤が含まれていれば洗浄性が向上する。これらの加温部１４や洗剤投入部１３は設けられなくてもよいが、洗浄性能の向上のためには、これらの少なくとも一方を設けた方が好ましく、両方を設けた方がより好ましい。なお、図示の形態では、洗剤投入部１３は下流側の流路６に接続してあるが、加温部１４と電磁弁１ａとの間の流路６に接続してもよい。

図示の形態の好ましい例としては、食器洗浄器が挙げられる。この場合、洗浄対象物である食器を洗浄部１５に設けられた食器洗浄槽に投入して、食器洗浄器を稼動させ、その際、上記の洗浄液で食器を洗浄することにより高い洗浄性が得られる。その場合、食器洗浄器の給水差込口と水道配管との間に、ナノバブル生成ユニットＡを導入して食器洗浄機を形成すれば、既存の食器洗浄器にナノバブル生成ユニットＡを取り付けるだけで簡単に洗浄性能を向上することができる。もちろん、ナノバブル生成ユニットＡを食器洗浄器内部に組み込んで一体化させて、ナノバブル生成ユニットＡ含有食器洗浄器として構成してもよい。

この洗浄装置にあっては、食器洗浄器に利用することが可能であり、食器洗浄槽などの洗浄部１５に入る水がナノバブルを多量に含む水であるため、洗浄力を向上することができ、ひいては洗剤量の低減、ヒーター電力の低減を図ることができる。すなわち洗剤量が少なく電力量を抑えた地球環境に優しい洗浄装置にすることができるものである。

図１１は洗浄装置の他の一例である。この洗浄装置は、図１の洗浄液製造装置の構成に加えて、洗浄部１５を備え、この洗浄部１５に上流側の流路６を接続するとともに、下流側の流路６を巡回流路１６として構成して洗浄部１５に接続してある。ナノバブル生成ユニットＡは気液混合部３から減圧部５までで構成される。

洗浄部１５は洗浄槽に洗浄対象物と液体を投入して洗浄を行うものである。洗浄部１５の液体は、ナノバブル生成ユニットＡによって洗浄液となり、この洗浄液が巡回流路１６を通って洗浄部１５に戻される。このようにして発生した洗浄液が洗浄対象物に接触して洗浄を行う。すなわち、生成した洗浄液は洗浄装置内を巡回し、高濃度の気体が含有された洗浄液となって洗浄対象物に接触するものである。この装置では、装置内を巡回する量の液体を用いて洗浄することができるので、液体の使用量を減らして洗浄することができる。

図示の形態の好ましい例としては、剃刀の刃やシェーバーの洗浄装置が挙げられる。また、アクセサリー、メガネなど人体に付着するような装飾類の洗浄装置にも用いることができる。シェーバーの洗浄に用いた場合、洗浄対象物であるシェーバーの刃を洗浄部１５に設けられた洗浄槽に投入して、洗浄装置を稼動させる。その際、上記の洗浄液で刃を洗浄することにより素早く洗浄できるとともに高い洗浄性が得られる。

気体としては適宜の気体を用いることができるが、空気の場合、装置構成を簡単にすることができる。また、オゾン、塩素などの殺菌性の気体や、水素、二酸化炭素、酸素などの気体を使用すれば、上記で述べた各気体自体の洗浄効果を得ることができる。また、気体として二種類以上を用いて、洗浄を空気又は酸素を行い、殺菌や脱臭をオゾンで行ってもよい。液体としては簡単に得られ安全性が高いことから水を用いることが好ましい。また、水を用いれば洗浄液に薬品を入れなくても高い洗浄性を得ることができる。

図１２は、洗浄液として製造された気液混合液が、安定化されるメカニズムを説明する概念説明図である。図示のように、気泡Ｂと液体Ｌｑの界面には水素結合距離が通常よりも短い氷やハイドレートのような強固な液体分子の結合で境膜構造（結晶構造体）の保護膜Ｍが形成されており、気液相互の物質移動が阻止されて気泡が安定な状態になったものと考えられる。そして、気液混合液内の気泡（ナノバブル）の内圧は、ヤングラプラスの式から求められる圧力以上となっている。このように気泡界面の水素結合距離が短く、気泡の内圧が高くなることによって、気泡が安定した気液混合液となるものである。そして、気泡の内圧が高いためにより多くの気体を気泡中に入れることが可能となり、高濃度の気体が混合した気液混合液を洗浄液として得ることができるものである。

以下、本発明を実施例により説明する。

〔実施例１〕
［洗浄液の生成］
図１の洗浄液製造装置を用い、気体として後述の各種の気体を用い、液体として純水を用いてナノサイズの気泡を含有する洗浄液（気液混合液）を生成した。

洗浄液製造装置としては、気液混合部３がポンプ１１で構成された、図１の構成のものを用いた。ポンプ１１としては回転体２１により加圧する図２のようなポンプ１１ａを用いた。

気体と液体の比（液体に対する気体の注入量）は、容量比（体積比）で１：１に設定した。また、ポンプ１１の回転体２１の回転数は１７００ｒｐｍに設定した。この条件により大気圧（０．１ＭＰａ）の水に気体が注入された後、加圧速度ΔＰ_１／ｔ＝２８．３ＭＰａ／ｓｅｃで加圧されて、気液混合部３から脱気泡部４に送り出される際の気液混合液の圧力が０．６ＭＰａになった。なお、このような条件により、飽和溶解濃度を超えて気体が液体に注入されて水素結合距離が短くなり強固な気泡界面の構造が形成されるものと考えられる。この条件（加圧条件）は現時点における最良の条件であると考えられる。

また、減圧部５よりも上流側の流路６を内径２０ｍｍのものにした。減圧部５としては図５（ａ）のような、３段階で内径が徐々に小さくなるものを用い、具体的には、内径が１４ｍｍ、８ｍｍ、４ｍｍで長さが各約３．３ｍｍ（減圧部５の全長として約１ｃｍ）の三つの流路管部からなるものを用いた。また、減圧部５よりも下流側の流路６及び延長流路１０として、内径４ｍｍ（外径６ｍｍ）のホースを用い、下流側の流路６と延長流路１０とを合わせた長さが２ｍとなるように設定した。この条件により、減圧部５において、最高減圧速度６０ＭＰａ／ｓｅｃ、時間０．００２５秒で気液混合液を減圧し、さらに、下流側の流路６及び延長流路１０において、１ＭＰａ／ｓｅｃ、時間０．５秒で気液混合液を減圧し、ホース先端部から、大気圧（０．１ＭＰａ）まで減圧された気液混合液が得られた。なお、このような条件により、飽和溶解濃度を超えて気体が液体に注入されると共に水素結合距離が短くなり気泡界面の構造が強固になった気液混合液を安定して生成することができるものと考えられる。この条件（減圧条件）は現時点における最良の条件であると考えられる。

［水素結合の距離］
図１３は、気体として窒素を用い、液体として純水を用いた洗浄液（気液混合液）と、窒素が純水に飽和溶解濃度で溶解した窒素飽和水との赤外吸収スペクトルとの差分を示すグラフである。水のＯＨ収縮振動による赤外吸収帯としては通常３４００ｃｍ^−１付近に吸収極大があることが知られているが、グラフに示されるように気液混合液はＯＨ収縮振動の吸収極大が３２００ｃｍ^−１付近にずれている。吸収極大が３４００ｃｍ^−１にある場合、水素結合の距離は０．２８５ｎｍである。一方、吸収極大が３２００ｃｍ^−１にある場合、水素結合の距離は０．２７７ｎｍであることが知られており、常温常圧下における通常の水素結合の距離よりも短くなり構造化された氷またはハイドレートに近い水と結論づけられた。

［気体量］
液体として純水を、気体として各種の気体を用い、洗浄液（気液混合液）中に気泡として存在する気体量を次の方法により測定した。
（１）２５℃、導電率０．１μＳ／ｃｍの純水に、各種の気体を混合させ気液混合液を得た。
（２）直径１μｍ以上の大きな気泡を水から分離するために、気液混合液を２５℃で１日静置した。なお、静置時間について、ストークスの法則から
気泡上昇速度： Ｖ＝ｄ^２×ｇ／（１８×γ）
（ｄ：気泡直径、ｇ：重力加速度、γ：動粘性係数）
の式が成立し、この式より１μｍの気泡の上昇速度は約２．４×１０^−４ｍ／ｓであるので、例えば静置時の容器の水深が５０ｍｍの場合、１日静置すれば気泡を除去することができる。
（３）最小測定値１ｍｇの分析天秤で気液混合液の質量を測定した。
（４）ガス透過度及び透湿度の低いＰＥ＋ナイロン樹脂製のビニル袋に気液混合液とスタラーの撹拌子を入れ、空気を追い出して袋に空気が無い状態でシーラーにてビニル袋を密封した。
（５）密封直後に、分析天秤で気液混合液が封入されたビニル袋の質量を測定した。
（６）ホットスタラーにより２５℃の気液混合液が密封されたビニル袋を４５℃に昇温して気液混合液を約５時間撹拌した。この昇温と撹拌により、微細気泡や、４５℃の飽和溶解濃度以上で溶解していた気体が気液混合液から分離されビニル袋の上部に集まった。
（７）室温２５℃の条件でホットスタラーの設定温度を２５℃にし、２５℃の飽和溶解度の液体になるよう数時間撹拌を行った。
（８）分析天秤で、気体と液体が封入されたビニル袋の質量を測定した。
（９）計３回の質量測定から気液混合液の質量と、昇温および撹拌によって気液混合液から分離された気体による浮力によって生じる液体の質量変化量とを得た。質量変化量は、気液混合液から分離された気体容積と同容積の空気の質量と同じであり、この値から分離された気体の容量と質量を算出することができる。

図１４は、このようにして測定された気体容量を示すグラフである。各棒グラフの下部領域は、測定された気泡として存在していた気体の量であり、上部領域はヘンリー則に従う気体の飽和溶解量である。グラフに示すように、例えば水素と水を用いた気液混合液の場合、２５℃の純水１Ｌに水素が、飽和溶解量として１７．６ｍＬ溶解し、５２８ｍＬの気体が微細な気泡として存在することが確認された。すなわち、気液混合液に含有する気体量は過飽和溶解量の３０倍であった。また同様に、過飽和溶解量に対して気液混合液に含有する気体量は、窒素では３６倍、メタンでは１７倍、アルゴンでは１６倍、二酸化炭素では１．９倍であった。このように、気液混合液は飽和溶解濃度以上の高濃度で気体を液体中に保持することが可能であり、この高濃度の気体を洗浄に利用することができるものである。

［気泡のサイズ］
上記と同様にして製造した洗浄液（気液混合液）を瞬間凍結し、真空中においてカッターで割断し、その割断面にメタン・エチレンを流し放電させ、凹凸を転写した炭化水素膜（レプリカ膜）を作製した。このレプリカ膜に導電性オスミウム薄膜を張り、十分乾燥させて、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測した。

図１５は、窒素と純水の気液混合液について、ＳＥＭにより観測された写真の一例である。同様に写真観察することにより、気体として窒素、水素、メタン、アルゴン、二酸化炭素を用いた場合、いずれも気液混合液の気泡サイズは、直径の分布ピークが１００ｎｍであることが確認された。なお、上記の気体と純水の気液混合液の気泡はレーザーを用いた動的散乱法等の粒子径分布測定装置では正確な検知ができなかった。

［気泡の内圧］
洗浄液（気液混合液）中の気体総量から気泡内部の圧力を算出した。表１は、窒素、メタン、又はアルゴンと２５℃の純水との気液混合液における、気体総量と、気体総量から算出した気泡の内圧を示している。

気泡における気体の内部圧力は次の方法で算出される。
気体の状態方程式は、
ＰＶ／Ｔ＝（ｃｏｎｓｔ）
（Ｐ：内部圧力、Ｖ：容積、Ｔ：内部温度）
で表され、Ｔが一定の場合、特に
ＰＶ＝（ｃｏｎｓｔ）
で表される。

そして、気液混合液の密度から気液混合液中の気泡の容積が計算でき、上式から、
大気圧 × 気体総体積量 ＝ 気泡の内圧 × 液中の気体総体積量
の関係が成立し、この関係式に上記で測定した気体量を当てはめて気泡における気体の内圧が計算され、表１のような圧力値となる。

例えば気体が窒素の場合、
気液混合液１リットル中における、水体積がw1リットル、水中での気体体積がw2リットルであると仮定すると、
体積については次の関係式が成り立つ。

w1 ＋ w2 ＝１リットル （式Ａ）

また、質量については次の関係式が成り立つ。

w1 × 水の密度 ＋ w2÷22.4（リットル）×28（窒素分子量）＝測定質量 （式Ｂ）
水の密度 ：常温常圧の純水では997.1g/L
22.4リットル ：気体1モルの体積
測定質量 ：表１の値で988.3

上記の２式（式Ａ，Ｂ）の方程式を解くと、
w2=8.84×10^(-3) が算出されるので、
気体の内圧＝大気圧 × 気体総体積量 ÷ 液中の気体総体積量
＝0.1×（表１の値）÷w2
＝0.1×0.56÷(8.84×10^(-3))
＝６．３ＭＰａ
となる。

なお、上記の計算では、気泡の内部温度が一定（常温）であるとして考えたが、実際の気泡の内部温度は大気の温度（常温）よりも高いことも予想され、その場合、気泡の内部圧は上記算出結果より更に高いことが気体の状態方程式から予測できる。

ところで、一般には、気泡の内圧は次のようにして算出される。気泡は気液相界面間の界面張力により加圧され、この界面張力はヤングラプラスの式（下記式）で導かれる。

ΔＰ＝２σ／ｒ
（ΔＰ：上昇圧力、σ：表面張力、ｒ：気泡半径）
この式によれば、例えば、直径１００ｎｍのサイズの気泡の場合、気泡内部圧力は３ＭＰａになる。

一方、気液混合液中の内部圧力は、表１の通り、例えば窒素の場合６．３ＭＰａであり、この気液混合液はＳＥＭ写真にて示されるように直径１００ｎｍサイズの気泡が分散しているものであることから、気液混合液の気泡は、ヤングラプラスの式から算出される値の約２倍以上の内部圧力を有していることが確認された。したがって、より強固な界面構造が気泡界面において形成されていると結論づけられた。

［気泡の分布量］
気泡の分布量（個数）は表１から算出した。

気体が窒素の場合、大気中（0.1MPa)に戻した気泡総量が0.56Lであり、気泡の内圧が6.3MPaであるので、水中での気泡総体積量V１は、等温変化と仮定し、ＰＶ=constより
V１=0.56×0.1÷6.3
となる。

また、気泡は半径ｒ＝50nmの球体であるから、気泡１個当たりの体積V2は
V2=4/3×π×ｒ^3
となる。

以上より、水１Ｌ当たりの気泡の個数n=V1÷V2=1.7×10^16個と算出される。

同じように水１Ｌ当たりの気泡の個数は、気体の主成分がメタンの場合は1.8×10^16個、アルゴンの場合は1.7×10^16個と算出される。

［洗浄液の安定性］
図１６は、空気と水とを混合して生成した洗浄液（気液混合液）について、ガラスビンに密封し一定温度で保管した場合の、飽和溶解濃度に対する気液混合液中の気体存在量比を過飽和度として表示するグラフである。グラフから、過飽和度は４００時間経過してもほぼ一定であり、ほとんど変化していないことが分かる。よって、洗浄液が安定であることが確認された。

［加温による外力］
上記のように製造した洗浄液（気液混合液）をヒーターにより加温し、気液混合液の温度を２５℃から４０℃に昇温すると、温度の上昇に伴ってナノサイズの気泡が崩壊して目視で確認できるマイクロサイズ以上となった気泡が発生した。そして、液体がマイクロオーダーの気泡で白濁し、液体表面から気体が放出されるのが確認された。

［超音波による外力］
上記のように製造した洗浄液（気液混合液）に、４０ｋＨｚランジュバン型振動子を用い出力１００Ｗで超音波を照射した。時間０．０５秒程度の瞬間照射で、ナノサイズの気泡が崩壊して目視で確認できるマイクロサイズ以上となった気泡が瞬間的に発生した。数秒間（０．５〜３０秒程度）超音波を照射することにより、ほぼ全てのナノサイズの気泡が崩壊して目視で確認できるマイクロサイズ以上となった気泡が急激に発生した。そして、液体がマイクロオーダーの気泡で白濁し、液体表面から気体が放出されるのが確認された。

同様に１００、２００、４００、８００ｋＨｚの超音波発生器で超音波を照射した場合も液体表面から気体が放出されるのが確認できた。一方、２．４ＧＨｚの超音波照射では気体の放出が確認できなかった。

［マイクロ波による外力］
2450MHz帯の出力300W〜300kWのマイクロ波電力応用装置を使用し、数秒間（０．１〜２０秒程度）照射したところ出力全域で液体表面から気体が放出されるのが確認された。

マグネトロンによるマイクロ波の照射では、液体分子の分子間の振動子が振動エネルギーを吸収し振動するためにエネルギー準位が上がり、水素結合が切れる状態が発生し、気体が放出されると考えられる。周波数９１５ＫＨｚまたは５．７〜５．９ＧＨｚのマイクロ波においても気泡の界面の水素結合が不安定になり気泡が崩壊し、液体表面から気体が放出されると考えられる。

［赤外線による外力］
特に波長３μｍから１ｍｍまでの遠赤外線は気泡界面で電磁波を吸収し、熱エネルギーが与えられるため強固な水素結合の結合距離が長くなるとともに気泡内部温度が上昇する。このため、気泡が当然に崩壊するのであり、遠赤外線にて気泡を崩壊させ、液体表面から気体を放出できる。

〔実施例２〕
［食器洗浄試験］
染色した牛脂を平皿の表面全体に塗布し１２〜２４時間静置した。この平皿を市販の食器洗浄器に入れ、下記の液体で洗浄した。洗剤は使用しなかった。温度条件を約１４℃と約３０℃とし、試験を行った。なお、洗浄液には食器洗浄器の稼動による振動が加わった。

・液体として水道水を用い気体として空気を用いた洗浄液（気液混合水） ＜実施例Ｐ１〜２）
・水道水 ＜比較例Ｑ１〜２＞
画像処理で牛脂の残存している部分の色の面積を測定し、汚れ残りを評価した。結果を図１７に示す。

水温１４℃、３０℃のいずれにおいても水道水と比較して明らかな洗浄効果の差が見られており、本発明による洗浄液を用いることにより、洗剤を使用しなくても食器を洗浄することができることが確認された。

〔実施例３〕
［洗濯試験］
市販の洗濯機と洗剤（洗剤の所定量は水１７Ｌに対して２０ｇ）を使用し、液体として下記の液体を使用し、ＪＩＳ９６０６に準拠した標準汚染布の洗浄試験を実施した。洗剤条件を、洗剤なし（液体のみ）、洗剤を所定量の４分の１添加、洗剤を所定量添加の３種類の条件とした。洗浄液には洗濯機の稼動による振動が加わった。結果を図１８に示す。

・液体として水道水を用い気体として空気を用いた洗浄液（気液混合水） ＜実施例Ｘ１〜３＞
・水道水 ＜比較例Ｙ１〜３＞
グラフで示すように、水道水に所定量洗剤を添加したもの（Ｙ３）と本発明による洗浄液に所定量の４分の１の洗剤を添加したもの（Ｘ２）との洗浄率がほぼ同等であり、洗剤量が１／４に削減できることが確認された。

１ 入液部
２ 気体供給部
３ 気液混合部
４ 気体分離部
５ 減圧部
６ 流路
７ 吐出部
８ 気体除去部
１１ ポンプ
１２ 外力制御部
１３ 洗剤投入部
１５ 洗浄部
２１ 回転体
３１ ベンチュリ管
３２ 電気分解手段

Claims (10)

1. 水素結合を形成する分子からなる液体を含有し、気体がナノサイズの気泡となって該気体が前記液体に飽和溶解濃度で溶解した飽和溶解液に存在し、該液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合の距離よりも短いことを特徴とする洗浄液。
2. 気泡を形成している気体の圧力が０．１２ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄液。
3. 水を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄液。
4. 気体が塩素、オゾン、二酸化炭素、水素から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液。
5. 気体が窒素又はアルゴンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液。
6. 気体が酸素又は空気を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄液を用い、圧力変化、温度変化、衝撃波、超音波、赤外線、振動からなる群から選ばれる少なくとも１種を制御して洗浄液中の気泡を崩壊させて洗浄することを特徴とする洗浄方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄液を製造する装置であって、液体に気体を供給する気体供給部と、気体が供給された液体を加圧し液体中の気体をナノサイズの気泡にして気液混合液を生成する気液混合部と、気液混合液からナノサイズを超える大きさの気泡を分離する気体分離部と、加圧状態の気液混合液をナノサイズの気泡を崩壊させることなく大気圧まで減圧する減圧部とを備えてなることを特徴とする洗浄液製造装置。
9. 気液混合部の少なくとも一部をベンチュリ管により構成することを特徴とする請求項８に記載の洗浄液製造装置。
10. 気液混合部の少なくとも一部を電気分解手段により構成することを特徴とする請求項８に記載の洗浄液製造装置。