JP2006212561A - 機能水生成装置と同装置を備えた洗濯機および食器洗い乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物を分解する機能水を生成し、得られた機能水を洗浄に利用する。
【解決手段】有機物を分解する機能水を生成することができるポリアニリン層２またはポリアニリンを含有する基材を固定した筐体１と、前記筐体１へ通水する給水口４と、前記筐体１を通った水を排出する排水口５とを備え、前記ポリアニリン層２を通過させて生成した有機物分解能を持つ機能水により、被洗浄物の有機汚れを分解除去し、また被洗浄物の除菌、脱臭を行うものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物を分解する機能水を生成する機能水生成装置と同装置を洗浄に利用した洗濯機および食器洗い乾燥機に関するものである。

従来、水中で有機物を分解除去する方法として、光触媒を用いた方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。光触媒を用いた水中有機物の分解方法を以下に説明する。

図５に示すように、表面に光触媒物質を担持し水中有機物を吸着する光触媒担持活性炭層１２と、光触媒物質に光を発することができる光源１３と、活性炭層１２および光源１３を収納するとともに、被処理水を流入する入水口１４、および活性炭層１２を通過した液体を排出する排水口１５を有する収納部１６と、収納部１６の内壁に設けられ、光源１３が発した光を活性炭層１２側に反射する反射膜１７とを備え、光触媒物質として、光を利用して、活性炭層１２に吸着した水中有機物を分解するものを用いた、水中有機物除去装置である。
特開２０００−２０２４６８号公報

しかしながら、光触媒を利用した前記従来の構成では、光触媒を活性化するための光源が必須であり、また光に照射されなければ光触媒は機能を発揮しないので、有機物を分解する有効面積を広くすることが難しい。このため、有機物の分解能を高めるためには装置の構成が複雑になり、かつ有効面積を大きくするために大型化するという問題があった。また、光触媒は接触した有機物を分解するが接触しなければ効果がない。水自体に何らかの影響を与え機能を持たせることはなく、効率的な有機物の分解も難しかった。

上記課題を解決するために、本発明の機能水生成装置は、機能水生成能を持つポリアニリンを支持する筐体と、前記筐体へ通水する給水口と、前記筐体を通った水を排出する排水口とを備え、前記ポリアニリンを通過することにより有機物分解能を持つ機能水を生成するものである。

これにより、筐体に通水するだけで容易に機能水を得ることができるので装置の構成が簡単になり、また有機物分解能を持つ機能水を利用することができる。

以上のように本発明の機能水生成装置は、有機物を分解可能な機能水を生成することができ、有機汚れの分解、臭い分子の分解、殺菌が可能であるうえ、装置に通水すれば機能水が得られるため構造が簡易でありかつ小型化することができる。

第１の発明は、機能水生成能を持つポリアニリンを支持する筐体と、前記筐体へ通水する給水口と、前記筐体を通った水を排出する排水口とを備え、前記ポリアニリンを通過することにより有機物分解能を持つ機能水を生成する機能水生成装置であり、ポリアニリンを水に接触させることにより、ポリアニリンから水へ電子を供与し、水中においてラジカルを生成することで、有機物を分解する機能水を得ることができる。得られた機能水には有機物を分解する能力があり、有機汚れの分解、臭い分子の分解、また菌やカビを破壊することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、ポリアニリンを含有した基材を用いて筐体へ固定化した機能水生成装置であり、ポリアニリンのみでは筐体内に過密に充填され装置への通水時の圧損が大きくなり過ぎることを防ぎ、かつ表面積十分に保った状態で均一に配列させることが可能であり、効率的に機能水を生成することができる。

第３の発明は、特に第１〜２のいずれか１つの発明において、筐体の内部に少なくとも１対の電極を配置し、ポリアニリンまたはポリアニリンを含有した基材を前記電極へ接続し、電極間に電圧を印加することによりポリアニリンの機能水生成能を再生する機能水生成装置であり、水へ電子を供与することで機能水の生成能力が低下したポリアニリンに対し、電圧を印加した陰極より電子をポリアニリンへ供与することにより機能水生成能を再生させることができ、機能水生成装置の長寿命化が可能である。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、電極への印加電圧極性を反転できる構成とした機能水生成装置であり、電極間の印加電圧が一方向であれば徐々に電極表面に析出するスケール成分を、印加電圧を反転させることではじき飛ばし、電極への固着を抑えることができる。これにより電極を清浄に保つことができ、機能水生成装置の長寿命化することができる。

第５の発明は、特に第３または第４のいずれか１つの発明において、ポリアニリンを含有した基材が導電性を持つ機能水生成装置であり、電極と直接ポリアニリンが接していなくても導電性の基材を通って電極とポリアニリンとの間で電子の授受することが可能となり、電極の成型性に影響されることなくポリアニリンを筐体へ固定化することができ、機能水を効率的に生成可能な構造の機能水生成装置を作成することができる。

第６の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明の機能水生成装置により生成した機能水を微細化し噴霧可能な機能水微細化手段を設けた機能水生成装置であり、より少ない水量で広範囲に機能水を行き渡らせることが可能となり、装置の小型化および生成した機能水の有効活用が可能となる。

第７の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の機能水生成装置を備えた洗濯機であり、有機物を分解する能力を持った機能水を使用することが可能である。機能水生成装置により生成した機能水を洗濯洗浄時に用いることにより、有機汚れ成分を機能水が分解するため、洗剤の使用量を減少させることができ、環境への付加を軽減することができる。また、すすぎ時に用いることで臭い分子の分解し、また臭い分子を発生させる菌を除菌することにより、洗い上がり後の被洗浄物からの臭いの発生を抑えることができ、衣類を快適な状態にして着用または保存することができる。

第８の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の機能水生成装置を備えた食器洗い乾燥機であり、有機物を分解する能力を持った機能水を使用することが可能である。機能水生成装置により生成した機能水を食器洗浄時に用いることにより、食品由来の有機汚れ成分を機能水が分解するため、洗剤の使用量を減少させることができ、環境への付加を軽減することができる。また、すすぎ時に用いることで臭い分子を分解し、快適な食器および庫内の状態とすることができる。また機能水の除菌効果により、食器および庫内を清潔に保つことができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における機能水生成装置の断面図を示すものである。図１において、機能水生成装置は筐体１内にポリアニリン層２をフィルター３により支持し充填している。筐体１には通水するための給水口４を設け、ポリアニリン層２を通過することにより有機物分解能を持った機能水を取り出す排水口５を設けている。

上記構成において動作を説明する。有機物分解能を持つ機能水を使用するとき、機能水生成装置の給水口４へ水を注水する。給水口４から筐体１へ投入された水は、ポリアニリン層２に接触しながら通過することでポリアニリンより電子を供与され、ラジカルを含んだ有機物分解能を持つ機能水となる。生成した機能水は排水口５から排出され、利用することができる。機能水生成装置に一定期間通水しポリアニリンから水への電子の供与が減少して機能水の効果が低下すれば、ポリアニリン層を充填した筐体をカートリッジ式とすることで、取り替えることもできる。

充填するポリアニリンはアニリンまたはその誘導体を重合させたもので、酸化剤を用いる合成する方法や、電気的に合成する方法など既知の方法で合成することができる。ポリアニリンは状態によって酸化型から還元型の構造を有するが、酸化型および還元型構造が共存する状態が最も望ましい。

通水する水は、水道水、浄水、蒸留水、地下水、雨水、海水、イオン交換水、純水、また各種電解質（ＮａＣｌ，ＫＣｌ，Ｎａ_２ＣＯ_３，Ｎａ_３ＰＯ_４，ＮａＣｌＯ等）や洗剤等を溶解した水溶液を用いることができる。またアルコール等との混合溶液を用いることも可能である。但し、ポリアニリンが溶解する有機溶媒比率の高い混合溶液を用いることはできない。

機能水生成装置の機能水生成能力の向上のため、ポリアニリン層２において通過する水との接触機会が増加するよう、充填するポリアニリンは表面積が増大するよう粉砕していることが望ましい。ポリアニリン層２を支持するためのフィルター３は、粉砕したポリアニリンの粒径よりも小さな孔径に設定することで、充填したポリアニリンの流出を防止する。

なお、充填するポリアニリンの粒径を小さくするほどポリアニリン層へ密に充填することができ、通過する水との接触機会を増加させることができるが、同時に圧力損失も増加する。圧力損失を低減させ、かつ通過する水との十分な接触機会を保つために、ポリアニリンをセラミックや活性炭、ビルダー等に担持させることで形状を大きくしてもよい。この場合大きな粒径にする、またハニカム状に成型し担持させる等十分にポリアニリン層の形状を大きくすることで、フィルターを用いてポリアニリン層を支持する必要がなくなり、機能水生成装置をより簡易な構成とすることができる。ポリアニリンの担持方法は、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、溶射法などが挙げられる。いずれの方法も、細孔を閉塞させないことや均一に析出させることを考慮に入れた材料設計が必要である。

（実施の形態２）
図２に示すように、機能水生成装置は筐体１内に電極として陽極６および陰極７を配置しており、ポリアニリン層２は陰極７で支持されている。筐体１には通水するための給水口（図示せず）を設け、ポリアニリン層２を通過することにより有機物分解能を持った機能水を取り出す排水口（図示せず）を設けている。

上記構成において動作を説明する。有機物分解能を持つ機能水を使用するとき、機能水生成装置の給水口から注水する。給水口から筐体１へ投入された水は、ポリアニリン層２を接触しながら通過することで有機物分解能を持つ機能水となる。生成した機能水は排水口から排出され、利用することができる。機能水生成装置に一定期間通水しポリアニリンから水への電子の供与が減少して機能水の効果が低下すれば、電極間に電圧を印加することにより陰極７よりポリアニリン層２のポリアニリンへ電子供与し、ポリアニリンの機能水生成能を再生することができる。

電極の材料としてはＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、ＳＵＳ、カーボン等の導電性材料に各種表面処理を施したものが挙げられるが、Ｔｉの表面にＰｔ等の貴金属を焼結ないしはメッキにより形成した貴金属電極を用いることが最も好ましい。これは電極に電圧を印加したとき電極素材が腐食するのを防ぐためである。

電極間に電圧を印加するのはポリアニリンの活性を再生するためであるので、機能水生成中に電圧を印加する必要はない。機能水生成能が低下したときのみ電圧を印加すればよいが、機能水生成による生成能の低下と同時に再生を行うことで効率よく機能水を生成することができるので、機能水生成中も電極間に電圧を印加する方が望ましい。

なお、ポリアニリン層２はポリアニリンを導電性基材に担持する構成とし、電極へ接触させてもよい。担持する基材としては導電性の不織布が適しており、カーボンファイバーが特に望ましい。

（実施の形態３）
図３に示すように、機能水生成装置は筐体１内に電極として陽極６および陰極７を配置しており、ポリアニリン層２は陽極６および陰極７で支持されている。筐体１には通水するための給水口（図示せず）を設け、ポリアニリン層２を通過することにより有機物分解能を持った機能水を取り出す排水口（図示せず）を設けている。

上記構成において動作を説明する。有機物分解能を持つ機能水を使用するとき、機能水生成装置の給水口から注水する。給水口から筐体１へ投入された水は、ポリアニリン層２を接触しながら通過することで有機物分解能を持つ機能水となる。生成した機能水は排水口から排出され、利用することができる。機能水生成装置に一定期間通水しポリアニリンから水への電子の供与が減少して機能水の効果が低下すれば、電極間に電圧を印加することにより陰極側でポリアニリン層２のポリアニリンへ電子供与し、ポリアニリンの機能水生成能を再生することができる。

水道水等スケール成分を含む水中において電極間に電圧を印加すると、スケール成分が徐々に電極表面へ析出することで抵抗が増し電流が減少するが、電極間の印加電圧極性を反転できるようにすることで電極へのスケールの蓄積を防ぐことができ、また電極に付着したスケールを印加電圧極性反転時に剥離することができるので、電極の長寿命化を図ることができる。

また、印加電圧極性を反転することでそれぞれの電極のポリアニリンを再生することができるので、両側の電極面に支持されたポリアニリンにより効率的に機能水を生成し、かつ交互に生成することで機能水生成能を維持することができる。

（実施の形態４）
図４に示すように、機能水生成装置８に機能水微細化手段９を配置しており、機能水生成装置８へ給水する給水口４、機能水生成装置８により生成した機能水を機能水微細化手段９に誘導する導水路１０、および機能水微細化手段９により生成した微細化機能水を取り出す微細化機能水排出口１１により構成されている。

上記構成において動作を説明する。有機物分解能を持つ微細化機能水を使用するとき、給水口４から投入された水は機能水生成装置８により機能水となり導水路１０を通って機能水微細化手段９へ誘導される。機能水微細化手段９により微細化された機能水は微細化機能水排出口１１より排出され、微細化機能水を生成することができる。

機能水微細化手段９は、液体を破砕する方法やノズルより噴出する方法等が挙げられるが、機能水の効果を失うことなく均一霧化量で均一粒径に微細化できる超音波振動素子を用いて機能水を霧化させる方法が最も好ましい。超音波振動素子は、電歪素子（ＰＺＴ）を機械的に結合した構造で共振ブロック型、ボルト締めランジュバン型もしくは投込型等を用いることができ、コーンを介して機能水と接触させてもよい。

以上のように、本発明にかかる機能水生成装置は、有機物を分解可能な機能水を生成することが可能となるので、浄水処理および廃水処理、また土壌および河川の浄化等の用途にも適応できる。

本発明の実施の形態１の機能水生成装置の断面図 本発明の実施の形態２の機能水生成装置の断面図 本発明の実施の形態３の機能水生成装置の断面図 本発明の実施の形態４の機能水生成装置の断面図 従来の有機物除去装置の断面図

符号の説明

１ 筐体
２ ポリアニリン層
４ 給水口
５ 排水口

Claims (8)

1. 機能水生成能を持つポリアニリンを支持する筐体と、前記筐体へ通水する給水口と、前記筐体を通った水を排出する排水口とを備え、前記ポリアニリンを通過することにより有機物分解能を持つ機能水を生成する機能水生成装置。
2. ポリアニリンを含有した基材を用いて前記ポリアニリンを筐体へ固定化した請求項１記載の機能水生成装置。
3. 筐体の内部に少なくとも１対の電極を配置し、ポリアニリンまたはポリアニリンを含有した基材を前記電極へ接続し、電極間に電圧を印加することによりポリアニリンの機能水生成能を再生する請求項１または２記載の機能水生成装置。
4. 電極への印加電圧極性を反転できる構成とした請求項３記載の機能水生成装置。
5. ポリアニリンを含有した基材が導電性を持つ請求項３または４記載の機能水生成装置。
6. 生成した機能水を微細化し噴霧可能な機能水微細化手段を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能水生成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能水生成装置を備えた洗濯機。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能水生成装置を備えた食器洗い乾燥機。

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