JP2008168027A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】除菌・抗菌機能を有する洗濯機において除菌・抗菌効果を向上すること。
【解決手段】銀の電極１６を有する電解槽１３の上流に硝酸イオンを溶出する溶出材１８を備えた溶出槽１２を設け、硝酸イオン共存下で銀を電気分解し、電離した銀イオン濃度を高めた水によって、洗濯物１５を除菌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯物を除菌処理する機能を備えた洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、銀イオン含有水を脱水運転時に洗濯物に接触させることにより、銀イオンを洗濯物に効率良く付着させられるようにしている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、洗濯物をその量に最適な濃度、例えば５０ｐｐｂ〜１００ｐｐｂあるいは５０ｐｐｂ〜９００ｐｐｂの銀イオンで処理することにより、銀イオンの抗菌効果を十分に発揮させることができるようにしている（例えば、特許文献２参照）。あるいは、銀イオン含有水を乾燥しやすい小径粒子の液滴にして洗濯物に接触させることにより、水に溶けている銀イオンが水の乾燥によって一旦結晶化し、再度水に溶け出したときに、銀イオンの効果をより発揮しやすくしている（例えば、特許文献３参照）。

上記特許文献２に記載の洗濯機の構成と作用を図３を用いて説明する。図３は前記公報に記載された洗濯機の断面図を示すものである。図３に示すように、洗濯機１０１はいわゆる全自動型のものであり、外箱１０２は直方体形状でその上面には洗濯物を投入するための開口部１０３を有している。外箱１０１には、受筒１０４、開口部の上面には蓋１０５を有し、ネジで固定されている。受筒１０４内には、洗濯物の攪拌のための内筒１０６およびパルセータ１０７を有し、モータ１０８の働きで、回転する構成となっている。内筒１０６および受筒１０４に注水する際には、水流路１０９からイオン供給ユニット１１０を通して行う。

次に、洗濯物１１１に除菌・抗菌処理を行う際の動作について説明する。洗濯物の除菌・抗菌を行う際には、水流路９から注水を行う際にイオン供給ユニット１１０を制御し、注水中に銀をイオン状態で供給する。このことにより、洗濯槽内水１１２の銀イオン濃度は所定の濃度になり、パルセータ１０７および内筒１０６がモータ１０８で攪拌することで、洗濯物１１１に銀イオンが付着し、洗濯物１１１に付着している細菌の除菌を行う。また、洗濯物１１１に付着した銀イオンは洗濯物１１１に残留するので、洗濯後でも洗濯物１１１が細菌の増殖を抑制する効果を有する（抗菌効果）ことになる。
特開２００４−５７４２３号公報 特開２００４−１０５６９２号公報 特開２００５−８７７１２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、所望の銀イオン濃度が得られにくい。なぜなら水道水中には殺菌目的で塩素を注入している関係上必ず塩化物イオン（Ｃｌ−）が多量に存在し、銀イオンは塩化物イオンと結合して不溶性の塩化銀を生成して沈殿し、銀イオンを消費してしまうからである。

水道水中には塩化物イオンが１６ｍｇ／Ｌ存在し、この量の塩化物イオンが反応できる銀は４０ｍｇ／Ｌ以上にも達する。一方で、そのような塩化物イオン共存下で電離して銀イオンとなれるのは、塩化銀の溶解度積から算出すると０．０２ｍｇ／Ｌにしかならない。前記特許文献２によれば５０〜９００ｐｐｂ（０．０５〜０．９ｍｇ／Ｌ）の銀イオンを溶出させているということであるが、実際にイオン化しているのは、少なくとも０．０５ｍｇ／Ｌ以下であり、そのほかの銀は塩化銀の形となっている。ただし銀ほどではないが塩化銀にも除菌・抗菌能力があるので、溶出させる銀の量を増やせば除菌・抗菌能力が上がっていくのは塩化銀の量が増えるからである。

つまり従来の方法では、高価で除菌・抗菌能力の高い銀を使用しているのにも関わらず、その潜在能力を十分に引き出せずに、除菌・抗菌能力の劣る塩化銀の形で使用していたという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、少ない量の銀でもその除菌・抗菌性能をできるだけ引き出して、細菌やカビ類に対して除菌、抗菌効果を示すことができる洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、硝酸もしくは硝酸塩を含む水溶性の溶出材から溶け出す硝酸イオンを前記電解槽で生成された電解水と共存させるようにしたものである。

一般に難溶性塩と共通しない種類のイオンが多量に共存する場合、難溶性塩の溶解度積は増大する。これを塩類効果という。つまり塩化銀の場合、塩化物イオンと銀イオン以外のイオンが共存すれば塩化銀がよく溶けて電離した銀イオン量が増大するということである。易溶の銀化合物として良く知られているのが硝酸銀であるので、硝酸イオンを共存させてやれば溶けた銀イオンが再び沈殿することなくイオン状態で存在し続けることが可能となる。

したがって、本発明のように硝酸イオンを銀の電解水と共存させれば、電離する銀イオンの量が増え、それだけ除菌・抗菌効果が増すことになる。またそれだけ溶かす銀の量を抑えることができるので、高価な銀を節約できて経済的である。

本発明の洗濯機は、電気分解で銀を溶かす一方で、硝酸イオンをその電解水に共存させているので、銀のイオン化する量を増加させて除菌・抗菌能力を高めることができる。

第１の発明は、洗濯物を収容する洗濯槽と、抗菌作用のある金属を電気分解により水に溶出させる電解槽と、前記電解槽で金属が溶出した水を前記洗濯槽へ供給する給水路とを備え、硝酸もしくは硝酸塩を含む水溶性の溶出材から溶け出す硝酸イオンを前記電解槽で生成された電解水と共存させるようにしたことにより、溶出した銀が水道水中の塩化物イオンと結びついて塩化銀となる量を減らし、電離した銀イオンの量を増やすことができるので、除菌・抗菌性能が増すことになる。

第２の発明は、特に、第１の発明の溶出材の主成分は、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂より選ばれる少なくとも１種以上の水溶性樹脂からなることにより、硝酸イオンとともに溶出する溶出材の主成分が銀イオンを干渉することなく、電離した銀イオンの量を高い状態で維持することができ、安価で実現することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の硝酸塩は、硝酸カリウム、硝酸ナトリウムより選ばれる少なくとも１種以上の硝酸塩であることにより、両者ともに微生物にとって害があるので、銀の除菌・抗菌性能をさらに上げることが可能である。また、一方で食品添加物として用いられるほど人体には害が少ないので、取り扱いに危険性がない。

第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の電解槽へ水が供給される上流側に溶出材を配置したことにより、水道水よりも電気伝導度の高い水が電解槽へ導入され、電気分解する際により低い電圧で電気分解することが可能となり、直流電圧を実現する回路が簡単で経済的な構成で実現できる。

また、水道水の電気伝導度は、水温や水質で変動し、例えば低温で低硬度の水の場合と、高温で高硬度の水の場合では、その電気伝導度は２０倍以上異なる。一方、本発明のようにあらかじめ電気伝導度の高い水が導入されていると、電気伝導度の変動幅が吸収されて、低い場合と高い場合の差が５倍程度になる。つまり電流を制御すべき電圧幅も小さくすることが可能となるので、そのような面からも回路はより簡単で経済的になるということである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、こ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洗濯機の断面図、図２は、同洗濯機の電解槽と溶出槽の断面図を示すものである。図１において、洗濯機１は洗濯槽と脱水槽が一体になったいわゆる全自動型のものであり、外箱２は直方体形状でその上面には洗濯物を投入するための開口部３を有している。開口部３の上面に開閉可能な蓋５を有し、開閉可能となっている。その内部には水を貯めることのできる受筒４があり、さらにその中には、洗濯物の脱水のための孔の開いた内筒６およびパルセータ７を有し、モータ８の働きで、回転する構成となっている。

内筒６と受筒４で構成される洗濯槽に注水する際には、水道と連結された水径路９から給水弁１０を介して、一方は直接内筒６内へ第１注水口１１から水が注水される。もう一方は、給水弁１０から分岐し溶出槽１２から電解槽１３を経て給水路１４を通り、第２注水口１４ａから水が洗濯槽に注水される。この水の流れは給水弁１０の操作によって行われる。内筒６内には使用者が投入した洗濯物１５が収納されている。

次に、図２において、電解槽１３は内部に対向する板状の二つの銀の電極１６が配置され、リード線１７を通して直流電圧が図示していない制御部によって印加される。電解槽１３の上流側にある溶出槽１２は、内部にポリビニルアルコールを主成分とし、硝酸カリウムを含む溶出材１８が配置され、水に溶けない不織布１９によって保持されている。溶出材１８の主成分として他に、セルロース類、例えばメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど、そして水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂などを使用してもよい。

溶出材の作成方法として、重量基準で水２５０部に硝酸カリウム５部を混合して溶解し、ポリビニルアルコール（平均重合度１５００、けん化度８０ｍｏｌ％以上）５０部を加えて撹拌しながら、８０〜９０℃で均一に溶解した後、３０℃以下で自然乾燥して固化させる。固化してできたものを５〜１５ｍｍのサイコロ状に裁断すれば完成である。本実施の形態では、固化状態で２００ｇを５ｍｍに裁断して不織布１９に包んで溶出槽１２に取り付けた。

給水弁１０の操作によって、溶出槽１２に水が入ってきた際、それまでに溶けていた硝酸カリウムを含む水が電解槽１３へ押し流されていく。また、水が通過している間にも硝酸カリウムが徐々に解けながら電解槽１３へ流れていく。電解槽１３では銀の電極１６が直流電圧の印加によって電気分解され、銀イオンとなる。このとき、銀イオンの大部分は水道水中の塩化物イオンと結合して塩化銀となるが、溶出槽１２から流入する水に硝酸イオンが存在しているので、ある程度電離した状態の銀イオンとして残ることになる。

次に、洗濯物１５を洗濯する工程について図１をもとに説明する。まず使用者は蓋５を開け、開口部３から内筒６内に電解槽１３と洗剤を投入し、図示していない操作盤の電源スイッチとスタートスイッチを押すと洗濯機１の運転が開始される。次に、図示していない制御部の操作により給水弁１０が開いて、第１注水口１１側へ水が所定量注水される。

次に、モータ８が作動しパルセータ７が回転して内筒６内の洗剤が溶けた水と洗濯物１５が撹拌され、洗濯物１５の汚れが落ちる。所定時間撹拌されると図示していない排水機構によって内筒６内の水は排水され洗濯工程は終了する。

次に、第１回目の濯ぎ工程としてモータ８が作動し内筒６を回転して、洗濯物１５を遠心脱水し、その脱水された水は排水される。所定時間脱水が行なわれるとモータ８は止まり、水径路９から再び給水弁１０が開いて、濯ぎ用の水が第１注水口１１側へ注水され、内筒６内に所定量水が貯まる。次にモータ８が作動しパルセータ７が回転して内筒６内の水と洗濯物１５が撹拌される。所定時間撹拌された後、水は排水され再び同様に脱水される。

次に、２回目の濯ぎ工程において、除菌・抗菌処理を行う。その際の動作について図１と図２を参照して説明する。まず、給水弁１０が図示していない制御部によって作動し、水の経路を溶出槽１２側へと開け、水径路９から水道水が溶出槽１２へと流れて、内部の溶出材１８を溶かしながら通過していく。このとき水には硝酸イオンが溶け出していく。

この水が電解槽１３に流れてくる際、図示していない制御部が制御し、リード線１７に直流電圧が印加され、銀の電極１６を電気分解によって水に銀イオンとして溶出させる。このとき、硝酸イオンが共存しているので銀イオンは水中の塩化物イオンと結合する量が減り、硝酸イオンの無い状態に比べて濃度の高い銀イオンを得ることができるのである。

本実施の形態では、水温や流水速度によって変動するが、共存する硝酸イオンが３０（ｍｇ／Ｌ）ほどとなり、電解した銀の濃度が０．１（ｍｇ／Ｌ）相当となるところ、電離した銀イオン濃度が０．０７（ｍｇ／Ｌ）となった。ちなみに硝酸イオンを共存させない場合は電離した銀イオン濃度は０．０５（ｍｇ／Ｌ）ほどであった。

このようにして高い濃度の銀イオンの溶けた水は第２注水口１４から内筒６内に注がれる。銀濃度は、銀の電極１６に流れる電流値と通電時間の積で決まる銀量と受筒４内に入る水の量で求められる。例えば２０Ｌの水の量を銀濃度０．１（ｍｇ／Ｌ）にする場合、０．１Ａの電流値で９０秒間電流を流せばよい計算となる。したがって、電解槽１３において銀電極１６に０．１Ａを９０秒通電し、その後もしくはその間に水を電解槽１３の中に通水させるよう制御する必要がある。

このとき、銀の電極１６に印加する電圧は、水の電気伝導度と銀電極１６の面積、二つの銀の電極１６の電極間距離で決定されるが、電極面積と電極間距離は一定なので、実質は水の電気伝導度で電圧がきまってしまう。電気伝導度は水温と水質に依存し、例えば低温で低電気伝導度（軟水の場合が多い）のとき、電気伝導度は５０（μＳ／ｃｍ）ほどのときがある。

一方で、高温で高電気伝導度（硬水の場合が多い）のとき、電気伝導度は１０００（μＳ／ｃｍ）以上になるときもある。つまり同じ電流値を得るのに、電圧幅が２０倍以上になってしまうことになる。それだけの電圧幅を架電できる回路は複雑になってしまうが、本実施の形態のように硝酸イオンを共存させた水では、その電圧幅を圧縮することが可能となる。もし硝酸イオンを３０（ｍｇ／Ｌ）ほど溶かせば、電気伝導度は２００（μＳ／ｃｍ）上昇するので、その電圧幅は５倍程度になるからである。

また、この直流電圧の印加は、陽極側の銀の電極１６の銀だけが溶出するので、一方のみの銀の電極１６だけが減らないように、一定時間ごとに直流の極性を反転させる必要がある。本実施の形態では１５秒ごとに直流の向きを変えて電流を流している。

このようにして銀イオンの含まれた水が洗濯物１５と混ざり合う。一方で、モータ８が作動しパルセータ７が回転して内筒６内の洗濯物１５が撹拌され、さらに混ざり合い、洗濯物１５に付着している菌は除菌されることになる。所定時間撹拌された後、水は排水され再び同様に脱水される。以上で２回目の濯ぎ工程が終了する。

以上のようにして、銀イオンの含まれた水によって除菌される菌の割合は、各種条件によって異なるが９９％以上となる。本実施の形態のように硝酸銀を共存させない場合に比べて高い除菌率となる。

なお、本実施の形態では、電解槽へ水が供給される上流側に溶出材を収容した溶出槽を配置し、溶出材が溶けた水を電解槽へ供給するように構成したが、電解槽の中に溶出材を入れてもよい。この場合は、電解槽とは別に溶出槽を設ける必要がなく構成が簡略にできる。いずれの場合も溶出材を投入可能に設けると溶出に応じて追加することができる。

以上のように本発明にかかる洗濯機は、洗濯物の除菌・抗菌を効果的に行うことができるので、家庭用だけでなく業務用の衛生装置および、食器洗浄機などの家電製品へも適用できる。

本発明の第１の実施の形態における洗濯機の断面図 同洗濯機の電解槽と溶出槽の断面図 従来の洗濯機の断面図

符号の説明

４ 受筒（洗濯槽）
６ 内筒（洗濯槽）
９ 水径路
１０ 給水弁
１２ 溶出槽
１３ 電解槽
１４ 給水路
１６ 電極
１８ 溶出材

Claims (4)

1. 洗濯物を収容する洗濯槽と、抗菌作用のある金属を電気分解により水に溶出させる電解槽と、前記電解槽で金属が溶出した水を前記洗濯槽へ供給する給水路とを備え、硝酸もしくは硝酸塩を含む水溶性の溶出材から溶け出す硝酸イオンを前記電解槽で生成された電解水と共存させるようにした洗濯機。
2. 溶出材の主成分は、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂より選ばれる少なくとも１種以上の水溶性樹脂からなる請求項１記載の洗濯機。
3. 硝酸塩は、硝酸カリウム、硝酸ナトリウムより選ばれる少なくとも１種以上の硝酸塩である請求項１記載の洗濯機。
4. 電解槽へ水が供給される上流側に溶出材を配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。