JP4474910B2

JP4474910B2 - 電気分解装置、および同装置を備えた洗濯機

Info

Publication number: JP4474910B2
Application number: JP2003401246A
Authority: JP
Inventors: 博史西田; 岳見桶田; あづさ丹羽
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP2005161146A

Description

本発明は、電気分解から発生する金属イオンによって被処理水に抗菌・殺菌作用を持たせた電気分解装置、および同装置を備えた洗濯機に関するものである。

従来、水などに抗菌・殺菌作用を持たせるために、銀化合物の粉体を充填したカートリッジを水中に配置したものが提案され（例えば、特許文献１参照）、或は、電気分解によって水に銀イオンを溶出させる方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
特開２００２−１１３２８８号公報特開２００１−２７６４８４号公報

しかしながら、銀化合物の粉体を充填したカートリッジを用いたものでは、水への銀の
溶解速度が銀化合物粉体の表面積と通水量によって決まるので、銀濃度が不安定になる。すなわち、銀化合物粉体の表面積は、使用時間が経過するほど減少するので、銀濃度も使用時間が経過するほど薄くなる。

また、銀電極を陽極とした電気分解方式を採用したものでは、陽極表面から溶出された銀イオンが抗菌・殺菌作用を発揮することとなる。この電気分解方式の場合では、電流値を管理すれば制御可能であるが、銀イオンが溶出される以外に酸化反応による不導体の酸化銀が陽極の表面に付着してしまう。使用時間が経過するほどこの酸化銀が増大し、銀イオンが溶出されにくくなる。この結果、徐々に高電圧を印加しなければならなくなる。

このように、水中に、直流で高電圧を印加することは安全性に問題がある上、電気用品取締法に定められた電圧値の規制（この場合４３Ｖ）を遵守できなくなる、等の問題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、陽極表面への酸化被膜の堆積を防止し、金属イオンによる抗菌・殺菌作用を良好に保つことを目的とする。

本発明は、被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記各電極間に水流を発生させる手段を設け、前記各電極間に印加する電圧の極性を反転させる直前に水流を発生させるものである。したがって、水流の力によって陽極に付着した酸化被膜のほとんどを剥がし、その直後、電圧の極性を反転させることによって、残った酸化被膜を完全に剥がすことができるので、常に導体である酸化されていない金属電極が露出した状態を維持でき、金属イオンを安定的に電気分解によって溶出させることができるので、金属イオンによる抗菌・殺菌作用を良好に保ち得る。

また、電圧の極性を反転させる直前に水流を発生させているので、酸化被膜の少ない時に酸化被膜の還元が起こり、金属イオンが再還元されて金属へもどるのを防止することができるので、電解の効率を高く維持することができ、イオンでない形の金属剥離物の流出を防止できるのである。

本発明の電気分解装置は、電気分解によって陽極表面に酸化被膜が発生しても、水流その他の除去手段によって酸化被膜を剥がし、その直後、電圧の極性を反転させることによって、残った酸化被膜を完全に剥がすことができるので、導電性のある金属電極が常に露出した状態が維持され、金属イオンを安定的に供給することができ、その金属イオンの働きで殺菌・抗菌作用を持続的に得ることができる。また、この電気分解装置を洗濯機に活用すれば、衛生上有効な効果を得ることができる。

第１の発明は、内部の被処理水中に配置され銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属で構成した２つの電極と、循環ポンプにより前記内部の被処理水を循環させることで前記２つの電極間に水流を発生させる水流発生手段とを備え、前記電極間に印加する電圧の極性を反転させる直前に前記水流発生手段により水流を発生させるようにした電気分解によって、前記電極から金属イオンを溶出させるようにしたことにより、この水流の力によって、陽極に付着した酸化被膜を剥がすことができ、その直後、電流が反転するのでさらに酸化被膜が剥がれるので、常に導体である酸化されていない金属が露出した状態が維持でき、電流が通りやすい状態を保つことができ、さらに、銅イオン、銀イオン、亜鉛イオンを十分に使用することができ、抗菌・殺菌効果を十分に発揮させることができる。

第２の発明は、第１の発明の電気分解装置を備えた洗濯機としたことにより、洗濯機でこの電気分解装置によって得られた電気分解水を使用することによって、洗濯機内の衣類および洗濯槽に殺菌・抗菌効果が得られ、衛生的で異臭が発生することもない。

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、本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において、電気分解装置１の内部に給水口２より流入してきた水が溜まり、平板状をなした亜鉛からなる陽極３および同じく亜鉛からなる陰極４に回路部５が繋がっていて、回路部５から印加される直流電圧によって電気分解が生じる。陽極３では水との界面で亜鉛イオンを水中に放出し、陰極４では水素を水中に放出する。

水流発生手段としての循環ポンプ６は、電気分解装置１内の水を循環させる過程で、陽極３と陰極４の間に水を放出する。加熱ヒータ７は電気分解装置１内の水を加熱する。電気分解の処理がなされた処理水は、生成された亜鉛イオンを含み、排水口８から洗濯機（図示せず）の洗濯槽内へ送られる。

そして、上記構成の電気分解装置１の電源を入れると、回路部５から直流電圧が陽極３と陰極４に印加され、最初の電流は陽極３側がプラス、陰極４側がマイナスである。同時に加熱ヒータ７は水を加熱する。

電圧を印加してから所定時間が経過すると、例えば、ダイヤフラムポンプやプランジャーポンプ等の循環ポンプ６が水を吸引し、放出することによって水流を発生させる。水流発生から所定時間後、回路部５からの直流電圧が反転し、電流は陽極３側がマイナス、陰極４側がプラスとなり、循環ポンプ６は動作を停止する。再び、所定時間後循環ポンプ６は動作し、その後直流電圧は反転し循環ポンプ６は停止する。この一連の動作が繰り返される。

この作用によって陽極３および陰極４の表面上で電気分解が生じ、その酸化反応によって亜鉛が水酸化亜鉛として表面に膜となって付着するが、循環ポンプ６によって発生した水流によって水酸化亜鉛の膜は剥がれ落ちる。その直後、電流の向きが変わるので、水酸化亜鉛が生じていた電極では、反対に水素が発生し始める。

このとき、亜鉛と、表面に残っていた水酸化亜鉛との間に水素が発生するので、水酸化亜鉛が完全に剥がれ落ちてしまい、常に導体である酸化されていない金属電極が露出した状態が維持でき、電流の通りやすい状態を保つことができる。

一方で、電流の向きを反転させる手段は、表面の水酸化亜鉛が水素の発生により完全に剥離するので効果的である反面、水酸化亜鉛を逆に還元し、金属亜鉛を析出してしまうおそれがある。この場合、金属亜鉛は黒片状の粒子となって、殆ど水に溶けることなく、処理水に漂うので問題がある。また、析出した金属亜鉛の分だけ亜鉛イオンが生成されないので、電解の効率はそれだけ低くなってしまい、搭載している亜鉛の歩留まりが悪い。本実施例のように、電流反転の直前に水流で水酸化亜鉛をできるだけ剥離しているので、電流反転時の表面に残っている水酸化亜鉛の量は少ない結果、再還元される金属亜鉛の量も少ないものとなっている。

また、加熱ヒータ７によって水温が６０℃まで加熱されているので水酸化亜鉛の溶解度が高くなり、水酸化亜鉛の膜を柔らかくするので循環ポンプ６の水流によって加えられる衝撃によってより膜が剥がれやすくなる。

各電極間に通電する必要電流は、通電時間、所望の亜鉛濃度とその処理水量で決定される。本実施例では、必要な亜鉛濃度を２ｐｐｍとし、その処理水量を４０Ｌ、通電時間を３０分と設定すると、電解される亜鉛量は、４０Ｌ×２ｐｐｍ＝８０ｍｇである。これは、２３６クーロンの電気量に相当するので、０．１３（Ａ）の電流を３０分流せば理論的に８０ｍｇの亜鉛が電解する。

回路部５は、０．１３（Ａ）の電流を制御して各電極に電圧を印加する。この時、必要な電圧は、電極の面積や電極間距離などで決定されるが、本実施の形態は水酸化亜鉛の膜が付着しないので電圧を徐々に上げる必要がない。

なお、上記実施の形態では循環ポンプ６で水流を発生させたが、この他、陽極３を摺動させ、相対的な水流が生じるようにしてもよい。この場合、陽極３を軸方向に変位させるものとか回転方向に変位させるものとが考えられる。

（実施の形態２）
図２は、空気を送ることによって陽極３表面の酸化被膜形成を抑えるようにしたものである。泡を発生させる発泡手段としての空気ポンプ９は、陽極３と陰極４の間に空気を送り込んでいて、この作用によって発生した空気の泡が水流を発生させ、あるいは、直接陽極３の表面に衝突して衝撃を与えることによって表面で形成される酸化被膜を剥がすことができる。したがって、常に導電性のある金属電極が露出して電流が流れやすい状態が維持できる。

また、陰極４あるいは極性反転後の陽極３の表面では、電気分解によって水素が発生している。この水素が浮上して図示していない穴より抜ける構造になっているが、その時に空気ポンプ９が送り出す空気によってこの水素を希釈し、安全な濃度を維持するという効果もある。これは、本実施の形態の場合、発生する水素の量が３０分間で５０ｍｌほどであるのでこのまま排気しても安全上問題はないレベルではあるが、大量の電流を流す必要がある時には安全手段として有効である。

なお、本実施の形態でも加熱ヒータ７によって水温が６０℃まで加熱されているので水酸化亜鉛の溶解度が高くなり、水酸化亜鉛の膜を柔らかくするので、泡による衝撃によってより膜が剥がれやすくなる。

（実施の形態３）
図３は、超音波によって陽極３表面の酸化被膜形成を抑えるようにしたものである。振動を発生させる振動発生手段としての超音波発生素子１０の働きによって、電気分解装置１内の水に超音波振動が発生し、表面で形成される酸化被膜を剥がすことができる。また、超音波振動によって発生する微小な真空の泡によっても、酸化被膜に当たることで衝撃を与え、より酸化被膜を剥がすことができる。

なお、本実施の形態でも加熱ヒータ７によって水温が６０℃まで加熱されているので水酸化亜鉛の溶解度が高くなり、水酸化亜鉛の膜を柔らかくするので、振動衝撃によってより膜が剥がれやすくなる。

また、上記各実施の形態の電気分解装置を電気洗濯機に搭載すれば、衛生的な洗濯を行う上で有効である。すなわち、この場合電気洗濯機の給水口の経路の途中に電気分解装置を設ける。例えば、先の実施の形態１のように一般的な電気洗濯機において４０Ｌの水を使用する場合に、この電気分解装置に３０分間、０．１３（Ａ）の電流を流すことで亜鉛８０ｍｇ相当の亜鉛イオン及び水酸化亜鉛が溶けている水が得られる。

この水を使用して洗濯することで、衣類等の被洗濯物と洗濯槽に殺菌、抗菌作用が得られ、衣類はもちろん洗濯槽そのものも衛生的に保つことができる。したがって、洗濯槽内で微生物の繁殖、カビの発生がなく、電気洗濯機も衛生的で異臭の発生も防止する効果がある。

なお、上記各実施の形態では酸化被膜の除去に水流、泡、振動のいずれか一つを使用したものを述べたが、もちろんこれらの少なくとも二つ以上を組み合わせれば酸化被膜の除去がより一層確実となることは言うまでもない。また、陽極３は亜鉛の他、銅、銀、またはそれらを含有する金属を用いる。

以上のように、本発明にかかる電気分解装置は、陽極表面への酸化被膜の堆積を防止し、金属イオンによる抗菌・殺菌作用を良好に保つことができるので、洗濯機以外に、食品設備や厨房機器の衛生管理手段、住宅設備機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１の電気分解装置の断面図本発明の実施の形態２の電気分解装置の断面図本発明の実施の形態３の電気分解装置の断面図

１電気分解装置
３陽極
４陰極
６循環ポンプ（水流発生手段）
７加熱ヒータ
９空気ポンプ（発泡手段）
１０超音波発生素子（振動発生手段）

Claims

内部の被処理水中に配置され銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属で構成した２つの電極と、循環ポンプにより前記内部の被処理水を循環させることで前記２つの電極間に水流を発生させる水流発生手段とを備え、前記電極間に印加する電圧の極性を反転させる直前に前記水流発生手段により水流を発生させるようにした電気分解によって、前記電極から金属イオンを溶出させるようにした電気分解装置。
請求項１に記載の電気分解装置を備えた洗濯機。