JP4549261B2

JP4549261B2 - 金属イオン水生成装置

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Publication number: JP4549261B2
Application number: JP2005245334A
Authority: JP
Inventors: 敏紀三宅
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: JP2007054768A

Description

この発明は、一般的には金属イオン水生成装置に関し、特定的には、たとえば、コインランドリー等に設置された業務用洗濯機に取り付けられ、洗濯物を金属イオンで抗菌処理するために用いられる金属イオン水生成装置に関するものである。

従来から、洗濯物を金属イオンで抗菌処理するための洗濯機の構成は、たとえば、特開２００１−２７６４８４号公報（特許文献１）に記載されている。

上記公報に記載された洗濯機は、衣類を洗浄するために複数回の洗浄工程を有し、複数回の洗浄工程の各回ごとに供給される洗浄水を用いて衣類を洗浄する洗濯機であって、洗浄水に銀イオンを添加する銀イオン添加ユニットを具備し、複数回の洗浄工程の最終回で、洗浄水として銀イオン水が供給されることを特徴とするものである。

しかしながら、銀イオン添加ユニットとしての銀イオン水生成装置は、洗濯機に内蔵されている。このため、銀イオン水生成装置を内蔵した洗濯機で洗濯をする場合に洗濯物を抗菌処理することができるだけであるので、不便である。

そこで、水道蛇口に容易に取付けることができる銀イオン水生成器は、たとえば、特開平８−１９２１６１号公報（特許文献２）に開示されている。銀イオン水生成装置を内蔵していない洗濯機でも、この銀イオン水生成器を用いて銀イオン水を洗濯槽内に供給することにより、洗濯物を抗菌処理することができる。

上記の特開平８−１９２１６１号公報に記載された銀イオン水生成装置では、水量をほぼ一定とした場合、一定の大きさの銀電極を用いて電極電圧を制御し、銀電極間に流れる電流を一定にすることにより、水中に溶出する銀イオン濃度をほぼ一定に保つようにしている。銀イオンの溶出により銀電極が消耗し、使用不能となった場合には、銀電極が交換される。
特開２００１−２７６４８４号公報特開平８−１９２１６１号公報

ところで、業務用洗濯機等に上記の銀イオン水生成装置を取り付けて、大量の水に対して抗菌処理を行う場合、または、銀イオン水生成装置の使用頻度が高い場合には、銀電極を交換する頻度が高くなる。このような場合、電極の寿命を長くするために相対的に大きな（対向面積が大きな）銀電極を用いることが考えられる。しかし、相対的に大きな（対向面積が大きな）銀電極を用いると、電極間電流密度が相対的に小さくなる。その結果、水の硬度、導電率等の水質によっては銀イオンの溶出効率が低下する、または、電極の表面に付着するスケールの量が多くなることによって銀イオンが溶出し難くなる等の問題が生じる。

そこで、この発明の目的は、水質の状態に応じて所定の電極間電流密度を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることが可能な金属イオン水生成装置を提供することである。

この発明に従った金属イオン水生成装置は、水が内部を流通する流通管と、主表面の少なくとも一部が流通管の内部において互いに対向するように配置された一対の電極部材とを備える。一対の電極部材の各々の主表面は、流通管の内部で露出する第１の主表面と、この第１の主表面に連続して延び、流通管の外部に配置される第２の主表面とを有する。第１の主表面の面積を変化させることができるように一対の電極部材の各々は流通管の内部と外部との間で移動可能に設けられている。

このようにすることにより、流通管の内部を流通する水の質に応じて、流通管の内部で露出する電極部材の第１の主表面の面積を変化させることによって、電極間電流密度を調整することができるとともに、水に接触する電極の主表面の面積を必要最小限度にすることができる。これにより、所望の電極間電流密度を得ることができ、所望の金属イオンの溶出効率を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることができる。

この発明の金属イオン水生成装置において、流通管の内部で露出する第１の主表面の最大限度の面積がほぼ一定になるように一対の電極部材が固定されている。

このようにすることにより、所定の最小限度の電極間電流密度を確保することができる。

また、この発明の金属イオン水生成装置は、流通管の内部で露出する一対の電極部材の各々の先端部に当接して係止する係止部材と、一対の電極部材を係止部材に向かって押圧するように付勢する付勢部材とを備え、一対の電極部材の間の間隔は、流通管の内部で露出する先端部に近づくにつれて狭くなるように設定されている。

このようにすることにより、電極部材は間隔の狭い部分、すなわち、先端部から金属イオンとして溶出するので、電極部材は先端から溶けていくことになる。このとき、一対の電極部材の先端部は流通管の内部にて係止部材に当接して係止されているとともに、付勢部材によって一対の電極部材は係止部材に向かって押圧されている。このため、電極部材の消耗が進行するにつれて、流通管の内部で露出する第１の主表面を有する電極部材が順次溶けていくとともに、当初流通管の外部に配置されていた第２の主表面が流通管の内部で露出する第１の主表面になるように電極部材は自動的に流通管の外部から内部に向かって移動することができる。これにより、電極部材の消耗が進行しても、流通管の内部で露出する電極部材の主表面の面積を常に一定に保つことによって、電極間電流密度をほぼ一定にすることができるとともに、水に接触する電極の主表面の面積を必要最小限度にすることができる。これにより、所望の電極間電流密度を得ることができ、所望の金属イオンの溶出効率を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることができる。

さらに、この発明の金属イオン水生成装置においては、付勢部材はねじりばねを含み、このねじりばねの一方端部が流通管に取り付けられ、他方端部が流通管の外部に配置された一対の電極部材の各々の端部に取り付けられているのが好ましい。

このようにすることにより、電極部材が流通管の外部から内部に向かって自動的に移動する機構を簡易な構成で実現することができる。

以上のように、この発明によれば、金属イオン水生成装置において、水質の状態に応じて所定の電極間電流密度を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることができる。

図１はこの発明の一つの実施の形態として金属イオン水生成装置を業務用洗濯機に取付けた状態を業務用洗濯機の上方から見た平面図（Ａ）と業務用洗濯機の後方から見た背面図（Ｂ）である。

図１に示すように、金属イオン水生成装置１が業務用洗濯機（以下、洗濯機という。）２に取り付けられている。金属イオン水生成装置１の水道管側は給水検知部（給水検知管）１８０を介して市販の接続管とベンリー管３５によって給水管部３に接続されている。給水管部３は、主配管に接続された分岐管３１と、分岐管３１に接続されたバルブ３２、Ｙ型ストレーナ３３、逆止弁３４とから構成される。一方、金属イオン水生成装置１の洗濯機側は、ニップル１９０を介してベンリ−管３６によって簡単に外れないように洗濯機２の給水口に接続されている。なお、主配管、分岐管３１、バルブ３２、Ｙ型ストレーナ３３、逆止弁３４、ニップル１９０、ベンリ−管３６は、いずれも市販のものを使用する。

金属イオン水生成装置１は、ケーブル線４２によって制御部（コントロールユニット）４に接続され、動作が制御部４によって電気的に制御される。ケーブル線４１によってＡＣ（交流）電源が制御部４に供給される。図示されていないが、制御部４には表示部がケーブル線によって接続されている。表示部は、金属イオン水生成装置１内における金属イオンの発生を緑色のＬＥＤの点灯で使用者に知らせる。

図２はこの発明の一つの実施の形態として金属イオン水生成装置本体を示す正断面図、図３は金属イオン水生成装置本体の外観を示す底面図である。図４は図２の矢印ＩＶで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の横断面図、図５は図２の矢印Ｖで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の縦断面図、図６は図２の矢印ＶＩで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の縦断面図、図７は図２のＶＩＩで示す箇所の部分拡大断面図である。

次にこれらの図を参照して、金属イオン水生成装置本体の構成について説明する。

図２に示すように、金属イオン水生成装置１は、水が内部を流通する流通管として上ケース１１０と下ケース１２０とを備えている。上ケース１１０の水道管側には給水検知部（給水検知管）１８０が接続され、洗濯機側にはニップル１９０が接続されている。

上ケース１１０のフランジ部１１１と下ケース１２０のフランジ部１２１とは、水漏れがしないようにＯリング１３０を介して複数のボルト１４１とナット１４２とにより強固に接続されて固定されている。上ケース１１０は、中央部に円筒壁部１１２と、円筒壁部１１２に連続して水道管側で給水検知部（給水検知管）１８０が接続される流通管壁部１１４と、円筒壁部１１２に連続して洗濯機側でニップル１９０が接続される流通管壁部１１８とから構成される。円筒壁部１１２の内部には、中央に電極部材としての一対の金属電極１５０が配置されている。流通管壁部１１４には、給水検知部１８０を介して円筒壁部１１２の内部に供給される水の流通路を形成するために立壁部１１６が内壁面から突出するように形成されている。また、流通管壁部１１８には、円筒壁部１１２の内部から金属イオンを含む水が洗濯機側に供給されるように流通路を形成するために側壁部１１７が流通管壁部１１８に連続して円筒壁部１１２の内部に延びるように形成されている。

下ケース１２０の底壁面には、その底壁面から下ケース１２０の内部と外部に突出するようにほぼ矩形状の開口を有する一対の挿入部１２２が形成されている。図２、図３および図７に示すように、一対の金属電極１５０は挿入部１２２の開口を通じて挿入され、水漏れがしないように挿入部１２２の内壁面と金属電極１５０の表面との間には、金属電極１５０の外周面を囲むように環状のシールゴム１２３が配置されている。図７に示すように、シールゴム１２３の内周面には、金属電極１５０の外周面に接触するように複数の突起部が間隔をあけて配置されている。

図２、図４、図５および図６に示すように、係止部材としての一対の電極当接用立壁部１１３が流通管壁部１１８の内壁面から円筒壁部１１２の内部に突出するように形成されている。挿入部１２２の開口を通じて挿入された一対の金属電極１５０の各々の先端面は、一対の電極当接用立壁部１１３に当接して係止されている。

図２と図３に示すように、下ケース１２０の底壁面には、一対の支持部１２４と当接部１２５が底壁面から突出するように形成されている。ねじりばね１７０の二つのコイル部１７２は、間隔をあけて支持部１２４のまわりに巻き付けられて回動自在に固定されている。

図５と図６に示すように、一対の金属電極１５０の各々は、電極当接用立壁部１１３に当接して係止された先端面からほぼ同じ幅で延びる相対的に幅の広い矩形状の第１の板部分１５１と、この第１の板部分１５１に連続して第１の板部分１５１よりも相対的に幅の狭い第２の板部分１５３とから構成され、第１の板部分１５１と第２の板部分１５３との境界部に肩部１５２が形成され、第２の板部分１５３の端部に端子部材１６１が取り付けられている。端子部材１６１にはリード線１６２が接続されている。リード線１６２は、図１に示すように、ケーブル線４２を介して制御部４に接続されている。

図３に示すように、付勢部材としてのねじりばね１７０の一方端部１７１は、当接部１２５に２箇所で固定されている。図５と図６に示すように、ねじりばね１７０の他方端部１７３は、二つのコイル部１７２を連結してほぼコの字形状に形成され、金属電極１５０の肩部１５２に引っ掛けられて係止されている。

このようにして一対の金属電極１５０の先端部は上ケース１１０の内部にて係止部材としての一対の電極当接用立壁部１１３に当接して係止されているとともに、付勢部材としてのねじりばね１７０によって一対の金属電極１５０は一対の電極当接用立壁部１１３に向かって、図２に示される矢印Ｐの方向に押圧されている。

なお、図２に示すように、一対の金属電極１５０の間の間隔、すなわち、第１の板部分１５１の間の間隔は、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部で露出する第１の板部分１５１の先端部に近づくにつれて狭くなるように設定されている。

流通管壁部１１４と給水検知部１８０とは、水漏れがしないようにＯリング１８２を介してネジ部１１５とネジ部１８１とにより強固に接続されて固定されている。給水検知部１８０の内部には、支点１８５を中心にして矢印Ｑで示す方向に回動自在にフラッパー１８３が取り付けられている。フラッパー１８３の一方側面にはマグネット１８４が取り付けられている。マグネット１８４に対向する給水検知部（給水検知管）１８０の外周壁面にはマグネット１８８が取り付けられている。マグネット１８４が取り付けられていないフラッパー１８３の他方側面に対向する給水検知部（給水検知管）１８０の外周壁面にはリードスイッチ１８６が取り付けられている。リードスイッチ１８６にはリード線１８７が接続されている。リード線１８７は、図１に示すように、ケーブル線４２を介して制御部４に接続されている。

給水検知部（給水検知管）１８０の内部に所定の値を超えた流量の水が流れると、マグネット１８４が取り付けられていないフラッパー１８３の他方側面はリードスイッチ１８６が取り付けられている側の給水検知部（給水検知管）１８０の内周壁面に近づくように、フラッパー１８３が矢印Ｑで示す方向に回動する。このとき、リードスイッチ１８６がＯＮし、そのＯＮ信号がリード線１８７、ケーブル線４２を通じて制御部４に伝達される。ＯＮ信号に応じて制御部４は、ケーブル線４２、リード線１６２、端子部材１６１を通じて一対の金属電極１５０に電流を流す。

給水検知部（給水検知管）１８０の内部に流れる水の流量が所定の値未満になると、マグネット１８４が取り付けられたフラッパー１８３の一方側面はマグネット１８８が取り付けられている側の給水検知部（給水検知管）１８０の内周壁面に近づくように、フラッパー１８３が矢印Ｒで示す方向に回動する。これは、マグネット１８４がマグネット１８８に吸引されることによって確実に行われる。このとき、リードスイッチ１８６がＯＦＦし、そのＯＦＦ信号がリード線１８７、ケーブル線４２を通じて制御部４に伝達される。ＯＦＦ信号に応じて制御部４は、ケーブル線４２、リード線１６２、端子部材１６１を通じる電流を一対の金属電極１５０に流さない。

なお、上ケース１１０の流通管壁部１１８とニップル１９０とは、洗濯機側にて水漏れがしないようにネジ部１１９とネジ部１９１とにより強固に接続されて固定されている。

以上のように構成された金属イオン水生成装置１は、次のようにして用いられる。

まず、図１に示すように、金属イオン水生成装置１のニップル１９０側の流出口をベンリー管３６を介して洗濯機２の給水口に取り付ける。金属イオン水生成装置１の給水検知部（給水検知管）１８０側の流入口をベンリー管３５を介して給水管部３に接続する。給水管部３から金属イオン水生成装置１内に水が流れるようにする。ケーブル線４１の端部に付けられたＡＣプラグを商用電源のコンセントに接続する。金属イオンは洗濯のすすぎ工程で洗濯物に付与される。一対の金属電極１５０に通電して、電極を構成している金属のイオンを水中に溶出させる。電極を構成している金属が銀の場合、陽極側の電極においてＡｇ→Ａｇ^＋＋ｅ⁻の反応が生じ、水中に銀イオンＡｇ^＋が溶出する。金属電極１５０間を流れる電流は直流である。金属イオン含有水は給水口から洗濯槽内に供給される。

このとき、水は、図２に示すように、水道管側から矢印Ｗで示す方向に給水検知部（給水検知管）１８０を通じて流通管としての上ケース１１０の流通管壁部１１４の内部に供給され、水の流れは、円筒壁部１１２の内部にて矢印Ｗで示す方向に流通管壁部１１４の立壁部１１６によって制御される。そして、上ケース１１０の内部に流入した水は、一対の金属電極１５０の間を通過して金属イオンを含む水になり、水の流れは、円筒壁部１１２の内部にて矢印Ｗで示す方向に流通管壁部１１８の側壁部１１７によって制御されて、金属イオン含有水は流通管壁部１１８を通じて流出し、ニップル１９０を介して洗濯機の給水口を経て洗濯槽内に供給される。

この発明の実施の形態では、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部で露出する第１の主表面として金属電極１５０の第１の板部分１５１の最大限度の面積がほぼ一定になるように一対の電極部材が固定されているので、所定の最小限度の電極間電流密度を確保することができる。

また、この発明の実施の形態では、金属イオン水生成装置１は、流通管の内部で露出する一対の金属電極１５０の各々の先端部に当接して係止する係止部材として電極当接用立壁部１１３と、一対の金属電極１５０を電極当接用立壁部１１３に向かって押圧するように付勢する付勢部材としてねじりばね１７０を備えている。一対の金属電極１５０の間の間隔、すなわち、第１の板部分１５１の間の間隔は、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部で露出する第１の板部分１５１の先端部に近づくにつれて狭くなるように設定されている。

このように構成されているので、金属電極１５０は間隔の狭い部分、すなわち、第１の板部分１５１の先端部から金属イオンとして溶出するので、金属電極１５０は先端から溶けていくことになる。このとき、一対の金属電極１５０の先端部は上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部にて電極当接用立壁部１１３に当接して係止されているとともに、ねじりばね１７０によって一対の金属電極１５０は電極当接用立壁部１１３に向かって押圧されている。このため、金属電極１５０の消耗が進行するにつれて、流通管の内部で露出する第１の主表面を有する第１の板部分１５１を有する金属電極１５０が順次溶けていくとともに、当初流通管の外部に配置されていた第２の主表面を有する第１の板部分１５０が流通管の内部で露出して、第１の主表面を有する第１の板部分１５１になるように金属電極１５０は自動的に流通管の外部から内部に向かって移動することができる。これにより、金属電極１５０の消耗が進行しても、流通管の内部で露出する金属電極１５０の主表面の面積を常に一定に保つことによって、電極間電流密度をほぼ一定にすることができるとともに、水に接触する金属電極１５０の主表面の面積、すなわち、水に接触する第１の板部分１５１の表面積を必要最小限度にすることができる。これにより、所望の電極間電流密度を得ることができ、所望の金属イオンの溶出効率を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることができ、電極の交換回数を減らすことができる。

なお、設定される業務用洗濯機の使用寿命を確保することができる程度に金属電極１５０の第１の板部分１５１の大きさを大きく設定することにより、業務用洗濯機の使用寿命期間中において電極の交換を不要にすることができる。

さらに、この発明の実施の形態では、ねじりばね１７０の一方端部１７１が流通管を構成する下ケース１２０の底壁面に取り付けられ、ねじりばね１７０の他方端部１７３が、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の外部に配置された一対の金属電極１５０の各々の端部、すなわち、第１の板部分１５１の端部である肩部１５２に取り付けられている。

このようにすることにより、金属電極１５０が上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の外部から内部に向かって自動的に移動する機構を簡易な構成で実現することができる。

なお、この発明の実施の形態では、一対の金属電極１５０の各々は、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部と外部との間で挿入部１２２を介して移動可能に設けられているが、上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部に露出する第１の主表面としての金属電極１５０の面積、すなわち、第１の板部分１５１の面積がほぼ一定になるように一対の金属電極１５０の各々の位置は電極当接用立壁部１１３とねじりばね１７０とによって固定されている。しかし、ねじりばね１７０を取り外して上ケース１１０と下ケース１２０とからなる流通管の内部と外部との間で移動可能に設けられてもよい。また、一対の金属電極１５０を移動した後に、ねじりばね１７０を取り付けて所定の位置に一対の金属電極１５０を固定してもよい。

このようにすることにより、流通管の内部を流通する水の質（水の硬度、導電率）に応じて、たとえば、地域の水道事情に応じて、流通管の内部で露出する金属電極１５０の第１の板部分１５１の面積を変化させることによって、電極間電流密度を調整することができるとともに、水に接触する金属電極１５０の第１の板部分１５１の面積を必要最小限度に調整することができる。これにより、所望の電極間電流密度を得ることができ、所望の金属イオンの溶出効率を確保することができるとともに、電極の寿命を向上させることができ、電極の交換回数を減らすことができる。

以上に開示された実施の形態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や変形を含むものである。

本発明の金属イオン水生成装置は、業務用全自動洗濯機に取り付けて、相対的に大量の水が用いられる、または、使用頻度の高いコインランドリー等に利用される場合に、電極部材の交換回数を減らすことができ、または電極部材の交換を不要にすることができ、さらに水の質（水の硬度、導電率）に応じて電極間電流密度を調整することができ、所望の金属イオンの溶出効率を確保することができるので、水道事情に影響されることなく、幅広い地域で用いることができる。

この発明の一つの実施の形態として金属イオン水生成装置を業務用洗濯機に取付けた状態を業務用洗濯機の上方から見た平面図（Ａ）と業務用洗濯機の後方から見た背面面図（Ｂ）である。この発明の一つの実施の形態として金属イオン水生成装置本体を示す正断面図である。この発明の一つの実施の形態として金属イオン水生成装置本体の外観を示す底面図である。図２の矢印ＩＶで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の横断面図である。図２の矢印Ｖで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の縦断面図である。図２の矢印ＶＩで示す方向から見た金属イオン水生成装置本体の縦断面図である。図２のＶＩＩで示す箇所の部分拡大断面図である。

符号の説明

１：金属イオン水生成装置、１１０：上ケース、１１３：電極当接用立壁部、１２０：下ケース、１５０：金属電極、１５１：第１の板部分、１５２：肩部、１７０：ねじりばね、１７１：ねじりばねの一方端部、１７３：ねじりばねの他方端部。

Claims

水が内部を流通する流通管と、
主表面の少なくとも一部が前記流通管の内部において互いに対向するように配置された一対の電極部材とを備え、
一対の前記電極部材の各々の主表面は、前記流通管の内部で露出する第１の主表面と、この第１の主表面に連続して延び、前記流通管の外部に配置される第２の主表面とを有し、
前記第１の主表面の面積を変化させることができるように一対の前記電極部材の各々は前記流通管の内部と外部との間で移動可能に設けられ、
前記流通管の内部で露出する前記第１の主表面の最大限度の面積がほぼ一定になるように一対の前記電極部材が固定されており、さらに、
前記流通管の内部で露出する一対の前記電極部材の各々の先端部に当接して係止する係止部材と、
一対の前記電極部材を前記係止部材に向かって押圧するように付勢する付勢部材とを備え、
一対の前記電極部材の間の間隔は、前記流通管の内部で露出する前記先端部に近づくにつれて狭くなるように設定されている、金属イオン水生成装置。
前記付勢部材はねじりばねを含み、このねじりばねの一方端部が前記流通管に取り付けられ、他方端部が前記流通管の外部に配置された一対の前記電極部材の各々の端部に取り付けられている、請求項１に記載の金属イオン水生成装置。