WO2006001115A1

WO2006001115A1 - イオン溶出ユニット及びそれを備えた機器並びに洗濯機

Info

Publication number: WO2006001115A1
Application number: PCT/JP2005/007672
Authority: WO
Inventors: Mugihei Ikemizu
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-01-05
Also published as: MY147042A; TW200615422A; EP1775266A1; EP1775266A4; EP1775266B1; JP2006006646A; TWI294938B; US20080299006A1; CN100522831C; CN101006018A; JP3763836B2

Abstract

　陽極または陰極の一方の極性となる少なくとも１つの第１電極１０２と、該第１電極１０２と対向配置され、該第１電極１０２とは異なる極性となる少なくとも１つの第２電極１０３と、前記第１，第２電極１０２，１０３間に電圧を印加する駆動手段とを備え、前記第１，第２電極１０２，１０３間に水を供給しながら前記第１，第２電極１０２，１０３間に電圧を印加することにより陽極から金属イオンを溶出させるイオン溶出ユニットにおいて、前記第１，第２電極１０２，１０３の極性を、周期的に反転させるとともに、前記第１，第２電極１０２，１０３間を流れる電流の電流密度が一定値以上となるように制御する。

Description

イオン溶出ユニット及びそれを備えた機器並びに洗濯機

技術分野

[0001] 本発明は、抗菌性のある金属イオンを水中に溶出するイオン溶出ユニットと、このィオン溶出ユニットの生成した金属イオンを水に添加して用いる機器 (例えば、洗濯機 )に関する。

背景技術

[0002] 洗濯機で洗濯を行う際、水、特にすすぎ水に仕上物質を加えることが良く行われる。仕上物質として一般的なのは柔軟剤やのり剤である。これに加え、最近では洗濯物に抗菌性を持たせる仕上処理のニーズが高まって、る。

[0003] 洗濯物は、衛生上の観点からは天日干しをすることが望ま U、。し力しながら近年では、女性就労率の向上や核家族化の進行により、日中は家に誰もいないという家庭が増えている。このような家庭では室内干しにたよらざるを得ない。日中誰かが在宅している家庭にあっても、雨天の折りは室内干しをすることになる。

[0004] 室内干しの場合、天日干しに比べ洗濯物に細菌やカビが繁殖しやすくなる。梅雨時のような高湿時や低温時など、洗濯物の乾燥に時間が力かる場合にこの傾向は顕著である。繁殖状況によっては洗濯物が異臭を放っときもある。このため、日常的に室内干しを余儀なくされる家庭では、細菌やカビの繁殖を抑制するため、布類に抗菌処理を施した！/ヽと！ヽぅ要請が強ヽ。

[0005] 最近では繊維に抗菌防臭加工ゃ制菌加工を施した衣類も多くなつている。しかしな力家庭内の繊維製品をすベて抗菌防臭加工済みのもので揃えるのは困難である。また抗菌防臭加工の効果は洗濯を重ねるにつれ落ちて行く。

[0006] そこで、洗濯の都度洗濯物を抗菌処理しょうという考えが生まれた。例えば特許文献 1には、銀イオン、銅イオンなど殺菌力を有する金属イオンを発生するイオン発生機器を装備した電気洗濯機が記載されている。特許文献 2には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た洗濯機が記載されている。

[0007] このような抗菌性のある金属イオンを利用する機器にあっては、電極間に電圧を印加することにより電極力金属イオンを溶出させるイオン溶出ユニットを用いるのが通常の構成である。例えば銀イオンを添加する場合、陽極側の電極を銀製とし、これを水中に入れて電圧を印加すると、陽極において、 Ag→Ag⁺ + e_の反応が起こり、水中に銀イオン (Ag+)が溶出する。銀イオン (Ag+)が溶出しつづければ陽極は減耗していく。

[0008] 他方陰極では、電極の材質に関わらず H+ + e_→l/2Hの反応が生じ、水素が発

2

生するとともに、水中に含まれるカルシウムなどが炭酸カルシウムなどのカルシウム化合物のスケールとして表面に析出する。また電極の成分金属の塩化物及び硫化物が表面に発生する。従って、使用が長期にわたると、前記スケールや塩ィ匕物、硫ィ匕物が陰極表面に厚く堆積し、金属イオンの溶出を妨げる。このため、金属イオンの溶出量が不安定になったり、電極の減耗が不均一になったりする。

[0009] また電極にスケールが付着しなくても、水質により金属イオンが溶出できなくなる場合もある。例えば水質の硬度が高い場合、導電率が高い場合、塩化物イオン濃度が高い場合などは、電極表面にスケールが析出しなくても、金属イオンの溶出量が低下し、金属イオン濃度が下がるといった問題点があった。すなわち、硬度が高い硬水や、導電率が高い水などの水中に溶存するイオンの濃度が高い水の場合、銀イオンの溶出反応と競合して、他のイオンが関わる反応がおこり、銀イオンの生成効率が低下する。また、前記金属が銀である場合には、塩化銀の不動態皮膜が形成されて銀イオンの溶出効率が低下する。飲料水の水質でいうと、日本国内の大部分では、溶存イオン量も小さぐ溶出に与える影響はほとんど無いが、ヨーロッパなどの海外では水中の溶存イオンが多ぐ問題が生じる。例えば、硬度で示すと、日本国内では 40〜 lOOmgCaCO /Lの範囲であるが、ヨーロッパでは、 200〜300mgCaCO /Lといった高

3 3

い値の地域も多い。

[0010] このように地域によっては、金属イオン溶出ユニットの電極へのスケールの付着が問題となったり、スケールの付着が無くても、水質により、金属イオンの溶出効率は低下したりするという問題がある。スケールの付着については、電極間の印加電圧の極性反転を行うことで、ある程度防ぐことができるが、実際の環境では、このスケール付着と水質による溶出効率の低下が複雑に絡む。 [0011] 例えば、金属イオンが十分に溶出される環境下であれば、陰極表面にスケールなどの異物が少量付着しても、当該電極が極性反転で陽極となった時に、電極金属が溶け出すため、電解研磨のように新たな表面が形成され異物も取り除かれるが、十分に溶出されない環境下であれば、その効果が低下する。スケールの付着が発生すると電極金属の露出面積が低下するため、金属イオン溶出量が低下する。さらにお互いの相乗効果もあり、スケールの付着が防止できな力つたりして溶出効率がさらに低下するといつた問題点があった。

[0012] そこで、使用期間が長期間にわたる場合や、水質が変化した場合にも、安定して銀イオンを溶出させるための技術として、特許文献 3には、連続通電時よりも高い電流を繰り返し ONと OFFを繰り返し、スケール付着による電極性能劣化を防止する技術が記載されている。また、特許文献 4には、水温や水質などの条件と銀イオン濃度との相関を予め把握し、それに基づいた制御を行う技術が記載されている。

特許文献 1：実開平 5— 74487号公報

特許文献 2：特開 2001 - 276484号公報

特許文献 3：特開 2000— 126775号公

特許文献 4：特開平 11― 207352号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] し力しながら、特許文献 3のように、連続通電時よりも高、電流を繰り返し ONと OF Fを繰り返し、スケール付着による電極性能劣化を防止する技術の場合、スケールを剥離するための工程を設ける必要があり連続運転できない、また、その工程で使用する水が無駄になってしまうことに加え、該金属イオン溶出ユニットを機器に組み込む場合には、通常の銀イオン水を使用するための経路とは別に、その水を排水する経路を設ける必要があるなどの問題がある。また、特許文献 4のように、水温や水質などの条件と銀イオン濃度との相関を予め把握し、それに基づいた制御を行う技術の場合、使用条件ごとに水質を予め測定したり、装置ごとにすべての因子を測定するための水質センサを備える必要があったりするため、現実には困難である。

「00141 本発明は上記問穎に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、スケールの付着と、水質による溶出効率の低下を解決できることにより、抗菌作用のある金属ィオンの溶出を長期間にわたり効率良く安定して行うことのできるイオン溶出ユニットを提供することにある。特に、水質の影響を除去するための機構を設けたり制御を行つたりするのではなぐ連続的に運転しても水質の影響を受けにくいイオン溶出ユニットを提供することにある。さらに、このイオン溶出ユニットを備えることで、生成した金属イオンを水に添加して用いることにより、細菌の繁殖力もたらす悪影響を避けることのできる機器、特に洗濯機を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0015] 上記目的を達成するため本発明は、陽極または陰極の一方の極性となる少なくとも 1つの第 1電極と、該第 1電極とは対向配置され、該第 1電極とは異なる極性となる少なくとも 1つの第 2電極と、前記第 1,第 2電極間に電圧を印加する駆動手段とを備え、前記第 1,第 2電極間に水を供給しながら前記第 1,第 2電極間に電圧を印加することにより陽極力も金属イオンを溶出させるイオン溶出ユニットにおいて、前記第 1, 第 2電極の極性を、周期的に反転させるとともに、前記第 1,第 2電極間を流れる電流の電流密度が一定値以上となるように制御することを特徴とする。これにより、硬度、導電率、塩化物イオン濃度、水温、 pHなどの水質の影響を受けにくくすることができる。

[0016] また、電流密度を、 0.07mA/mm²以上とすることが好まし!/、。このようにすることで電極へのスケールの付着を防ぐことができる。また、 O.llmA/mm²以上とすることで、電極からの金属イオン溶出効率の低下を防ぐことができる。

[0017] また、イオン溶出ユニットの電流 ·電圧制御を定電流制御とすることが好ましい。このようにすることで、単位時間当たりの銀イオンの溶出量が一定となり、イオン溶出ュ- ットを通過する水の流量が一定であれば濃度も一定となり、銀イオンの効果を得るために必要十分な濃度の銀イオン水を得ることが可能になる。同時に、水量検出手段を備えてもよい。このようにすることで、一定時間電解を行い、一定量の水を供給することで、供給する水の濃度を、給水圧や給水流量によらず一定とすることができる。発明の効果

「00181 本発明のイオン溶出ユニットによると、電極間を流れる電流の電流密度が一定値以上となるように制御するため、水の硬度、導電率、塩化物イオン濃度、水温、 PHなどの水質に変化による電極力の金属イオンの溶出効率の低下を防止することができる。また、このように制御することにより、水質が変化しても電極へのスケールの付着を効果的に防止することができる。具体的には、電流密度を、 0.07mA/mm²以上とすれば、電極へのスケールの付着を防ぐことができる。また、 O.llmA/mm²以上とすれば、電極力もの金属イオン溶出効率の低下を防ぐことができる。

[0019] また、イオン溶出ユニットの電流 ·電圧制御を定電流制御とすれば、単位時間当たりの銀イオンの溶出量が一定となり、イオン溶出ユニットを通過する水の流量が一定であれば濃度も一定となり、銀イオンの効果を得るために必要十分な濃度の銀イオン水を得ることが可能になる。同時に、水量検出手段を備えれば、一定時間電解を行い、一定量の水を供給することで、供給する水の濃度を、給水圧や給水流量によらず一定とすることができる。

[0020] そして、このようなイオン溶出ユニットを備えることで、生成した金属イオンを水に添カロして用いることにより、細菌の繁殖力もたらす悪影響を避けることのできる機器、特に洗濯機を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]は、金属イオン溶出ユニットの構成を示す水平断面図である。

[図 2]は、金属イオン溶出ユニットの電極の斜視図である。

[図 3]は、金属イオン溶出ユニットの一例の駆動回路ブロック図である。

圆 4]は、水質の各成分 (硬度 (a)、導電率 (b)、塩化物イオン濃度 (c) )と溶出効率の関係を電流密度との相関にお、て示した図である。

[図 5]は、金属イオン溶出ユニットの定電流制御及び定電圧制御の一例を導電率との相関において示した図である。

[図 6]は、金属イオン溶出ユニットの他の例の駆動回路ブロック図である。

[図 7]は、洗濯機に搭載した実施例を示した図である。

符号の説明

[0022] 1 商用電源

2 絶縁トランス 4 定電圧回路

5 定電流回路

6 主制御部

100 金属イオン生成ユニット

102、 103 電極

発明を実施するための最良の形態

[0023] 本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。

[0024] 図 1及び図 2に、金属イオン溶出ユニットの構造を示す。図 1は水平断面図である。

図 2は電極の斜視図である。金属イオン溶出ユニット 100は、ケース 101の中に、 2枚の板状電極 (第 1電極 102及び第 2電極 103 (以下、単に「電極」と称す。；)）を有し、長手方向の一方の端に水の流入口 104、他方の端に水の流出口 105を備える。ケース 101内部には、流入口 104力も流出口 105へと向力水流に沿う形で、 2枚の板状電極 102、 103が向かい合わせに配置されている。ケース 101の中に水が存在する状態で電極 102、 103に所定の電圧を印加すると、電極の陽極側から電極構成金属の金属イオンが溶出する。電極 102、 103は、一例として図 2のような大きさ 15mm X 50mm、厚さ lmm程度の銀プレートを、約 5mmの距離を隔てて電極保持材 106、 10 7により配置する構成とすることができる。また電極 102、 103の一部には、電圧を印加するための接続端子 108、 109を設けている。

[0025] なお電極 102、 103の材料は銀に限らない。抗菌性を有する金属イオンのもとになる金属であればよい。銀の他、銅、銀と銅の合金、亜鉛などが選択可能である。銀電極から溶出する銀イオン、銅電極から溶出する銅イオン、及び亜鉛電極から溶出する亜鉛イオンは優れた殺菌効果や防カビ効果を発揮する。銀と銅の合金カゝらは銀ィオンと銅イオンを同時に溶出させることができる。

[0026] 金属イオン溶出ユニット 100では、電圧の印加の有無で金属イオンの溶出 Z非溶出を選択できる。また電流や電圧印加時間を制御することにより金属イオンの溶出量を制御できる。一般的な抗菌材に用いられて、るゼオライトなどの金属イオン担持体力も金属イオンを溶出させる方式と比較した場合、金属イオンを投入するかどうかの選択や金属イオンの濃度の調節をすベて電気的に行えるので使い勝手がよい。 [0027] 図 3に示すのは金属イオン溶出ユニットの駆動回路 (駆動手段）の制御ブロック図である。商用電源 1に絶縁トランス 2が接続され、 AC100Vを所定の電圧に降圧するとともに安全のため商用電源とは絶縁する。トランス 2の出力電圧は全波整流回路 3によって整流された後、定電圧回路 4で定電圧とされる。定電圧回路 4の後段には、定電流回路 5が接続されている。定電流回路 5は電極間の抵抗値変化にかかわらず一定の電流を供給するように動作する。

[0028] 電極に電圧を印加する駆動部は、 NPN型トランジスタ Q1〜Q4で構成されている。

トランジスタ Q1〜Q4のベース信号 S1〜S4は、それぞれマイクロコンピュータなどで構成される主制御部 6に接続されている。駆動部の一端は定電流回路 5に接続され、他端は接地されている。電圧検出回路 9は、駆動部の両端の電位差 (電圧)を検出するものであり、その検出した電圧値を主制御部 6に入力する。電流検出回路 10は、駆動部を流れる電流値を検出するものであり、その検出した電流値を主制御部 6に入力する。主制御部 6は、それらの値に基づき電圧値設定回路 8によって定電圧回路 4で定電圧とする電圧値を決定するとともに、電流値設定回路 7によって定電流回路 5で定電流とする電流値を決定する。今、 Sl、 S4に Hレベルの電圧、 S2、 S3に L レベルの電圧を与えると、トランジスタ Ql、 Q4が ONになり、 Q2、 Q3が OFFになる。この状態では、電極 102に正の電圧が印加され、電極 103には負の電圧が印加されること〖こなる。この結果、陽極側の電極 102から陰極側の電極 103に向力つて電流が流れる。これによつて金属イオン溶出ユニット 100からは、陽イオンの抗菌性の金属ィオンと陰イオンとが発生する。

[0029] 金属イオン溶出ユニットに長時間一方向に電流を流すと、図 3で陽極側となっている電極 102が減耗するとともに、陰極側となっている電極 103には水中のカルシウムなどの不純物がスケールとして固着する。また電極の成分金属の塩化物及び硫化物が電極表面に発生する。これはイオン溶出ユニットの性能低下をもたらすので、電極の極性を反転して電極駆動回路を運転できるように構成されて、る。

[0030] 電極の極性を反転するにあたっては、ベース信号 S1〜S4の電圧を逆にして、電極に印加する電圧が逆になるように主制御部 6で信号のレベルを切り替える。この場合、トランジスタ Q2、 Q3が ON、トランジスタ Ql、 Q4が OFFとなる。この結果、今度は陽極側になる電極 103から陰極側になる電極 102に向カゝつて電流が流れる。主制御部 6はカウンタ機能を有して、て、所定カウント数に達する度に上述の切り替えを行う。極性反転は 20秒ごとに反転する 40秒周期とした。

[0031] 電極の減耗や水質により、電極駆動回路内の抵抗変化が変化する、特に電極 102

103間の抵抗変化によって、電極間を流れる電流値が減少するなどが生じた場合は、定電流回路 5がその出力電圧を上げ、電流値の減少を防止する。

実施例 1

[0032] 上記のような銀イオン溶出ユニットにおいて、表 1に示すような電解条件で、硬度 300mgCaCO /L、塩化物イオン濃度 160mg/L、導電率 1010 S/cmの水を使用して、

3

電解による銀イオンの溶出を行スケールの付着の程度を観察した。

[0033] [表 1]

表 1において、条件 bでは、一定値となる電流値を 54mAとした。初期の電極の面積は 750mm²なので、電流密度は 0.07mA/mm²となる。使用を続けると電極間の通電に伴い、電極が減耗し面積が小さくなるので、電流値を 54mAとなるように制御することで電流密度 0.07mA/mm²以上を保つことができる。このように、初期の電流密度をある値とすることで、寿命到達時まである値以上の電流密度を保つことができる。また、じと dでは、上記の構成を一部変更し、 cの条件では電極面積を小さくして、 dの条件では電極間距離と大きくして試験を実施した。

ここで、電流密度とは、電極間を流れる電流値を有効面積で割ったものである。電流は、電極が一対のみではなぐ一方の極性の電極、あるいは、両方の極性の電極が複数ある場合には、それらの全電極間を流れる電流の総計である。銀の溶出は陽極からおこること、及び陰極でスケールの付着が起こっても、極性の転換で陽極になつた時にスケールが剥離することに鑑みれば、重要なのは陽極の電流密度である。従って、電極の有効面積に関しては、本発明では陽極の面積をいう。

[0035] また、表中のスケールの付着の欄で、ありと記載している場合は顕著なスケールの形成が確認されたことを示し、なしと記載している場合は、完全にスケールの付着がないわけではないが、実用上問題の無いレベルであったことを示している。このケースでは、陰極ではわずかな付着が起こっていると思われる力陽極となった時にスケールが剥離して、ると考えられる。

[0036] 表 1に示したように、これらの条件で、スケールの付着が無かったのは、 0.07mA/mm 2以上の場合であり、電流値や電圧との相関は無い。硬度 300mgCaCO /Lの水でスケ

3

ールの付着を防ぐことができると、世界の飲料水のほぼすべてにおいて、効果的にスケールの付着を防止することができる。

[0037] 電極にスケールが付着すると、銀の露出している面積が減少するため、銀溶出量が低下することに加え、スケールが堆積して短絡を引き起こす可能性があるが、電流密度を 0.07mA/mm²以上に設定することで、硬度 300mgCaCO /Lの水であっても、電

3

極へのスケールの付着を効果的に防止することができる。

実施例 2

[0038] 上記のような銀イオン溶出ユニットにおいて、硬度 66〜300mgCaCO /Lの水に対す

3

る銀イオンの溶出効率を測定した。その結果を表 2及び図 4に示す。硬度 66の水は、国内での標準的な水道水と同レベルの水である。溶出効率は、硬度 66の水での電流密度を 0.04mA/mm²での溶出効率を 100とした時の値を示した。

[0039] [表 2] 塩化物イオン溶出効率

硬度導電率濃度電流密度電流密度電流密度 mgCaC0₃/L μ ¾/ cm mg/L 0. 04mA/mm² 0. 07mA/議 ² 0. llmA/mm²

66 222 35 100 100 105

100 337 54 100 100 100

200 674 108 60 100 100

300 1011 162 35 60 95 図 4のように、電流密度 O.llmA/mm²であれば、硬度 300mgCaCO /L、導電率 1011

3

μ S/cm、塩ィ匕物イオン濃度 162mg/Lの水であっても、溶出効率がほとんど低下することがない。硬度 300mgCaCO /Lの水で、溶出効率の低下を防ぐことができると、世

3

界の飲料水のほぼすべてにおいて、効果的に溶出効率の低下を防止することができる。従って、抗菌作用のある金属イオンの溶出を長期間にわたり効率良く安定して行うことのできるイオン溶出ユニットを提供することができる。特に、水質の影響を除去するための機構を設けたり制御を行ったりするのではなぐ連続的に運転しても水質の影響を受けにくいイオン溶出ユニットを提供することができる点で有利である。

[0040] また、電流値は一定値となるように定電流制御を行った。定電流制御とは、電極間の抵抗値変化にかかわらず一定の電流値を保つように制御することである力電極表面での気泡の発生や、電極の振動による電極間距離の変化などで電極間の抵抗値は常に変化するため、完全に一定にすることは困難で、多少の電流変動は発生する。また、抵抗値が著しく高いなどで、回路の許容範囲の電圧では一定の電流が流せず、電流が低下することもある。ここでは、そういうことがあっても、電極間の抵抗値の変化に対応して、電圧を変化させ、概ね抵抗値が上がれば電圧を上げ、抵抗値が下がれば電圧を下げて、電極間の電流値を安定させる制御を、定電流制御とする。

[0041] 溶出効率が高い条件で定電流制御を行うことで、単位時間当たりの銀イオンの溶出量が一定となり、イオン溶出ユニットを通過する水の流量が一定であれば濃度も一定となり、銀イオンの効果を得るために必要十分な濃度の銀イオン水を得ることが可能になる。そのためにバルブなどで流量の制御を行っても良いし、ある範囲の給水水圧であれば概ね一定の流量となるような弁を備えても良い。また、流量センサなどである範囲の流量の時のみに、電解を実施したり、ユーザーに信号を出してある範囲の流量になるように給水栓などの操作を促したりするなどして、実際上、ある範囲の流量で動作するようにしても良、。

[0042] また、水位センサまたは水量センサを備え、水量を制御できるようにした。溶出効率が高い条件で定電流制御を行うことで、単位時間当たりの銀イオンの溶出量が一定となるので、一定時間電解を行い、水位や吐水量の制御などで一定量の水を供給することで、供給する水の濃度を、給水圧や給水流量によらず一定とすることができる。例えば、水量と電解時間を比例させることで、流量が小さぐ所定量の給水に時間がかかる場合でも、水量に見合った所定量の銀イオンを溶出し、その後、電解を終了し、給水のみを行うことで、給水量が所定量に達すれば一定の濃度になるように制御することができる。

実施例 3

[0043] 上記のような銀イオン溶出ユニットにおいて、銀イオン溶出ユニット内に流入する水の水質を表す特性値 (例えば、硬度、導電率、塩化物イオン濃度、水温)を検知する水質検知手段を設け、その水質に基づ!ヽて溶存イオンが多ヽ条件などスケール付着、溶出量低下などの懸念があるときは、電流密度を高くし、一定の溶出量を確保するよつにした。

[0044] 電流密度を上げる方法としては、電流値を上げる方法がある。例えば、電解条件を 2種類設ける。 2種類とも定電流制御とする場合には、定電流回路で制御する定電流値を 2種類設け、前記水質検知手段によって検知した水の硬度、導電率、塩化物ィオン濃度、水温の少なくとも 1つ以上の特性値が所定の基準値より低い条件では低い方の電流値で定電流制御し、そのような特性値が所定の基準値よりもが高ぐ金属イオンの溶出量の低下やスケールの付着が懸念される条件では、高、方の電流値で定電流制御を行う。

[0045] すなわち、水中の溶存イオンが多い条件では、低い電圧でも電流が流れやすいが、上述したように金属イオンの溶出量の低下やスケールの付着の問題があるため、高い方の電流値で定電流制御することにより電流密度を高くし、この問題に対処する。逆に、水中の溶存イオンが比較的少ない条件では、金属イオンの溶出量の低下ゃスケールの付着の問題は少ないが、水の抵抗が高くなり、電流を流すには高い電圧が必要となるため、低い方の電流値で定電流制御することで、電圧をあまり上げることなく金属イオンの溶出量を確保することができ、消費電力を低減したり、回路などを高い電圧に耐える仕様にする必要が無くなったりするという利点がある。同時に、通電時間などをその電流値に応じた時間にセットし、水量に見合った所定量の銀イオンを溶出することで、安定した銀イオン濃度とすることができる。これらの電解条件は 2種類でなくても、 3種類やそれ以上設けても良い。 [0046] また、複数種類の電解条件のうち、すべてを定電流としなくてもよ!ヽ。例えば、電解条件を 2種類設け、一方を定電流、一方を定電圧としても良い。その場合、定電圧となる水質条件下では、単位時間当たりの銀溶出量が一定せず、銀濃度の制御が難しいが、多くの地域に当てはまる水質では、定電流となる仕様にし、特殊な水質でのみ定電圧とすれば影響は少ない。例えば、図 5に示すように、導電率 250 /z S/cm以下では、 30mAでの定電流制御を行い、導電率 250 S/cm以上では、 6Vの定電圧制御を行った場合、一般的な導電率の地域では、定電流で動作し、濃度の制御も可能で問題は無ぐ導電率 250 S/cm以上のかなり溶存イオンが多い水質の地域では、 30mAの定電流制御であれば、銀溶出量が低下するが、定電圧制御を行うことで、導電率の上昇に伴い電流が高くなり、それに伴い、電流密度が高くなるので、溶出量の低下を防ぐことができる。

[0047] このように、ある導電率やある塩ィヒ物イオン濃度やある硬度やある水温以上の時に、定電圧制御とすることで、水中の溶存イオン濃度に応じて、電流が上昇し、電流密度が上昇することになり、銀溶出量の低下を防ぐことができる。また、低導電率時や低塩ィ匕物イオン濃度時や低硬度時や低水温時には、高、電流密度は必要な、ので、定電流制御とすることで、安定した銀溶出量を得ることができる。

[0048] 定電圧制御とは、電極間の抵抗値変化にかかわらず一定の電圧値を保つように制御することであるが、電源電圧の変動や、温度による回路部品の抵抗の変化などで電極間の電圧値は変動し、完全に一定にすることは困難である。また、電極間の抵抗値が著しく低!、場合などで、許容範囲以上の電流が流れる恐れがある場合に電圧を下げる必要がある場合もある。ここでは、そういうことがあっても、電極間の抵抗値の変化にかかわらず、電圧を変化させず、電極間に概ね一定の電圧を印加する制御を、定電圧制御とする。

[0049] また、電極の有効面積を小さくして電流密度を上げても良い。電極面積を小さくする方法としては、各極を複数設け、通電する電極数を変化させる方法がある。例えば、各極 2つずつ備え、電流密度を高くしたい時には各極 1つずつに通電し、高くする必要が無、場合には各極の 2つともの電極に通電する。このように各極を複数設けることで、電流密度を制御することができるとともに、銀電極の銀使用量を増やし、銀電極の減耗による寿命を遅らせることもできる。

[0050] 他に有効面積を小さくする方法としては、一方の極性の電極を 1つ設け、その 1つの電極をはさんで対向する形で他方の極性の電極を 2つ設け、他方の極性の電極に通電する電極数を変化させる方法がある。

[0051] 例えば、図 6に示すような金属イオン溶出ユニットの構成とする。一方の極性である電極 102aをはさんで対向する形で、もう一方の極性である 2つの電極 103a, 103b が設置されている。電極 103bは、主制御部 6でコントロールされるスィッチ 200を OF Fにすることで、電極 103aとは電気的に切り離すことができる。各電極のサイズを 100mm X 10mm X 10mmで、他の電極に対向する面の面積が 1000mm²とし、電流値は 70mAの定電流制御とした。

[0052] この構成で、スィッチ 200が ONになって!/、る条件では、有効面積は、電極 103aと電極 103bの面積の和である 2000mm²となる。また、もう一方の電極 102aも、電極 10 3aに対向する側と電極 103bに対向する側の面積の和が電極としての有効面積となるので、 2000mm²である。従って、電流密度は 0.035mA/mm²となる。

[0053] また、スィッチ 200が OFFになっている条件では、電極 103bは電極として機能せず、また、電極 102aの電極 103bに対向する面も電極として機能しないので、有効面積はどちらの極とも 1000mm²となる。よって、電流密度は 0.07mA/mm²となる。

[0054] このようにスィッチの ONZOFFにより、電極の有効面積の変更が可能であり、それによって、電流を変更せずに電流密度を変えることができる。電流値を変更すると、単位時間当たりの銀溶出量が変わるため、銀濃度や銀溶出量を適切に制御する〖こは、各電流値に応じて通電時間や水量などを変更する必要があるが、面積を変更する場合には、単位時間当たりの銀溶出は変化せず、それらの変更の必要が無い。

[0055] 他に、有効面積を小さくする方法として、電極間に流入する水に他の物質を混入させる方法を使用しても良い。例えば、電極間に空気などのガスの泡を混入することで、その泡の部分は水に比べ導電率が著しく小さいため、電気が流れず、電極の有効面積を小さくすることができる。この場合、混入する物質としては、水に比べて導電率が低いものが望ましぐさらには比重差が有る、溶解度が低いなど、分離が簡単に行えるものが望ましぐ一例としては、空気などが考えられる。 [0056] 他に、有効面積を小さくする方法としては、水位を調整する方法がある。給水流量や電極周辺の構造を変化させることによって、電極の浸水部分の大きさを変更する方法である。浸水していない部分が接触している空気は、水に比べてほとんど電気を通さないので、この場合電極として有効に使われるのは、浸水部分のみとなり、有効面積も浸水部分のみとなる。

[0057] また、検知する水質としては、硬度、導電率、塩化物イオン濃度、水温、 pHなどがあり、どれか一つでも良いし、複数を組み合わせて制御しても良い。これらの値は、いずれも高くなると、銀溶出量が低下したり、スケールが付着したりする傾向があり、電流密度を高くすることで改善できる。一例として、図 4に硬度、導電率、塩化物イオン濃度と電流密度と銀溶出率の関係を示す。これらをセンシングする方法としては、一般的なセンサを用いればよぐまた、精密な測定値が出なくても良い。例えば、硬度の場合、正確に硬度を測定しなくても、カルシウム選択性電極で測定したカルシウム濃度で代用してもよい。

[0058] あるいは、銀電極間の電圧および Zまたは電流を検知することによって、水質のセンシングとしても良い。銀電極は経過に伴って、面積が変わる。また、水温の影響もあるため、正確に導電率を把握することはできないが、概ね、電流値を電圧値で割った値が高い場合は導電率が高ぐ低い場合は導電率が低いと考えられる。また、硬度が高い水や塩ィ匕物イオン濃度が高い水は、導電率も高いため、銀電極間の電圧および Zまたは電流からおおまかな導電率を把握し、電流密度を変えることで、安定した銀溶出量を得ることができる。

実施例 4

[0059] 図 7に示すように上記のような金属イオン溶出ユニット 100を洗濯機の給水経路 11 0に搭載し、このイオン溶出ユニットの生成した金属イオンを水に添カ卩して用いるものとすれば、洗濯物を金属イオンで抗菌処理して細菌やカビの繁殖を防ぎ、悪臭の発生ち防止することがでさる。

[0060] これにより、この洗濯機を海外の水質の異なる様々な地域に販売しても、水質の影響を受けることなぐ最適な金属イオン濃度を維持でき、抗菌効果を発揮することができる。また水質の違いによる電極の短寿命化がなくなり、ユーザーの電極交換の手間を省き、メンテナンス性の良い洗濯機を提供できる。

[0061] 以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなぐ発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更をカ卩えて実施することができる。

[0062] また本発明は、上記実施形態でとり上げたような形式の全自動洗濯機の他、横型ドラム (タンブラ一方式)、斜めドラム、乾燥機兼用のもの、または二層式など、あらゆる形式の洗濯機に応用可能である。

[0063] また本発明のイオン溶出ユニットを、上述した実施の形態を適宜組み合わせて、洗濯機以外で水を使用する家電機器 (食器洗浄機、浄水器など)の給水経路に配置するように構成しても良いし、スタンドアローンで機能させて容器内の水に漬ける構成としてもよい。これにより、設置が簡単であるうえ、運転に特殊な技能を必要とせず、多種多様な被洗浄物を少ない水量で効果的に抗菌処理することができるので、使用者にとつての利便性を高めることができる。さらに、使用者はイオン溶出ユニットの調整をせずとも正確なイオン溶出制御を行うことができるため、洗濯だけでなく広汎な用途において、金属イオンによる抗菌処理が行え、細菌やカビの繁殖を防ぎ、悪臭の発生を防止することができる。

産業上の利用可能性

[0064] 本発明は、イオン溶出ユニットの生成した金属イオンを水に添加して用いる機器に利用することができ、特に洗濯機に好適である。

Claims

請求の範囲

[I] 陽極または陰極の一方の極性となる少なくとも 1つの第 1電極と、該第 1電極と対向配置され、該第一電極とは異なる極性となる少なくとも 1つの第 2電極と、前記第 1, 第 2電極間に電圧を印加する駆動手段とを備え、前記第 1,第 2電極間に水を供給しながら前記第 1,第 2電極間に電圧を印加することにより陽極力金属イオンを溶出させるイオン溶出ユニットにおいて、前記第 1,第 2電極の極性を、周期的に反転させるとともに、前記第 1,第 2電極間を流れる電流の電流密度が一定値以上となるように制御することを特徴とする金属イオン溶出ユニット。

[2] 前記一定値の電流密度とは、電極へのスケール付着を防止できる電流密度であることを特徴とする請求項 1に記載の金属イオン溶出ユニット。

[3] 前記電流密度の一定値が、 0.07mA/mm²であることを特徴とする請求項 1に記載の金属イオン溶出ユニット。

[4] 前記電流密度の一定値が、 O.llmA/mm²であることを特徴とする請求項 1に記載の金属イオン溶出ユニット。

[5] 前記第 1,第 2電極間の電流 '電圧の制御が定電流制御であることを特徴とした請求項 1に記載の金属イオン溶出ユニット。

[6] 水量検知手段を備えることを特徴とした請求項 5に記載の金属イオン溶出ユニット。

[7] 前記水の水質をセンシングし、その水質に基づいて電流密度を変化させることを特徴とする請求項 1に記載の金属イオン溶出ユニット。

[8] 前記水の水質が硬度、塩化物イオン濃度、導電率のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項 7に記載の金属イオン溶出ユニット。

[9] 電流密度を変化させる手段が、電流値、有効面積の少なくとも 1つを変更することであることを特徴とする請求項 7に記載の金属イオン溶出ユニット。

[10] 電流密度を変化させる手段が、電流値、有効面積の少なくとも 1つを変更することであることを特徴とする請求項 8に記載の金属イオン溶出ユニット。

[II] 電流密度を変化させる手段が、定電流制御と定電圧制御を切り替えることであることを特徴とする請求項 7に記載の金属イオン溶出ユニット。

[12] 電流密度を変化させる手段が、定電流制御と定電圧制御を切り替えることであることを特徴とする請求項 8に記載の金属イオン溶出ユニット。

[13] 請求項 1〜12のいずれかに記載の金属イオン溶出ユニットを備えたことを特徴とする機器。

[14] 請求項 1〜12のいずれかに記載の金属イオン溶出ユニットを備えたことを特徴とする洗濯機。