洗濯機
【課題】使用者が特別な剤を補給する必要なく、イオン交換材を連続使用可能な軟水化装置を搭載した洗濯機を実現すること。
【解決手段】洗濯槽１と給水手段３との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する弱酸性陽イオン交換材を充填した軟水化手段５と、給水手段３と軟水化手段５との間に弱酸性〜中性の水を調製するｐＨ低下手段７とを備え、給水した水道水の硬度を軟水化手段５によって低下させて洗濯槽１に導入して洗濯に供給し、給水の終了後にｐＨ低下手段７を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を軟水化手段５に導入することによって弱酸性陽イオン交換材から硬水成分を脱離するようにしたので、使用者が再生のために特別な剤を補給する必要なく再生可能な軟水化装置を実現することができる。
【解決手段】洗濯槽１と給水手段３との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する弱酸性陽イオン交換材を充填した軟水化手段５と、給水手段３と軟水化手段５との間に弱酸性〜中性の水を調製するｐＨ低下手段７とを備え、給水した水道水の硬度を軟水化手段５によって低下させて洗濯槽１に導入して洗濯に供給し、給水の終了後にｐＨ低下手段７を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を軟水化手段５に導入することによって弱酸性陽イオン交換材から硬水成分を脱離するようにしたので、使用者が再生のために特別な剤を補給する必要なく再生可能な軟水化装置を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟水化装置を備えた洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機に利用される洗濯用水は通常水道水や地下水、井戸水などであり、洗濯機を使用する場所の水質の影響を大きく受ける。特に、カルシウム、マグネシウムなどの硬水成分は界面活性剤の洗浄力を低下させる性質があり、洗浄性能に対して負の影響を与える。また、硬水の場合、洗剤を溶解させにくいため、洗濯機の各部が洗剤カスで汚れやすくカビの発生などの原因になりうる。また、微量溶解している鉄やマンガン、アルミニウムなどの多価金属イオンも洗剤と相互作用して同様の問題を引き起こす。
【０００３】
この課題に対処するため、市販洗剤には硬水成分を吸着するゼオライトなどの軟水化剤が配合される。ゼオライトは多価イオンを吸着しやすい特性があるためにある程度の軟水化効果を発揮するが、洗剤の溶けた洗浄水中に混ぜられた状態で使われるために一部の硬水成分や金属イオンは洗浄水中に再溶解して上記の問題を起こすので効果には限度がある。
【０００４】
そのため、硬水地域では軟水地域に比べてより多くの洗剤を投入することによって洗浄性能を発揮している。硬水地域の洗剤のパッケージには硬度に応じて投入量が指示してあることが多い。しかし、洗剤の使用量が多くなることは環境に負担をかけるとの懸念がある。また、洗剤カスの問題については抜本的な対策にならない。
【０００５】
洗濯機に陽イオン交換樹脂などの軟水化装置を搭載して硬水成分を除去するという技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。最も一般的な陽イオン交換樹脂は、スルホン酸基などの酸性イオン交換基を表面に有し、静電気力によって陽イオンを吸着保持する。酸性イオン交換基は、イオンの価数やイオン半径に応じて吸着のしやすさが異なる。強酸性イオン交換基であるスルホン酸基の場合、３価イオン＞２価イオン＞１価イオンの順に、またイオンの価数が同じ場合イオン半径が大きいほど吸着されやすい。Ｎａ＋型のイオン交換樹脂に硬水を通水すると硬水成分であるＣａ２＋やＭｇ２＋がＮａ＋よりも選択性が強いためにイオン交換樹脂に保持されて、代わりに等量のＮａ＋が流出する。
【０００６】
陽イオン交換樹脂の軟水化作用は、酸性イオン交換基の表面荷電の大部分が硬水成分で飽和されたときに失われる。したがって、定期的に食塩（ＮａＣｌ）などの再生剤を加えて、高濃度のＮａ＋を陽イオン交換樹脂に通水することによってＣａ２＋やＭｇ２＋を交換再生する必要がある。
【０００７】
一方、強酸性陽イオン交換樹脂の代わりに、弱酸性陽イオン交換樹脂やキレート樹脂を用いた軟水化装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。これらのイオン交換樹脂は、カルボキシル基をイオン交換基として有する。カルボキシル基は、上記のスルホン酸基と異なって、弱酸性イオン交換基は、Ｈ＋イオン（酸）に対して大きな選択性を持つ（数式１）。
【０００８】
【数１】
【０００９】
カルボキシル基のｐＫａ値は５〜６であるので、処理する水のｐＨの値がｐＫａよりも
通常０．５以上高い場合には大部分が解離して負電荷を発現し、Ｃａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンを吸着するが、処理する水のｐＨの値がｐＫａよりも通常０．５以上低い場合にはＨ＋イオンが吸着して大部分が非解離型となりＣａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンを吸着しない。このようなＨ＋イオンに対する特異的な選択性を応用して、処理水のｐＨを制御することによりアルカリ性で軟水化作用を発揮させたり酸性で樹脂の再生をおこなったりすることができる。
【００１０】
酸性水およびアルカリ水の生成を隔膜つき電解槽によっておこなえば、弱酸性イオン交換樹脂の再生のために剤を加える必要がなく、自動再生型の軟水化装置にすることが原理上可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３１９３８３号公報
【特許文献２】特開平１１−７０２９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｎａ＋イオンは、Ｃａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンに比べて陽イオン交換樹脂に対する選択性が低いため、通常、交換排出するＣａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンの量に比べて１０００倍以上のＮａ＋イオンを再生剤として添加する必要がある。使用者は、食塩などの再生剤をたびたび補給しなければならないという手間を必要とする。本来、洗剤の使用量を少なく抑えたいという要求に対して再生剤という別の補給剤が必要になるため、本質的に使用者の欲求に応えることにならない。
【００１３】
加えて、高濃度の食塩水が何らかの理由でこぼれたり手に付着したりすると、感電の危険が生じる。また、洗濯機の内部や排水管などの周辺設備に金属が使用されている場合、高濃度の食塩水によって腐食する懸念があり好ましくない。
【００１４】
既存の弱酸性陽イオン交換樹脂やキレート樹脂はｐＫａ値が５〜６のカルボキシル基を陽イオン交換基として有する。そのため、それらの樹脂を再生するためには、ｐＨが４．５〜５．５以下の酸性水を生成する必要があり、再生剤を投入することなくそのようにｐＨの低い酸を生成するには水を電解する装置や直流電源を別途搭載することが必要である。一般に家庭用洗濯機の場合は、設置スペースの大きさに制約があるため、電解装置を必要とする上記の技術は実用上の課題が大きい。
【００１５】
また、水道水は一般に数ｐｐｍ以上の塩化物イオンを含むため、電解の際に必然的に酸化力のある次亜塩素酸が生じる。一般的な陽イオン交換樹脂は有機高分子素材で作られているために、次亜塩素酸によって長期的に酸化劣化が起こる。一般に家庭用洗濯機の場合、使用者が洗濯機の構成物を定期交換することは期待できないため、電気分解をおこなうと樹脂および軟水化装置の寿命を短くする恐れがある。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決して、使用者が再生のために特別な剤を補給する必要なく、またイオン交換材を酸化劣化しない方法で再生可能な軟水化装置を搭載した洗濯機を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の洗濯機は、洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽内に収容された前記洗濯物を洗浄する洗浄手段と、前記洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記洗濯槽内の水を排
水する排水手段と、前記給水手段と前記洗濯槽との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、洗浄手段、排水手段、ｐＨ上昇手段、ｐＨ低下手段を制御するための制御手段を備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によって、使用者が新たな剤を補給する必要なく再生可能な軟水化装置を搭載した洗濯機が実現可能となる。再生剤の投入を必要としないため使用者は投入の手間を要することがない。また、洗濯機自体によって自動再生できるため、常に安定して軟水を供給することができて洗浄性能が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の構成図
【図２】（ａ）同洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図（ｂ）同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２における洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図（ｂ）同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図
【図４】本発明の実施の形態３における洗濯機の軟水化手段の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽内に収容された前記洗濯物を洗浄する洗浄手段と、前記洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記洗濯槽内の水を排水する排水手段と、前記給水手段と前記洗濯槽との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、洗浄手段、排水手段、ｐＨ上昇手段、ｐＨ低下手段を制御するための制御手段を備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにした洗濯機である。
【００２１】
荷電ゼロ点が７．５以上の陽イオン交換材は、Ｈ＋イオン（酸）に対して大きな選択性を持ち、また、陽イオンの吸着力が弱いためにＨ＋型に再生しやすいという特長がある。陽イオン交換基としてカルボキシル基（ＣＯＯＨ基）を持つ一般的な弱酸性陽イオン交換樹脂の荷電ゼロ点は５〜６であるが、それらのイオン交換樹脂に比べると本発明の洗濯機に用いる弱酸性陽イオン交換材はより高いｐＨ（約ｐＨ７）でＨ型に再生できる。ｐＨ７程度の弱酸を生成するためには、化学剤や電解装置を用いなくても種々の手段によって可能であるため、再生剤として特別な剤を投入したり電解をおこなったりする必要がない軟水化装置を搭載した洗濯機を実現することができる。
【００２２】
第２の発明は、特に、第１の発明の洗濯機において、陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料であり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにしたものである。特に、金属の非晶質水酸化物は弱酸性を示し、荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上にある場合がある。そのような材料は、ｐＨ７．５以上の水溶液中では表面に負電荷を発現して、陽イオン交換材としてふるまう。また、ｐＨ７．５以下の水溶液中では表面に正電荷
を発現して陰イオン交換樹脂としてふるまう。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の洗濯機において、陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料を基材の表面に塗布したものであり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにしたものである。特に、金属の非晶質水酸化物は弱酸性を示し、荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上にある場合がある。そのような材料は、ｐＨ７．５以上の水溶液中では表面に負電荷を発現して、陽イオン交換材としてふるまう。また、ｐＨ７．５以下の水溶液中では表面に正電荷を発現して陰イオン交換樹脂としてふるまう。
【００２４】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ上昇手段は洗剤を投入する洗剤ケースとしたものである。一般的な洗濯用洗剤は、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ剤を数％〜４０％含んでいる。したがって、給水された水に洗剤を溶かすことによってｐＨを陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも上昇させる作用があり、陽イオン交換材に負電荷を発現させる効果がある。
【００２５】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、柔軟剤を投入する柔軟剤ケースと、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水するように給水手段の流路を切り替える給水切り替え弁であり、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水された水道水が軟水化手段に流入するようにしたものである。衣類用柔軟剤は、一般に中性のｐＨをもちまたｐＨ調整剤を含んでいるために、陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも水のｐＨを低く保つ作用があり、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２６】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、水道水に空気中の二酸化炭素を溶解させる気体溶解手段であり、前記気体溶解手段によって弱酸性の希炭酸水を生成して軟水化手段に導入されるようにしたものである。空気中の二酸化炭素が純水に溶解した場合の平衡ｐＨは５．６であり、陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低いために、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２７】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、陽極が陽イオン交換材に接する位置にある一対の電極と直流電圧印加機能を持つ制御手段であり、水の電気分解によって陽イオン交換材周囲の水のｐＨを下げるようにしたものである。硬水の直流電気分解によって陽極周辺の水はｐＨが低下し、周囲の陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低下させることによって、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２８】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の洗濯機において、所定の使用時間ごとに、ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給してメンテナンスするものである。硬水成分の一部は、陽イオン交換材に微量に残留して蓄積することがあり、そのような場合、陽イオン交換容量が徐々に減少する。ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給することにより、硬水成分の蓄積を防いで軟水化手段の軟水化性能を長期間確保する効果がある。
【００２９】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の洗濯機において、所定の使用時間ごとに、キレート剤を軟水化手段に供給してメンテナンスするものである。硬水成分の一部は、陽イオン交換材に微量に残留して蓄積することがあり、そのような場合陽イオン交換容量が徐々に減少する。キレート剤を軟水化手段に供給することにより、硬水成分の蓄積を防いで軟水化手段の軟水化性能を長期間確保する効果がある。
【００３０】
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。
【００３１】
（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構成図を示す。
【００３２】
図１において、実施の形態１における洗濯機は、洗濯物を収納する洗濯槽１と、洗濯槽１を撹拌して物理的洗浄作用を発揮するモーターなどの洗浄手段２と、洗浄槽１に給水をおこなう給水手段３と、洗浄槽１から排水をおこなう排水手段４と、給水手段３によって給水された水を軟水化する軟水化手段５と、給水手段３と軟水化手段５との間に設けられ洗剤を収容する洗剤ケース（ｐＨ上昇手段）６と、給水手段３と軟水化手段５との間で洗剤ケースとは別経路に設けられたｐＨ低下手段７と、各構成物の動作を制御する制御手段８とからなる。
【００３３】
軟水化手段５は、アルミ、鉄などの水酸化物からなる弱酸性陽イオン交換材を収納する。イオン交換材としては、他に酸化マンガン、酸化チタンなどの金属材料や、アロフェン、イモゴライトなどの弱酸性鉱物、あるいはこれらの材料を別の多孔質素材に塗布して焼結した材料でもよい。
【００３４】
上記の材料は荷電ゼロ点が約８．０〜９．０であり、また有機高分子材料（アクリル、スチレン、ジビニルベンゼンなど）で作られた一般的な弱酸性陽イオン交換樹脂にくらべると酸化や加水分解に対する耐久性が強いという特長がある。水道水には殺菌目的で酸化作用のある次亜塩素酸が含まれることが多くの国の水道基準で定められているため、一般的な陽イオン交換樹脂では長期的に酸化劣化が起こりうる。一般に家庭用洗濯機の場合、使用者が洗濯機の構成物を定期交換することは期待できないため、製品寿命と同じくらい長く耐久性を発揮するイオン交換材料を用いる必要がある。その点で、本実施の形態１における洗濯機の弱酸性陽イオン交換材は家庭用洗濯機の軟水化材としてより適している。
【００３５】
一例として、非晶質アルミナは水酸基が数式２のように解離して陽イオン交換作用を発揮する。
【００３６】
【数２】
【００３７】
アルミナの荷電ゼロ点は約８〜９であり、それ以上のｐＨ域で上記の式がより右辺側に進行する。すなわち、大部分のアルミナが解離状態となり陽イオン交換能を発揮する。逆にｐＨがそれよりも酸性域であればアルミナやシリカは非解離、すなわち−ＯＨ型となる。この原理を利用して、ｐＨを概ね荷電ゼロ点よりも０．５以上低くすれば、上記の陽イオン交換材を再生することができる。従来の弱酸性陽イオン交換樹脂の交換基はカルボキシル基であり、荷電ゼロ点が５〜６であるためにより強い酸性でなければ再生できない点が異なる。
【００３８】
上記材料は鉱物として産出したものを比較的簡便な処理によって作成できるため原材料価格が、合成樹脂である従来の陽イオン交換樹脂よりも安くできるという特徴がある。これらの無機材料は酸化剤による酸化劣化や高温に対して従来の弱酸性陽イオン交換樹脂よりも耐久性が高い。
【００３９】
本実施の形態１のｐＨ低下手段７は、柔軟剤を収納して水道水に柔軟剤を投入することのできる柔軟剤供給手段である。硬水地域では洗濯後の衣類がゴワついた感触になりやすいため、柔軟剤を使用することが一般的である。一般に柔軟剤は、洗剤に含まれるアルカリ剤を中和する目的でｐＨ調整剤または酸を含み、中性以下のｐＨである。通常、柔軟剤
を投入することによって液性は弱酸性陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低いｐＨ７．５〜６程度に調整される。このようなｐＨの液が軟水化手段５に流入することによって、本実施形態の弱酸性陽イオン交換材が再生される。
【００４０】
本実施の形態１の特徴的な部分である軟水化手段５と洗剤ケース６とｐＨ低下手段７について図２に動作の模式図を示して説明する。図２（ａ）は、洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図、図２（ｂ）は、すすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００４１】
洗浄工程の前の給水時は、図２（ａ）に示すように、水道水の流路は給水切り替え弁９によって洗剤ケース（ｐＨ上昇手段）６方向（矢印イ）に設定される。洗剤を溶かして、洗剤の成分として含まれるアルカリ剤によってｐＨが１０以上に上昇した水が、軟水化手段５に流入する。軟水化手段５に収納される弱酸性陽イオン交換材はアルカリ条件によって解離して、陽イオン交換作用を発揮する。その結果、水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬水成分は静電気力によって弱酸性陽イオン交換材の表面に吸着保持される。３００ｐｐｍの硬水を５００ｍｌの弱酸性陽イオン交換材を含む軟水化手段５に流量５Ｌ／分で供給した場合、硬度が約１００ｐｐｍまで低下する。このようにして軟水化された水が洗濯槽１に供給される。軟水は洗剤を溶解する能力が硬水よりも強く、また洗剤の洗浄力を発揮させやすいという特長を有する。
【００４２】
一方、すすぎ工程の前の給水時は、図２（ｂ）に示すように、給水の流路は給水切り替え弁９によってｐＨ低下手段７の方向（矢印ロ）に設定される。ｐＨ低下手段７は、柔軟剤供給手段であるので、柔軟剤を溶かして、柔軟剤の成分として含まれるｐＨ調整剤によってｐＨが７以下に緩衝された水が、軟水化手段５に流入する。軟水化手段５に収納される弱酸性陽イオン交換材はそのようなｐＨ条件によって非解離状態となり再生される。軟水化手段５から脱離した硬水成分は、洗濯槽１に供給されてすすぎ終了後に排水として排出される。
【００４３】
すなわち、本実施の形態１においては、通常の使用において、軟水化手段５が再生されるため、常に安定して軟水を供給することができて洗浄性能を安定させることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、上記実施の形態１と共通の部分が多いため、異なる部分のみを説明する。図３（ａ）は、本実施の形態２の洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図、図３（ｂ）は、同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００４５】
本実施の形態２の流路は、軟水化手段５と洗濯槽１との間に流路切り替え弁１０を有し、流路を洗濯槽１方向と排水方向に切り替え可能としている。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、アルカリ条件によって軟水化手段５が軟水化をおこなう工程については実施の形態１と同じであり、その際流路切り替え弁１０は矢印ハ方向に切り替えられて軟水化された水を洗濯槽１に供給する。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、すすぎ工程の前の給水時は、水道水の流路は給水切り替え弁９によってｐＨ低下手段７の方向（矢印ロ）に設定される。本実施の形態２のｐＨ低下手段７は、水道水に空気中を溶解させる気体溶解手段であり、給気部１１から矢印ニ方向に取り込んだ空気を水道水に混入させる。気体溶解手段の例としてイジェクターがある。イジェクターは、水流によって生じた負圧によって空気を自ら吸い込み、水中に微細気泡を発生させて短時間に気体を水中に溶解させる。
【００４８】
空中には濃度約３６０ｐｐｍの二酸化炭素が存在し、水道水と平衡させると水道水に溶解した二酸化炭素は炭酸を生じ（数式３）、炭酸が部分的に解離する（数式４）ことによって液性は弱酸性になる。
【００４９】
【数３】
【００５０】
【数４】
【００５１】
純水と平衡させた場合で、平衡ｐＨは約５．６となることが知られている。純水でなくても通常の水道水の場合、荷電ゼロ点が約７．５以上の弱酸性陽イオン交換基と組み合わせて用いれば、炭酸水によって再生することが可能である。
【００５２】
軟水化手段を再生することにより軟水化手段が吸着保持していた硬水成分のＣａ２＋やＭｇ２＋イオンが流出する。これら硬水成分が洗剤を含む洗浄水に流入すると洗剤カスが発生したり、すすぎ水に流入すると衣類の繊維がゴワついたりするため、なるべく洗剤や衣類、機体との接触は避けたい。そのため、軟水化手段からの再生流水は洗濯槽を通らないように切り替え弁１０によって別経路（矢印ホ）で排出する。繊維のゴワつき防止に有利な一方で、再生に用いた水は利用されること無く捨てられるので、節水には不利である。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、上記実施の形態１と共通の部分が多いため、異なるのみ部分を説明する。図４は、本実施の形態３の洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００５４】
本実施の形態３のｐＨ低下手段７は、一対の電解電極と電圧印加機能を持つ制御手段８であり、陽極１２は陽イオン交換材に囲まれた位置に、陰極１３は隔離膜１４を挟んで隣接する箇所に設けられている。
【００５５】
洗浄水を給水する際は、上記の一対の電極に電圧は印加されない。アルカリ洗剤の作用で弱酸性陽イオン交換材の表面は負電荷を発現し、軟水化機能を発揮する。
【００５６】
一方、すすぎ工程の前の給水時に、電極に直流電圧を印加すると、陽極の周辺の硬水は数式５の反応にしたがって酸を発生する。
【００５７】
【数５】
【００５８】
発生した酸によって、弱酸性陽イオン交換材の周囲の水は荷電ゼロ点よりも低下し、その結果、弱酸性イオン交換材は再度Ｈ型に戻る。
【００５９】
従来の弱酸性イオン交換樹脂で酸性電解水によるＨ型への変換をおこなった場合、電解の副産物として生じる次亜塩素酸によってイオン交換樹脂が酸化劣化するという問題があった。本発明の、金属水酸化物などの陽イオン交換材を用いれば酸化劣化に対する耐久性
が大幅に向上する。また、ｐＨ７以下でＨ型に変換されるため電解に要するエネルギーが少なくてすむ。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機の軟水化手段は、家庭用洗濯機に限らず産業用の洗濯機、食器洗い機、アルカリ洗剤をもちいた洗浄機器等の用途にも適用できる。特に、硬水地域において水道水や地表水を産業用に利用する場合においては、利用範囲が広いものである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 洗濯槽
２ 洗浄手段
３ 給水手段
４ 排水手段
５ 軟水化手段
６ 洗剤ケース
７ ｐＨ低下手段
８ 制御手段
９ 給水切り替え弁
１０ 流路切り替え弁
１１ 給気経路
１２ 陽極
１３ 陰極
１４ 隔膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟水化装置を備えた洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機に利用される洗濯用水は通常水道水や地下水、井戸水などであり、洗濯機を使用する場所の水質の影響を大きく受ける。特に、カルシウム、マグネシウムなどの硬水成分は界面活性剤の洗浄力を低下させる性質があり、洗浄性能に対して負の影響を与える。また、硬水の場合、洗剤を溶解させにくいため、洗濯機の各部が洗剤カスで汚れやすくカビの発生などの原因になりうる。また、微量溶解している鉄やマンガン、アルミニウムなどの多価金属イオンも洗剤と相互作用して同様の問題を引き起こす。
【０００３】
この課題に対処するため、市販洗剤には硬水成分を吸着するゼオライトなどの軟水化剤が配合される。ゼオライトは多価イオンを吸着しやすい特性があるためにある程度の軟水化効果を発揮するが、洗剤の溶けた洗浄水中に混ぜられた状態で使われるために一部の硬水成分や金属イオンは洗浄水中に再溶解して上記の問題を起こすので効果には限度がある。
【０００４】
そのため、硬水地域では軟水地域に比べてより多くの洗剤を投入することによって洗浄性能を発揮している。硬水地域の洗剤のパッケージには硬度に応じて投入量が指示してあることが多い。しかし、洗剤の使用量が多くなることは環境に負担をかけるとの懸念がある。また、洗剤カスの問題については抜本的な対策にならない。
【０００５】
洗濯機に陽イオン交換樹脂などの軟水化装置を搭載して硬水成分を除去するという技術がある（例えば、特許文献１、２参照）。最も一般的な陽イオン交換樹脂は、スルホン酸基などの酸性イオン交換基を表面に有し、静電気力によって陽イオンを吸着保持する。酸性イオン交換基は、イオンの価数やイオン半径に応じて吸着のしやすさが異なる。強酸性イオン交換基であるスルホン酸基の場合、３価イオン＞２価イオン＞１価イオンの順に、またイオンの価数が同じ場合イオン半径が大きいほど吸着されやすい。Ｎａ＋型のイオン交換樹脂に硬水を通水すると硬水成分であるＣａ２＋やＭｇ２＋がＮａ＋よりも選択性が強いためにイオン交換樹脂に保持されて、代わりに等量のＮａ＋が流出する。
【０００６】
陽イオン交換樹脂の軟水化作用は、酸性イオン交換基の表面荷電の大部分が硬水成分で飽和されたときに失われる。したがって、定期的に食塩（ＮａＣｌ）などの再生剤を加えて、高濃度のＮａ＋を陽イオン交換樹脂に通水することによってＣａ２＋やＭｇ２＋を交換再生する必要がある。
【０００７】
一方、強酸性陽イオン交換樹脂の代わりに、弱酸性陽イオン交換樹脂やキレート樹脂を用いた軟水化装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。これらのイオン交換樹脂は、カルボキシル基をイオン交換基として有する。カルボキシル基は、上記のスルホン酸基と異なって、弱酸性イオン交換基は、Ｈ＋イオン（酸）に対して大きな選択性を持つ（数式１）。
【０００８】
【数１】
【０００９】
カルボキシル基のｐＫａ値は５〜６であるので、処理する水のｐＨの値がｐＫａよりも
通常０．５以上高い場合には大部分が解離して負電荷を発現し、Ｃａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンを吸着するが、処理する水のｐＨの値がｐＫａよりも通常０．５以上低い場合にはＨ＋イオンが吸着して大部分が非解離型となりＣａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンを吸着しない。このようなＨ＋イオンに対する特異的な選択性を応用して、処理水のｐＨを制御することによりアルカリ性で軟水化作用を発揮させたり酸性で樹脂の再生をおこなったりすることができる。
【００１０】
酸性水およびアルカリ水の生成を隔膜つき電解槽によっておこなえば、弱酸性イオン交換樹脂の再生のために剤を加える必要がなく、自動再生型の軟水化装置にすることが原理上可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３１９３８３号公報
【特許文献２】特開平１１−７０２９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｎａ＋イオンは、Ｃａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンに比べて陽イオン交換樹脂に対する選択性が低いため、通常、交換排出するＣａ２＋イオンやＭｇ２＋イオンの量に比べて１０００倍以上のＮａ＋イオンを再生剤として添加する必要がある。使用者は、食塩などの再生剤をたびたび補給しなければならないという手間を必要とする。本来、洗剤の使用量を少なく抑えたいという要求に対して再生剤という別の補給剤が必要になるため、本質的に使用者の欲求に応えることにならない。
【００１３】
加えて、高濃度の食塩水が何らかの理由でこぼれたり手に付着したりすると、感電の危険が生じる。また、洗濯機の内部や排水管などの周辺設備に金属が使用されている場合、高濃度の食塩水によって腐食する懸念があり好ましくない。
【００１４】
既存の弱酸性陽イオン交換樹脂やキレート樹脂はｐＫａ値が５〜６のカルボキシル基を陽イオン交換基として有する。そのため、それらの樹脂を再生するためには、ｐＨが４．５〜５．５以下の酸性水を生成する必要があり、再生剤を投入することなくそのようにｐＨの低い酸を生成するには水を電解する装置や直流電源を別途搭載することが必要である。一般に家庭用洗濯機の場合は、設置スペースの大きさに制約があるため、電解装置を必要とする上記の技術は実用上の課題が大きい。
【００１５】
また、水道水は一般に数ｐｐｍ以上の塩化物イオンを含むため、電解の際に必然的に酸化力のある次亜塩素酸が生じる。一般的な陽イオン交換樹脂は有機高分子素材で作られているために、次亜塩素酸によって長期的に酸化劣化が起こる。一般に家庭用洗濯機の場合、使用者が洗濯機の構成物を定期交換することは期待できないため、電気分解をおこなうと樹脂および軟水化装置の寿命を短くする恐れがある。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決して、使用者が再生のために特別な剤を補給する必要なく、またイオン交換材を酸化劣化しない方法で再生可能な軟水化装置を搭載した洗濯機を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の洗濯機は、洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽内に収容された前記洗濯物を洗浄する洗浄手段と、前記洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記洗濯槽内の水を排
水する排水手段と、前記給水手段と前記洗濯槽との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、洗浄手段、排水手段、ｐＨ上昇手段、ｐＨ低下手段を制御するための制御手段を備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によって、使用者が新たな剤を補給する必要なく再生可能な軟水化装置を搭載した洗濯機が実現可能となる。再生剤の投入を必要としないため使用者は投入の手間を要することがない。また、洗濯機自体によって自動再生できるため、常に安定して軟水を供給することができて洗浄性能が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の構成図
【図２】（ａ）同洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図（ｂ）同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２における洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図（ｂ）同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図
【図４】本発明の実施の形態３における洗濯機の軟水化手段の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽内に収容された前記洗濯物を洗浄する洗浄手段と、前記洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記洗濯槽内の水を排水する排水手段と、前記給水手段と前記洗濯槽との間に荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、洗浄手段、排水手段、ｐＨ上昇手段、ｐＨ低下手段を制御するための制御手段を備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにした洗濯機である。
【００２１】
荷電ゼロ点が７．５以上の陽イオン交換材は、Ｈ＋イオン（酸）に対して大きな選択性を持ち、また、陽イオンの吸着力が弱いためにＨ＋型に再生しやすいという特長がある。陽イオン交換基としてカルボキシル基（ＣＯＯＨ基）を持つ一般的な弱酸性陽イオン交換樹脂の荷電ゼロ点は５〜６であるが、それらのイオン交換樹脂に比べると本発明の洗濯機に用いる弱酸性陽イオン交換材はより高いｐＨ（約ｐＨ７）でＨ型に再生できる。ｐＨ７程度の弱酸を生成するためには、化学剤や電解装置を用いなくても種々の手段によって可能であるため、再生剤として特別な剤を投入したり電解をおこなったりする必要がない軟水化装置を搭載した洗濯機を実現することができる。
【００２２】
第２の発明は、特に、第１の発明の洗濯機において、陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料であり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにしたものである。特に、金属の非晶質水酸化物は弱酸性を示し、荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上にある場合がある。そのような材料は、ｐＨ７．５以上の水溶液中では表面に負電荷を発現して、陽イオン交換材としてふるまう。また、ｐＨ７．５以下の水溶液中では表面に正電荷
を発現して陰イオン交換樹脂としてふるまう。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の洗濯機において、陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料を基材の表面に塗布したものであり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにしたものである。特に、金属の非晶質水酸化物は弱酸性を示し、荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上にある場合がある。そのような材料は、ｐＨ７．５以上の水溶液中では表面に負電荷を発現して、陽イオン交換材としてふるまう。また、ｐＨ７．５以下の水溶液中では表面に正電荷を発現して陰イオン交換樹脂としてふるまう。
【００２４】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ上昇手段は洗剤を投入する洗剤ケースとしたものである。一般的な洗濯用洗剤は、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ剤を数％〜４０％含んでいる。したがって、給水された水に洗剤を溶かすことによってｐＨを陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも上昇させる作用があり、陽イオン交換材に負電荷を発現させる効果がある。
【００２５】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、柔軟剤を投入する柔軟剤ケースと、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水するように給水手段の流路を切り替える給水切り替え弁であり、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水された水道水が軟水化手段に流入するようにしたものである。衣類用柔軟剤は、一般に中性のｐＨをもちまたｐＨ調整剤を含んでいるために、陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも水のｐＨを低く保つ作用があり、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２６】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、水道水に空気中の二酸化炭素を溶解させる気体溶解手段であり、前記気体溶解手段によって弱酸性の希炭酸水を生成して軟水化手段に導入されるようにしたものである。空気中の二酸化炭素が純水に溶解した場合の平衡ｐＨは５．６であり、陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低いために、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２７】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の洗濯機において、ｐＨ低下手段は、陽極が陽イオン交換材に接する位置にある一対の電極と直流電圧印加機能を持つ制御手段であり、水の電気分解によって陽イオン交換材周囲の水のｐＨを下げるようにしたものである。硬水の直流電気分解によって陽極周辺の水はｐＨが低下し、周囲の陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低下させることによって、陽イオン交換材をＨ型に変換する効果がある。
【００２８】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の洗濯機において、所定の使用時間ごとに、ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給してメンテナンスするものである。硬水成分の一部は、陽イオン交換材に微量に残留して蓄積することがあり、そのような場合、陽イオン交換容量が徐々に減少する。ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給することにより、硬水成分の蓄積を防いで軟水化手段の軟水化性能を長期間確保する効果がある。
【００２９】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の洗濯機において、所定の使用時間ごとに、キレート剤を軟水化手段に供給してメンテナンスするものである。硬水成分の一部は、陽イオン交換材に微量に残留して蓄積することがあり、そのような場合陽イオン交換容量が徐々に減少する。キレート剤を軟水化手段に供給することにより、硬水成分の蓄積を防いで軟水化手段の軟水化性能を長期間確保する効果がある。
【００３０】
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。
【００３１】
（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構成図を示す。
【００３２】
図１において、実施の形態１における洗濯機は、洗濯物を収納する洗濯槽１と、洗濯槽１を撹拌して物理的洗浄作用を発揮するモーターなどの洗浄手段２と、洗浄槽１に給水をおこなう給水手段３と、洗浄槽１から排水をおこなう排水手段４と、給水手段３によって給水された水を軟水化する軟水化手段５と、給水手段３と軟水化手段５との間に設けられ洗剤を収容する洗剤ケース（ｐＨ上昇手段）６と、給水手段３と軟水化手段５との間で洗剤ケースとは別経路に設けられたｐＨ低下手段７と、各構成物の動作を制御する制御手段８とからなる。
【００３３】
軟水化手段５は、アルミ、鉄などの水酸化物からなる弱酸性陽イオン交換材を収納する。イオン交換材としては、他に酸化マンガン、酸化チタンなどの金属材料や、アロフェン、イモゴライトなどの弱酸性鉱物、あるいはこれらの材料を別の多孔質素材に塗布して焼結した材料でもよい。
【００３４】
上記の材料は荷電ゼロ点が約８．０〜９．０であり、また有機高分子材料（アクリル、スチレン、ジビニルベンゼンなど）で作られた一般的な弱酸性陽イオン交換樹脂にくらべると酸化や加水分解に対する耐久性が強いという特長がある。水道水には殺菌目的で酸化作用のある次亜塩素酸が含まれることが多くの国の水道基準で定められているため、一般的な陽イオン交換樹脂では長期的に酸化劣化が起こりうる。一般に家庭用洗濯機の場合、使用者が洗濯機の構成物を定期交換することは期待できないため、製品寿命と同じくらい長く耐久性を発揮するイオン交換材料を用いる必要がある。その点で、本実施の形態１における洗濯機の弱酸性陽イオン交換材は家庭用洗濯機の軟水化材としてより適している。
【００３５】
一例として、非晶質アルミナは水酸基が数式２のように解離して陽イオン交換作用を発揮する。
【００３６】
【数２】
【００３７】
アルミナの荷電ゼロ点は約８〜９であり、それ以上のｐＨ域で上記の式がより右辺側に進行する。すなわち、大部分のアルミナが解離状態となり陽イオン交換能を発揮する。逆にｐＨがそれよりも酸性域であればアルミナやシリカは非解離、すなわち−ＯＨ型となる。この原理を利用して、ｐＨを概ね荷電ゼロ点よりも０．５以上低くすれば、上記の陽イオン交換材を再生することができる。従来の弱酸性陽イオン交換樹脂の交換基はカルボキシル基であり、荷電ゼロ点が５〜６であるためにより強い酸性でなければ再生できない点が異なる。
【００３８】
上記材料は鉱物として産出したものを比較的簡便な処理によって作成できるため原材料価格が、合成樹脂である従来の陽イオン交換樹脂よりも安くできるという特徴がある。これらの無機材料は酸化剤による酸化劣化や高温に対して従来の弱酸性陽イオン交換樹脂よりも耐久性が高い。
【００３９】
本実施の形態１のｐＨ低下手段７は、柔軟剤を収納して水道水に柔軟剤を投入することのできる柔軟剤供給手段である。硬水地域では洗濯後の衣類がゴワついた感触になりやすいため、柔軟剤を使用することが一般的である。一般に柔軟剤は、洗剤に含まれるアルカリ剤を中和する目的でｐＨ調整剤または酸を含み、中性以下のｐＨである。通常、柔軟剤
を投入することによって液性は弱酸性陽イオン交換材の荷電ゼロ点よりも低いｐＨ７．５〜６程度に調整される。このようなｐＨの液が軟水化手段５に流入することによって、本実施形態の弱酸性陽イオン交換材が再生される。
【００４０】
本実施の形態１の特徴的な部分である軟水化手段５と洗剤ケース６とｐＨ低下手段７について図２に動作の模式図を示して説明する。図２（ａ）は、洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図、図２（ｂ）は、すすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００４１】
洗浄工程の前の給水時は、図２（ａ）に示すように、水道水の流路は給水切り替え弁９によって洗剤ケース（ｐＨ上昇手段）６方向（矢印イ）に設定される。洗剤を溶かして、洗剤の成分として含まれるアルカリ剤によってｐＨが１０以上に上昇した水が、軟水化手段５に流入する。軟水化手段５に収納される弱酸性陽イオン交換材はアルカリ条件によって解離して、陽イオン交換作用を発揮する。その結果、水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬水成分は静電気力によって弱酸性陽イオン交換材の表面に吸着保持される。３００ｐｐｍの硬水を５００ｍｌの弱酸性陽イオン交換材を含む軟水化手段５に流量５Ｌ／分で供給した場合、硬度が約１００ｐｐｍまで低下する。このようにして軟水化された水が洗濯槽１に供給される。軟水は洗剤を溶解する能力が硬水よりも強く、また洗剤の洗浄力を発揮させやすいという特長を有する。
【００４２】
一方、すすぎ工程の前の給水時は、図２（ｂ）に示すように、給水の流路は給水切り替え弁９によってｐＨ低下手段７の方向（矢印ロ）に設定される。ｐＨ低下手段７は、柔軟剤供給手段であるので、柔軟剤を溶かして、柔軟剤の成分として含まれるｐＨ調整剤によってｐＨが７以下に緩衝された水が、軟水化手段５に流入する。軟水化手段５に収納される弱酸性陽イオン交換材はそのようなｐＨ条件によって非解離状態となり再生される。軟水化手段５から脱離した硬水成分は、洗濯槽１に供給されてすすぎ終了後に排水として排出される。
【００４３】
すなわち、本実施の形態１においては、通常の使用において、軟水化手段５が再生されるため、常に安定して軟水を供給することができて洗浄性能を安定させることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、上記実施の形態１と共通の部分が多いため、異なる部分のみを説明する。図３（ａ）は、本実施の形態２の洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図、図３（ｂ）は、同洗濯機のすすぎ工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００４５】
本実施の形態２の流路は、軟水化手段５と洗濯槽１との間に流路切り替え弁１０を有し、流路を洗濯槽１方向と排水方向に切り替え可能としている。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、アルカリ条件によって軟水化手段５が軟水化をおこなう工程については実施の形態１と同じであり、その際流路切り替え弁１０は矢印ハ方向に切り替えられて軟水化された水を洗濯槽１に供給する。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、すすぎ工程の前の給水時は、水道水の流路は給水切り替え弁９によってｐＨ低下手段７の方向（矢印ロ）に設定される。本実施の形態２のｐＨ低下手段７は、水道水に空気中を溶解させる気体溶解手段であり、給気部１１から矢印ニ方向に取り込んだ空気を水道水に混入させる。気体溶解手段の例としてイジェクターがある。イジェクターは、水流によって生じた負圧によって空気を自ら吸い込み、水中に微細気泡を発生させて短時間に気体を水中に溶解させる。
【００４８】
空中には濃度約３６０ｐｐｍの二酸化炭素が存在し、水道水と平衡させると水道水に溶解した二酸化炭素は炭酸を生じ（数式３）、炭酸が部分的に解離する（数式４）ことによって液性は弱酸性になる。
【００４９】
【数３】
【００５０】
【数４】
【００５１】
純水と平衡させた場合で、平衡ｐＨは約５．６となることが知られている。純水でなくても通常の水道水の場合、荷電ゼロ点が約７．５以上の弱酸性陽イオン交換基と組み合わせて用いれば、炭酸水によって再生することが可能である。
【００５２】
軟水化手段を再生することにより軟水化手段が吸着保持していた硬水成分のＣａ２＋やＭｇ２＋イオンが流出する。これら硬水成分が洗剤を含む洗浄水に流入すると洗剤カスが発生したり、すすぎ水に流入すると衣類の繊維がゴワついたりするため、なるべく洗剤や衣類、機体との接触は避けたい。そのため、軟水化手段からの再生流水は洗濯槽を通らないように切り替え弁１０によって別経路（矢印ホ）で排出する。繊維のゴワつき防止に有利な一方で、再生に用いた水は利用されること無く捨てられるので、節水には不利である。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、上記実施の形態１と共通の部分が多いため、異なるのみ部分を説明する。図４は、本実施の形態３の洗濯機の洗浄工程の前の給水時の水道水の供給の状況を示す図である。
【００５４】
本実施の形態３のｐＨ低下手段７は、一対の電解電極と電圧印加機能を持つ制御手段８であり、陽極１２は陽イオン交換材に囲まれた位置に、陰極１３は隔離膜１４を挟んで隣接する箇所に設けられている。
【００５５】
洗浄水を給水する際は、上記の一対の電極に電圧は印加されない。アルカリ洗剤の作用で弱酸性陽イオン交換材の表面は負電荷を発現し、軟水化機能を発揮する。
【００５６】
一方、すすぎ工程の前の給水時に、電極に直流電圧を印加すると、陽極の周辺の硬水は数式５の反応にしたがって酸を発生する。
【００５７】
【数５】
【００５８】
発生した酸によって、弱酸性陽イオン交換材の周囲の水は荷電ゼロ点よりも低下し、その結果、弱酸性イオン交換材は再度Ｈ型に戻る。
【００５９】
従来の弱酸性イオン交換樹脂で酸性電解水によるＨ型への変換をおこなった場合、電解の副産物として生じる次亜塩素酸によってイオン交換樹脂が酸化劣化するという問題があった。本発明の、金属水酸化物などの陽イオン交換材を用いれば酸化劣化に対する耐久性
が大幅に向上する。また、ｐＨ７以下でＨ型に変換されるため電解に要するエネルギーが少なくてすむ。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる洗濯機の軟水化手段は、家庭用洗濯機に限らず産業用の洗濯機、食器洗い機、アルカリ洗剤をもちいた洗浄機器等の用途にも適用できる。特に、硬水地域において水道水や地表水を産業用に利用する場合においては、利用範囲が広いものである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 洗濯槽
２ 洗浄手段
３ 給水手段
４ 排水手段
５ 軟水化手段
６ 洗剤ケース
７ ｐＨ低下手段
８ 制御手段
９ 給水切り替え弁
１０ 流路切り替え弁
１１ 給気経路
１２ 陽極
１３ 陰極
１４ 隔膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽を回転自在に内包する水槽と、前記水槽に取り付けられ前記水槽を回転駆動する駆動手段と、前記水槽および洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記水槽および洗濯槽内の水を排水する排水手段と、前記給水手段と前記水槽との間に設けられ荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、駆動手段、排水手段等を制御し洗い、すすぎ、脱水等の各行程を逐次制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにした洗濯機。
【請求項２】
陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料であり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用する請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料を基材の表面に塗布したものであり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにした請求項１または２に記載の洗濯機。
【請求項４】
ｐＨ上昇手段は、洗剤を投入する洗剤ケースである請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
ｐＨ低下手段は、柔軟剤を投入する柔軟剤ケースと、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水するように給水手段の流路を切り替える給水切り替え弁であり、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水された水道水が軟水化手段に流入するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項６】
ｐＨ低下手段は、水道水に空気中の二酸化炭素を溶解させる気体溶解手段であり、前記気体溶解手段によって弱酸性の希炭酸水を生成して軟水化手段に導入されるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項７】
ｐＨ低下手段は、陽極が陽イオン交換材に接する位置にある一対の電極と直流電圧印加機能を持つ制御手段であり、水の電気分解によって陽イオン交換材周囲の水のｐＨを下げるようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項８】
所定の使用時間ごとに、ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給してメンテナンスする請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項９】
所定の使用時間ごとに、キレート剤を軟水化手段に供給してメンテナンスする請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１】
洗濯物を収納する洗濯槽と、前記洗濯槽を回転自在に内包する水槽と、前記水槽に取り付けられ前記水槽を回転駆動する駆動手段と、前記水槽および洗濯槽内に水を給水する給水手段と、前記水槽および洗濯槽内の水を排水する排水手段と、前記給水手段と前記水槽との間に設けられ荷電ゼロ点がｐＨ７．５以上の弱酸性陽イオン交換基を有する陽イオン交換材を充填した軟水化手段と、給水された水のｐＨを上昇させるためのｐＨ上昇手段と、給水された水のｐＨを低下させるためのｐＨ低下手段と、前記給水手段、駆動手段、排水手段等を制御し洗い、すすぎ、脱水等の各行程を逐次制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、洗浄に用いる水を給水しながらｐＨ上昇手段によってｐＨを上昇させた後で水を前記軟水化手段に導入して、水の硬度を低下させて前記洗濯槽に導入して洗濯に供給し、給水の終了後に前記ｐＨ低下手段を作動させて生成した弱酸性〜中性の水を前記軟水化手段に導入するようにした洗濯機。
【請求項２】
陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料であり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用する請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
陽イオン交換材は、水酸基を表面に有する無機材料を基材の表面に塗布したものであり、水酸基が弱酸性陽イオン交換基として作用するようにした請求項１または２に記載の洗濯機。
【請求項４】
ｐＨ上昇手段は、洗剤を投入する洗剤ケースである請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
ｐＨ低下手段は、柔軟剤を投入する柔軟剤ケースと、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水するように給水手段の流路を切り替える給水切り替え弁であり、すすぎ時に前記柔軟剤ケースに給水された水道水が軟水化手段に流入するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項６】
ｐＨ低下手段は、水道水に空気中の二酸化炭素を溶解させる気体溶解手段であり、前記気体溶解手段によって弱酸性の希炭酸水を生成して軟水化手段に導入されるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項７】
ｐＨ低下手段は、陽極が陽イオン交換材に接する位置にある一対の電極と直流電圧印加機能を持つ制御手段であり、水の電気分解によって陽イオン交換材周囲の水のｐＨを下げるようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項８】
所定の使用時間ごとに、ｐＨ低下手段で生成するよりも強い酸を軟水化手段に供給してメンテナンスする請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項９】
所定の使用時間ごとに、キレート剤を軟水化手段に供給してメンテナンスする請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗濯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−３０９７３（Ｐ２０１１−３０９７３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８３０１２（Ｐ２００９−１８３０１２）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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