JP4998498B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯に洗剤よる衣類の洗浄性能を向上させる洗濯機に関するものである。

従来、衣類の洗浄性能を向上させるために、イオン交換樹脂を用いて洗濯用の水を軟水化させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。

洗剤の洗浄力に大きな影響を及ぼすのは、硬度成分としてのカルシウム、マグネシウムという２価の陽イオンである。これらは、洗剤中の界面活性剤と反応して不溶性の金属せっけんを生成し、洗浄に寄与する界面活性材料を減少させて洗浄力を低下させる。したがって、このような洗濯用水の硬度成分を除去することで、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。

図３は、前記公報に記載された軟水技術を適用した洗濯機の軟水化手段の断面図を示すものである。

図３に示すように、硬度成分を除去するための陽イオン交換樹脂３１とイオン交換樹脂３１を再生するための食塩６２を入れる容器６０が備えられている。

この容器６０は、円筒状を成し、その側周面下部に入水口２９ａが形成され、その側周面中部に吐出口２９ｂが形成され、その側周面上部に塩溶解用注水管６０ｈが形成され、その底面に円錐排出口２９ｃが形成されている。また、この容器６０の側周面上端には、凸部６０ｊが形成されており、蓋６１は、この凸部６０ｊに嵌合するかたちで固定される。この蓋６１には、その天面に空気孔６１ｂが形成されている。この容器６０は、後部収納箱２８の底面に塩水排出口２９ｃが箱底面を貫通するよう固定される。

この容器６０内は、吐出口２９ｂより僅かに上の位置に設けられている隔壁６０ｄにより、上下の第１空間及び第２空間に仕切られている。隔壁６０ｄより上の第１空間は、塩収納空間６０ａを形成し、隔壁６０ｄより下の第２空間は、上下２つのメッシュフィルタ２９ｄにより、さらに、上空間２９ｇ、中空間２９ｆ、下空間２９ｅの３つの空間に仕切られている。２つのメッシュフィルタ２９ｄは、いずれも入水口２９ａより上方で吐出口２９ｂより下方に設けられている。

中空間２９ｆには、イオン交換樹脂３１が充填されている。隔壁６０ｄには、塩収納空間６０ａから上空間に貫通する貫通孔６０ｅが形成されている。この貫通孔６０ｅの下、上空間２９ｇ側には逆止弁６０ｆが配され、上空間２９ｇが水で満たされている間、貫通孔６０ｅを塞ぎ、上空間２９ｇから塩収納空間６０ａに水が流れ込むのを防ぐ。

また、貫通孔６０ｅの上、塩収納空間６０ａ側には塩粒流出防止フィルタ６０ｇが配され、塩収納空間６０ａから塩粒が上空間２９ｇに流出するのを防止する。塩溶解用注水管６０ｈは、その吐出口が、塩収納空間６０ａ内の上部に位置し、斜め下方を向いている。この塩収納空間６０ａは、１週間分の食塩６２、約２００ｇ（再生１回に必要な塩２９ｇの７回分）を収納できる容積である。

塩収納空間６０ａは、後部収納箱２８の上面より上に位置し、使用者が蓋６１を容易に開け閉めできるようになっていると共に、周囲壁面全部あるいは一部が透明になっており、洗濯毎のイオン交換樹脂の再生で消費される食塩６２が洗濯機前面から観察できるようになっている。

塩水排出口２９ｃには、先に述べた形態と同様に、チューブ３５、ボールバルブ３４ａ、塩水排出チューブ３６が接続されている。また、ボールバルブ３４ａには、連結ロッド３４ｄを介して、塩水排出ソレノイド４０が設けられている。これら、ボールバルブ３４ａと連結ロッド３４ｄと塩水排出ソレノイド４０とで塩水排出電磁弁３９を構成している。

以上のような構成の軟水化手段を設けた洗濯機についてその動作を説明する。

洗濯槽へ供給される洗濯用水は、容器６０内の陽イオン交換樹脂３１に通水されることによって、水中のカルシウム、マグネシウムがイオン交換して交換容量が決まっている為、処理水量が交換容量以上になると硬度成分がリークしてしまう。このため、処理水量が交換容量を超える前に、陽イオン交換樹脂３１を再生する必要がある。陽イオン交換樹脂３１はナトリウム型のイオン交換樹脂であるので、再生剤として塩化ナトリウムである食塩６２を溶解した食塩水を通水することで再生することができる。したがって、使用者が食塩６２を投入して定期的（１週間）に陽イオン交換樹脂３１を再生させることで、長期の使用に対しても洗濯用水は軟水化され洗濯機の洗浄性能を維持することができる。
特開平１１−２４４５８５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、陽イオン交換樹脂３１はナトリウム型のイオン交換樹脂を使用しており食塩６２によって再生していることから、洗濯機の使用者は定期的に洗濯機に食塩６２を投入しなければならずメンテナンスが必要になる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、洗濯機の使用者がメンテナンスをすることなく洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができる洗濯機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の洗濯機は、洗濯物を収容する洗濯槽と、前記洗濯槽に水を供給する給水経路と、前記給水経路途中に熱再生型イオン交換体を備えた軟水化手段と、前記軟水化手段に供給される水を加温するヒーターとを設け、前記軟水化手段で軟水化した水を洗濯槽に供給して衣類を洗濯する洗濯機であって、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程を含む洗濯の終了後、前記ヒーターにより加温した温水を前記熱再生型イオン交換体に導入して再生することとしたことにより、温度によるイオンの吸着平衡の差を利用して再生することができる熱再生型イオン交換体を用いることによって、温水によってイオン交換体を再生することができる為、使用者が洗濯機に再生剤を投入するというメンテナンスをすることなく、洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。

本発明の洗濯機は、温水によってイオン交換体を再生することができる為、使用者が洗濯機に再生剤を投入するというメンテナンスをすることなく、洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。

第１の発明は、洗濯物を収容する洗濯槽と、前記洗濯槽に水を供給する給水経路と、前記給水経路途中に熱再生型イオン交換体を備えた軟水化手段と、前記軟水化手段に供給される水を加温するヒーターとを設け、前記軟水化手段で軟水化した水を洗濯槽に供給して
衣類を洗濯し、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程を含む洗濯の終了後、前記ヒーターにより加温した温水を前記熱再生型イオン交換体に導入して再生することとしたことにより、温度によるイオンの吸着平衡の差を利用して再生することができる熱再生型イオン交換体を用いることによって、温水によってイオン交換体を再生することができる為、使用者が洗濯機に再生剤を投入するというメンテナンスをすることなく、洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の軟水化手段内に一定時間温水を貯留して熱再生型イオン交換体を再生することとしたことにより、一定量の温水で硬度成分を脱着するので流水条件よりも高濃度の硬度成分を排水することで、少量の温水で熱再生型イオン交換体を再生することができ節水を図ることができる。

第３の発明は、特に第１または第２に記載の発明において、軟水化手段及び再生給水経路の周囲に断熱材を備えることとしたことにより、再生時の温水の温度低下を軽減することができるので、熱再生型イオン交換体の再生効率を向上することができる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１項に記載の発明において、軟水化手段の上流側の給水経路途中に脱気手段を設けることとしたことにより、陽イオン交換基及び陰イオン交換基を有している熱再生型イオン交換体の酸化劣化を防止する為、軟水化手段の長期信頼性を確保することができる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１項に記載の発明において、熱再生型イオン交換体は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を粉砕して造粒し粒状に製造することとしたことにより、両性のイオン交換基を含む樹脂でそれぞれのイオン交換基の距離が内部塩を形成しない距離を保つことができるので、温度によるイオンの吸着平衡の差によって再生することができる。また、粒状なので大きな交換容量を確保することができる。

第６の発明は、特に第１〜５のいずれか１項に記載の発明において、熱再生型イオン交換体は、セルロースを基材として陽イオン交換基と陰イオン交換基を修飾して合成して繊維状に製造したことにより、圧力損失が低くなり流量を確保することができる。このため、温水の流水による最盛時に水温低下を防止することができる為、熱再生型イオン交換体の再生を効率よく行うことができる。

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、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は、本発明の第１の実施の形態の洗濯機の断面図を示す。図２は、本発明の第１の実施の形態の軟水化手段の要部拡大図を示す。

図１において、洗濯機本体１は、外槽２とその外槽２内に回転自在に動作する内槽３からなる洗濯槽４を有している。内槽３は、モーター５によって内槽３を回転できるように構成されている。

外槽２の下部に排水路６の一端を接続し、排水路６には排水弁７を接続して外槽２内の洗濯水を排水するようにしている。

洗濯槽４への洗濯用水の給水は、水道栓（図示せず）と給水弁８を介して給水経路９が洗濯槽４に接続されており、給水弁８の開閉によって行われる。

内槽３は有底円筒形に形成され、その周面に外槽２内に通じる多数の通水孔が形成され、内周面の複数位置にバッフル１０を設けている。内槽３の回転中心に略傾斜方向に回転軸を設け、内槽３の軸心方向を背面側から正面側に向けて上向きに傾斜させて配設している。この回転軸に、外槽２の背面側に取り付けたモーター５を連結し、内槽３を正転および逆転方向に回転駆動するようにしている。

洗濯用衣類の洗濯機への投入は、外槽２の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部を蓋１１により開閉自在に覆い、この蓋１１を開くことにより洗濯物出入口を通して内槽３内に洗濯物を出し入れすることができる。蓋１１を上向き傾斜面に設けているため、洗濯物の出し入れは腰を屈めることなく行うことができ、一般には横向きにある開口部から洗濯物を出し入れする洗濯機の作業性の悪さを改善している。

また、洗濯機４の下部にはヒーター１２が設けられている。通常、温水による衣類の洗浄を行うときに、洗濯槽４に供給される洗濯用水はヒーター１２により加温される。

給水経路９の途中には、軟水化手段１３が設けられている。また、洗濯槽４の下部と軟水化手段１３の下部は開口して再生給水経路１４で接続されており、再生給水経路１４の途中には洗濯槽４内で加温された温水を軟水化手段１３へ供給するポンプ１５が設けられている。

また、軟水化手段１３の上部と排水路６は開口して再生排水経路１６で接続されており、軟水化手段１３の再生により生成した硬水を外部へ排出することができる。

次に軟水化手段１３について説明する。

図２に示すように、軟水化手段１３において、複数の粒状の熱再生型イオン交換体１７がケーシング１８内に収容されている。ケーシング１８の上部及び下部は、開口して給水経路９、再生給水経路１４、再生排水経路１６と接続されている。開口部は粒状の熱再生型イオン交換体１７をケーシング１８内に保持して通水ができるフィルタ１９を設けている。

熱再生型イオン交換体１７は、微粒子に粉砕した弱酸性イオン交換樹脂と弱塩基性イオン交換樹脂の混合物をマトリックス物質に埋め込み、再造粒して製造したものである。他の製造方法としては、マクロ細孔をもつ弱塩基性イオン交換樹脂の骨格を作り、このマクロ細孔に弱酸性イオン交換樹脂になるモノマー充填して重合させたのち、マクロ細孔骨格にアミノ基を導入して製造したものでもよい。

また、ケーシング１８の周囲と再生給水経路１４には断熱材２０が備えられている。

再生給水経路１４の軟水化手段１３の入口部には、電磁弁２１が設けられており、その開閉により熱再生型イオン交換体１７の再生により脱着した硬度成分が洗濯槽内へ流入するのを防止するとともに、再生排水経路１６へ押し出して外部へ排水するようにしている。

また、図１に示すとおり、給水経路９の軟水化手段１３の上流側には、脱気手段２２が設けられており、水中の溶存酸素を除去している。

以上のように構成された洗濯機について、以下その動作について説明する。

洗濯機本体１の電源を入れ、蓋１１を開けて衣類を入れ洗剤を投入して運転を開始する
と、給水弁８が開いて水道水が給水経路９を通じて軟水化手段１３へ導入される。軟水化手段１３では、ケーシング１８内に収容された熱再生型イオン交換体１７に硬度成分を含んだ水が接触すると、熱再生型イオン交換体１７の弱酸性イオン交換基が、硬度成分の陽イオンであるカルシウム、マグネシウムとイオン交換する。また、カルシウム、マグネシウムの相手側の陰イオンである炭酸イオン、硫酸イオンは、熱再生型イオン交換体１７の弱塩基性イオン交換基とイオン交換する。したがって、軟水化手段１３の出口側では、硬度成分が除去された水が給水経路９を通じて洗濯槽４内へ給水される。

次に、モーター５により洗濯槽４の内槽３が回転駆動されて洗い工程が開始される。内槽３の回転により、洗濯槽４内に収容された洗濯物は内槽３の内周面に設けられたバッフル１０によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。

ここで、洗濯槽４内に供給される洗濯用水は、軟水化手段１３によって硬度成分が除去されているので、洗剤中の界面活性剤が反応して不溶性の金属せっけんを生成することを防止することができる。したがって、洗浄に寄与する界面活性剤量を減少させて洗浄力を低下させることがないので、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。そして、所要の洗い時間の後、排水弁７が開状態になり汚れた洗濯液が排水路６から排出され、洗濯槽４の内槽３を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水する。

そして、洗い工程の後、すすぎ工程で洗濯槽４に給水されて衣類のすすぎが行われる。その後、脱水工程で洗濯槽４の内槽３が高速回転して脱水され洗濯が終了する。

このような洗濯が一定期間行われた後、軟水化手段１３は再生モードとなる。再生モードでは、給水経路９を通じて洗濯槽４に一定量の水が供給されると、ヒーター１２が通電され温水が製造される。製造された温水はポンプ１５により再生給水経路１４を通じて、電磁弁２１が開いた状態で軟水化手段１３の下部から上部へ温水が供給される。このとき、高温状態なので水の解離が増大して水素イオン及び水酸化物イオンの濃度が高くなる。このため、軟水化手段１３における熱再生型イオン交換体１７は、弱酸、弱塩基の解離が抑えられるので、熱再生型イオン交換体１７に結合した硬度成分であるカルシウムやマグネシウムは脱着して再生される。

そして、脱着した硬度成分は、軟水化手段１３の上部から再生排水経路１６を通じて排水路６に導入されて洗濯機の外部へ排出される。ここで、温水は洗濯用水の流通方向とは逆向きの熱再生型イオン交換体１７の下部から上部へ流水するので、再生時に再生により脱着した硬度成分が未反応の熱再生型イオン交換体１７と反応することなく排水することができるので、効率よく熱再生型イオン交換体の再生を行うことができる。

また、軟水化手段１３及び再生給水経路１４の周囲に断熱材２０を備えることとしたことにより、再生時の温水の温度低下を軽減することができるので、熱再生型イオン交換体１７の再生効率を向上することができる。

また、温水による流水とは別に、ため水による再生方法も可能である。再生モードにおいて、一定量の温水を電磁弁２１が開いた状態で再生給水経路１４を通じて軟水化手段１３へ送った後電磁弁２１を閉じる。そして、ケーシング１８内で一定時間温水を貯留する。貯留している間に熱再生型イオン交換体１７の再生が行われ、高濃度の硬度成分が脱着する。そして、電磁弁２１が開きポンプ１５によって再生排水経路１６を通じて排水路６に導入されて洗濯機の外部へ排出される。このように、バッチ処理で一定量の温水で硬度成分を脱着して流水条件よりも高濃度の硬度成分を排水することで、少量の温水で熱再生型イオン交換体を再生することができ節水を図ることができる。

さらに、軟水化手段１３の上流側の給水経路９の途中に脱気手段２２が設けられているので、熱再生型イオン交換体１７の、特に弱塩基性イオン交換基の酸化劣化を防止することができる為、軟水化手段の長期信頼性を確保することができる。

以上のように、本実施の形態においては、洗濯物を収容する洗濯槽４と、洗濯槽４に水を供給する給水経路９と、給水経路９の途中に粒状の熱再生型イオン交換体１７を備えた軟水化手段１３を設け、軟水化手段１３で軟水化した水を洗濯槽４に供給して衣類を洗濯することとしたことにより、温度によるイオンの吸着平衡の差を利用して再生することができる熱再生型イオン交換体を用いることによって、温水によってイオン交換体を再生することができるため、使用者が洗濯機に再生剤を投入するというメンテナンスをすることなく、洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができる。

なお、本実施の形態では、熱再生型イオン交換体として、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を粉砕して造粒した粒状のイオン交換樹脂を用いたが、セルロースを基材として陽イオン交換基と陰イオン交換基を修飾して合成したイオン交換繊維を用いてもよい。繊維型を用いると、圧力損失が低くなり大きな流量を確保することができる。このため、温水の流水による再生時に水温低下を防止することができるため、熱再生型イオン交換体の再生を効率よく行うことができる。

以上のように、本発明に関わる洗濯機は、温水によってイオン交換体を再生することができるため、使用者が洗濯機に再生剤を投入するというメンテナンスをすることなく、洗濯用水を軟水化することができ、洗濯機の洗浄性能を向上することができるため食器洗い乾燥機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の断面図 本発明の実施の形態１における洗濯機の軟水化手段の断面図 従来の洗濯機の軟水化手段の断面図

４ 洗濯槽
９ 給水経路
１２ ヒーター
１３ 軟水化手段
１４ 再生給水経路
１６ 再生排水経路
１７ 熱再生型イオン交換体
１８ ケーシング
２０ 断熱材
２２ 脱気手段

Claims (6)

1. 洗濯物を収容する洗濯槽と、
   前記洗濯槽に水を供給する給水経路と、
   前記給水経路途中に熱再生型イオン交換体を備えた軟水化手段と、
   前記軟水化手段に供給される水を加温するヒーターとを設け、
   前記軟水化手段で軟水化した水を前記洗濯槽に供給して衣類を洗濯する洗濯機であって、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程を含む洗濯の終了後、前記ヒーターにより加温した温水を前記熱再生型イオン交換体に導入して再生することとした洗濯機。
2. 軟水化手段内に一定時間温水を貯留して熱再生型イオン交換体を再生することとした請求項１に記載の洗濯機。
3. 軟水化手段の周囲に断熱材を備えることとした請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 軟水化手段の上流側の給水経路途中に脱気手段を設けることとした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
5. 熱再生型イオン交換体は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を粉砕して造粒し粒状に製造することとした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 熱再生型イオン交換体は、セルロースを機材として陽イオン交換基と陰イオン交換基を修飾して合成し繊維状に製造された請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。

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