(57)【要約】【課題】複雑な定電流回路を用いることなく、簡便で安価な方法で安定した電気分解を実現する。【解決手段】電気伝導度センサ７を設け、得られる数値から必要電圧を算出し、陽極４と陰極５間に一定電圧を印加することで、定電圧回路で安定した電気分解が実現できるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、前記被処理水の電気伝導度を測定し、その測定結果から算出される電圧値を前記各電極間に印加することを特徴とする電気分解装置。
【請求項２】
被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、供給される水道水の電気伝導度を入力する入力手段を備え、前記入力手段で入力された数値から算出される電圧値を前記各電極間に印加することを特徴とする電気分解装置。
【請求項３】
被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、供給される水道水の硬度を入力する入力手段を備え、前記入力手段で入力された数値から算出される電圧値を前記各電極間に印加することを特徴とする電気分解装置。
【請求項４】
被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、前記被処理水に水溶性の塩を一定量添加する添加手段を備えた電気分解装置。
【請求項５】
被処理水の温度を測定し、その測定結果と入力された水道水の電気伝導度あるいは硬度から算出される電圧値を各電極間に印加することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気分解装置を備えた洗濯機。
【請求項７】
電気分解装置によって得られる亜鉛含有水中の亜鉛イオン濃度を０．５ｐｐｍ以上に設定した請求項６記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅または銀または亜鉛を電気分解により水へ溶解させ、各種金属イオンの機能、特に殺菌機能を付加した水を供給する電気分解装置、および同装置を備えた洗濯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、殺菌作用を有する金属として銀が知られており、この銀を水へ溶解させる技術が公開されている（例えば、特許文献１参照）。この文献に記載されている手段は、銀化合物の粉体を充填したカートリッジに被処理水を通水して銀イオン含有水を得るものである。また、銀電極を陽極として電気分解により銀イオンを被処理水へ溶解させる技術も公開されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１３２８８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７６４８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されている銀化合物の粉体をカートリッジに充填する手法では、銀イオンの水への溶解速度が銀化合物粉体の表面積と通水量とに依存するので、溶出する銀イオン濃度が安定しないという課題を有する。
【０００５】
つまり、カートリッジに充填されている銀化合物粉体の表面積は、使用時間の経過と共に減少していくので、カートリッジからの銀イオンの溶出量は使用時間の経過と共に減少することとなる。また、通水量が大きいほど銀イオンの溶出濃度は減少するので、通水量を安定化するための調整弁を設けるなどしなければ、安定した銀イオン溶出は実現しない。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示されている銀電極を陽極とする電気分解を用いる手法は、一定量の銀を溶出するために、定電流制御をおこなっている。これは、被処理水（水道水）の電気伝導度が地域や季節によって変動するなどの理由で、電圧と電流の関係が比例関係でない（電極間抵抗が一定でない）ため、定電圧制御をおこなわずに、定電流制御をおこなわなければならないのである。
【０００７】
この定電流制御は、定電圧制御に比べて複雑な回路を必要とし、機器のコストアップにつながるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記のように複雑な定電流回路を必要とせず、簡便かつ安価な方法で安定した電気分解を実現しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明は、被処理水の電気伝導度を測定し、その測定結果から算出される電圧値を陽極と陰極間に印加するものである。
【００１０】
一定量の金属を溶かして、所望の水量で所望の金属イオン濃度を電気分解で得たいとき、通電する電気量（クーロン量）を決めると一定量の溶出金属量が定められる。電気量は電流と時間の積であるから、実質電流値を管理しなければならない。電流値を一定にするには、回路で定電流制御しなければならないが、この制御は定電圧制御するよりも複雑な回路を要するのである。
【００１１】
一方、電圧は抵抗と電流の積なので、あらかじめ抵抗がわかれば、定電圧制御すれば定電流制御が可能となる。そこで被処理水の電気伝導度がわかれば抵抗もわかるのである。この電気伝導度は各電極間の抵抗の逆数である。したがって、得られた電気伝導度で所望する電流値を除して算出された値の電圧を、定電圧印加するだけで、一定電流とおなじ効果が得られるのである。つまり、定電圧制御が可能となるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、前記被処理水の電気伝導度を測定し、その測定結果から算出される電圧値を前記各電極間に印加するものであり、各電極に通電する前にあらかじめ被処理水の電気伝導度を測定し、得られた電気伝導度で所望する電流値を除して算出された値の電圧を、定電圧印加するだけで、定電流と同じ効果が得られるのである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、供給される水道水の電気伝導度を入力する入力手段を備え、前記入力手段で入力された数値から算出される電圧値を前記各電極間に印加するものであり、水道水（被処理水）の電気伝導度は、当該地域、つまり、供給する浄水場によってほぼ決まっているのである。この値は、浄水場や地域の水道局に問い合わせるか、社団法人日本水道協会に参照すれば得ることができる。これを入力して電圧を調整するだけで、一定電流が得られるのである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、供給される水道水の硬度を入力する入力手段を備え、前記入力手段で入力された数値から算出される電圧値を前記各電極間に印加するものであり、水道水（被処理水）の硬度は、当該地域、つまり、供給する浄水場によってほぼ決まっているのである。また、この値は電気伝導度と高い相関を示すことがわかっている。しかも、電気伝導度より一般的な水質指標なので、浄水場や地域の水道局に問い合わせるか、社団法人日本水道協会に参照すれば、簡単に得ることができる。これを入力して電圧を調整するだけで、一定電流が得られるのである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、被処理水中に陽極と陰極を配置し、前記陽極は銅、銀、亜鉛またはそれらを含有する金属からなるとともに、前記被処理水に水溶性の塩を一定量添加する手段を備えたものであり、水道水の電気伝導度は地域によって変動するが、その最大で１ｃｍ２あたり５００マイクロジーメンスほどである。この水に、電気伝導度がこの値より十分大きくなるような水溶性の塩を添加すれば、もともとの水の電気伝導度の多寡によらず一定の電気伝導度が得られる。したがって一定の塩を投入すれば、ある程度一定の電気伝導度となるので、その値に見合った電圧を印加することによって、定電流制御が可能となるのである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、上記請求項２〜４に記載の発明において、被処理水の温度を測定し、その測定結果と入力された水道水の電気伝導度あるいは硬度から算出される電圧値を各電極間に印加するものであり、水道水の温度は、季節や時間によって変動する。それにともない、電気伝導度も変動するので、水道水の温度を測定することによって、入力された電気伝導度あるいは入力された硬度から算出された電気伝導度、あるいは、塩の投入により増加する電気伝導度を温度補正して、さらに正確な電気伝導度を得ることができるので、安定的な定電流制御が実現できるものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５に記載の電気分解装置を備えた洗濯機であり、溶出する金属の量を安定化させることができ、簡便かつ安価で安定した電気分解装置を備えた洗濯機を実現することができ、微生物の繁殖やカビ発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、上記請求項６に記載の発明において、電気分解装置によって得られる亜鉛含有水中の亜鉛イオン濃度を０．５ｐｐｍ以上に設定したものであり、殺菌水として機能する亜鉛イオン濃度を評価したところ、およそ０．５ｐｐｍ以上で真菌、細菌の制菌能力、また２ｐｐｍ以上で強力な殺菌能力が確認できた。従って、本発明の亜鉛含有水を殺菌水として用いる場合、亜鉛濃度は０．５ｐｐｍ以上で用いる必要が有り、殺菌のためには２ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
洗濯機内部は頻繁に水に晒される、微生物やカビにとって繁殖しやすい環境にあるので、本発明にあるような殺菌機能を有する金属イオンを安定的に供給できる装置を洗濯機が備えることで、微生物の繁殖やカビ発生を抑制することができるのである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１において、１は洗濯機（図示せず）内部に設置された電気分解容器であり、給水口２より流入してきた水がこの電気分解容器１の内部に貯まり、電気分解によって生成した金属イオンを付加して、排水口３より排水される。排水された処理水は、洗濯機の洗濯槽（図示せず）内へ送られる。
【００２２】
４は陽極、５は陰極であり、それぞれ平板状の形状をなしており、回路部６から印加される直流電圧により、その対向する表面どうしで電気分解がおこる。陽極４は亜鉛（純度９９．９７％以上）であり、電解中は水との界面で亜鉛イオンを水中に放出する。陰極５はステンレス（ＳＵＳ）であり、その表面では電解中に水素を水中に放出する。
【００２３】
７は電気伝導度センサであり、水中の電気伝導度を測定するためのセンサである。実際の測定は回路部６がおこない、得られた数値から回路部６は電圧値として算出し、陽極４と陰極５間に印加するのである。
【００２４】
次に、実際の動作について詳しく説明する。使用者が洗濯機を使用しようとして電源スイッチを投入すると、それと連動して回路部６は、電気伝導度センサ７によって被処理水の電気伝導度を測定する。一方、各電極４、５間に通電する必要電流は、通電にかけられる時間、所望の亜鉛濃度とその処理水量でおおよそ決定される。
【００２５】
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、通電にかけられる時間を３０分と設定し、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、理論的には８０ｍｇの亜鉛が電解する。
【００２６】
この電流を流すための電圧は、電気伝導度と陰極５に対向する陽極４の面積と、陽極４と陰極５間の距離でおおよそ決定されるのである。本実施例では、陽極４および陰極５の大きさを５ｃｍ×５ｃｍ厚み２ｍｍ、陰極５との距離を３ｍｍとした。発明者らは、電流、電圧、陽極面積、電極間距離の間の関係を実験によって確かめた。さまざまな電気伝導の水道水を用いて、以下のような式が実験により導き出された。
電流値（Ａ）＝０．１０×電気伝導度×１０−３×電圧（Ｖ）×陽極面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｍｍ）
（電気伝導度の単位は、マイクロジーメンス／ｃｍ２）
電気伝導度センサ７によって測定された電気伝導度が２００（マイクロジーメンス／ｃｍ２）の場合、理論的な必要電圧は７．８（Ｖ）となる。
【００２７】
回路部６ではこの電圧を陽極４と陰極５間に直流電圧として印加するのである。この間、洗濯機は、洗濯とすすぎをおこなっていて、この時間は、洗濯機の洗濯コースの種類によっても違うが、最短で３０分ほどである。
【００２８】
洗濯機のすすぎ行程終了後には、電気分解容器１内の水の中には亜鉛８０ｍｇ相当の亜鉛イオンおよび水酸化亜鉛が電解によって溶けている。このとき、給水口２より水を導入し、内部の水を排水口３を通じて洗濯機槽内に押し出して供給する。本実施例では洗濯槽へ４０Ｌ流すので、水酸化亜鉛は溶解して亜鉛イオンとなり、亜鉛イオン濃度２ｐｐｍ、４０Ｌの水として、洗濯槽内部の表面を殺菌、抗菌化するのである。
【００２９】
これにより、洗濯槽内で微生物の繁殖、カビの発生なく、衛生的な状態を維持できるのである。
【００３０】
（実施例２）
図２は、あらかじめ電気伝導度を入力して印加電圧を決定する発明の一実施例を示したものである。本実施例は、電気伝導度の数値を得る手段以外については、実施例１と同じであるので、図１と重複する部分においては、その説明は省略する。
【００３１】
８は回路部６につながった温度センサで、電気分解容器１内の被処理水の温度を監視している。９は電気伝導度入力部で、例えば、回転するツマミ（図示せず）が０から５００までの数値のところで回して指示するボリュームスイッチのような構成である。
【００３２】
使用者は、洗濯を開始する前に、当該地域の水道水の電気伝導度を入力する（実質は洗濯機を設置したときに入力する）。入力方法は、電気伝導度入力部９の回転するツマミを回して、表示された数の該当するあたりで指示をとめるのである。
【００３３】
電気伝導度の数値を知る手段として、当該地域の浄水場あるいは水道局、あるいは、社団法人日本水道協会に問い合わせるだけでよい。ただし、上記数値は、ある温度（一般的には２０℃）のときの電気伝導度であるので、温度センサ８によって温度補正すればより正確な電気伝導度が得られる。つまり、
電流値（Ａ）＝０．１０×電気伝導度×温度補正係数×１０−３×電圧（Ｖ）×陽極面積（ｃｍ２）／電極間距離（ｍｍ）
（電気伝導度の単位は、マイクロジーメンス／ｃｍ２）
ここで温度補正係数とは、以下の式によって算出された係数である。
【００３４】
温度補正係数＝０．０２７×温度（℃）＋０．４２
これらの式によって算出される電圧値を印加すれば、安定的に所望の電流値、すなわち、溶出亜鉛量が得られるのである。
【００３５】
入力する値を、電気伝導度の代わりに、硬度を用いてもよい。硬度の場合、水質指標として電気伝導度より一般的なので、情報を得やすい利点があるが、電気伝導度そのものの値ではないので、以下の式のような補正を必要とする。
【００３６】
電気伝導度＝４．８×硬度−９８．３
以上の二つの実施例では、すべて亜鉛を用いたが、銅や銀を用いても同じよう効果を発揮し、その電圧、電流、電気伝導率その他の関係は同じである（式の係数は違う）ので、本発明で示された構成はすべて適用できるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、電気伝導度が供給される水道水によって異なっても、定電圧回路を構成するだけで、定電流を得ることができ、複雑な回路を要しない信頼性の高い電気分解を実現することができる。
【００３８】
したがって、長期間に亘って金属イオンを安定的に供給することができ、そのイオンの働きで殺菌抗菌作用を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の電気分解装置の断面図
【図２】本発明の実施例２の電気分解装置の断面図
【符号の説明】
１  電気分解容器
２  給水口
３  排水口
４  陽極
５  陰極
６  回路部
７  電気伝導度センサ
８  温度センサ
９  電気伝導度入力部
【図１】
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【図２】
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