JP2018187601A - 洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマを効率良く発生させて洗濯すすぎ水を迅速に改質できて、洗濯すすぎ水の処理時間を短縮でき洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置を提供する。【解決手段】第１液体供給部５０で導入部１５から処理槽１２に導入された第１液体L１を、導入部から排出部１７の間で旋回させて旋回流Ｆ１を発生させるとともに気相ＧにプラズマＰを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が第１液体に溶解して第１液体中に分散して改質液Ｌ２を生成し、生成された改質液が排出部からバッファー槽９０を一旦介したのち洗濯槽１１０内に第２液体１１０ａとして供給される。【選択図】図６Ｄ

Description

本発明は、液体を電気化学的に処理する液体処理装置により洗濯槽で使用する洗濯槽用水（洗濯すすぎ水又は洗濯水又は洗濯槽の槽洗浄水）を殺菌する洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置に関するものである。

図１５に、従来の改質液生成装置の例を示す。液体８０３（例えば、水）の中に、第１電極８０１および第２電極８０２を配置し、パルス電源８０４から両電極８０１，８０２間に高電圧パルスを印加して液体８０３を気化させ、プラズマ８０５を発生させることにより、例えば、ヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）又は過酸化水素等の酸化力を持つ成分を含んだ改質液を生成する改質液生成装置が知られている。特に、ＯＨラジカルは高い酸化力を有することが知られており、これらの成分が含有された改質液を混合させることで、例えば、菌に対して、高い殺菌作用があるとされている。また、液体８０３の中でプラズマ８０５を発生させることで、プラズマ８０５が液体８０３で覆われており、液体由来の成分を発生させやすいことが知られている。例えば、水の中でプラズマ８０５を発生させることで、ＯＨラジカル又は過酸化水素が生成されやすいことが知られている。

しかしながら、上記従来の改質液生成装置の場合、液体８０３を気化させるために高い印加電圧が必要なだけでなく、プラズマ８０５の発生効率が低く、液体８０３を改質させるのに長時間を要するという問題があった。

そこで、印加電圧を低くしつつプラズマの発生効率を向上させるために、両電極間に外部より導入した気体を介在させるようにした改質液生成装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の改質液生成装置（図１６）では、アノード電極９０１とカソード電極９０２との間に被処理液９０３とともに気体９０４（例えば、酸素）を介在させた上で、両電極９０１，９０２間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加により、気体９０４内にプラズマが発生し、プラズマと被処理液９０３との接触面で被処理液９０３の改質が発生する。特許文献１に記載の改質液生成装置によれば、気体を介在させない場合よりも印加電圧を低減させることができ、かつ、プラズマを効率良く発生させて被処理液９０３の改質を行うことができる。

特許文献２に示すように、そのような被処理液を洗濯機槽のすすぎ水として導入することで、水を殺菌する機能を持った洗濯機すすぎ水浄化装置への適用が考えられる。

特許第４０４１２２４号 特許第５８８４０６５号

しかしながら、特許文献１に記載の改質液生成装置又は特許文献２に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置を洗濯装置のすすぎ水に適用する場合には、プラズマの発生効率が低く、すすぎ水の処理に長い時間がかかり、すすぎ水の殺菌能力が不足するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑み、プラズマを効率良く発生させてすすぎ水又は洗濯水又は洗濯槽の槽洗浄水などの洗濯槽用水を迅速に改質できて、洗濯槽用水の処理時間を短縮でき、殺菌能力が不足することも無い、洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる洗濯機すすぎ水浄化装置は、
導入部から導入される第１液体を中心軸周りに旋回させることにより、前記第１液体の旋回流の旋回中心付近に気相を発生させるとともに、前記第１液体を排出する排出部を有する処理槽と、
前記処理槽の前記排出部から排出された前記第１液体を一旦貯留するバッファー室を有するとともに、部より高い位置で洗濯槽のすすぎ口に接続可能な前記バッファー室の改質液排出口を有して、前記バッファー室に一旦貯留した前記第１液体を前記改質液排出口から、前記洗濯槽で使用する第２液体として前記洗濯槽の前記すすぎ口に供給するバッファー槽と、
前記第１液体を前記導入部から前記処理槽内に導入する第１液体供給部と、
前記処理槽の前記中心軸沿いの一端側において前記処理槽内に少なくとも一部が配置されて前記処理槽内の前記第１液体に接触する第１電極と、
前記処理槽の前記中心軸沿いの他端側において前記処理槽内の前記第１液体に接触するように配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させる電源とを備えて、
前記第１液体供給部で前記導入部から前記処理槽に導入された前記第１液体を、前記導入部から前記排出部の間で旋回させて前記旋回流を発生させるとともに前記気相に前記プラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記第１液体に溶解して前記第１液体中に分散して改質液を生成し、生成された前記改質液が前記排出部から前記バッファー槽を一旦介したのち前記洗濯槽内に前記第２液体として供給される。

上記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかる洗濯装置は、
前記態様にかかる洗濯機すすぎ水浄化装置と、
前記洗濯機すすぎ水浄化装置で生成された前記改質液が、前記第２液体として、前記バッファー槽から前記すすぎ口を介して供給される前記洗濯槽と、
を備える。

本発明の前記態様にかかる洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置によれば、導入部を介して導入された前記第１液体の洗濯槽用水を、前記導入部から前記排出部の間で旋回させて前記旋回流を発生させるとともに、洗濯槽用水の旋回流で生成した前記気相に前記プラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記洗濯槽用水に溶解して前記洗濯槽用水中に分散して改質液を生成する。そして、生成された前記改質液が前記排出部から前記バッファー槽内の洗濯槽用水に供給されて、前記バッファー槽内の洗濯槽用水を殺菌するので、洗濯槽用水を効率的に殺菌できる。ここでは、旋回流中で洗濯槽用水を気化させ、生成された気相にパルス電圧を印加してプラズマを発生させている。電圧印加により洗濯槽用水を気化させる必要がないため、少ない電力でプラズマを発生させることができ、洗濯槽用水の改質を効率良く、迅速に行うことができる。すなわち、プラズマを効率良く発生させて洗濯槽用水を迅速に改質できて、洗濯槽用水の処理時間を短縮することができる。

本発明の実施形態１にかかる洗濯機すすぎ水浄化装置である改質液生成装置の構成を示す側面断面図 改質液生成装置の装置本体の側面断面図 図２の３―３線における断面図 処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加していない状態を示す側面断面図 図４の５−５線における断面図 処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加した状態を示す側面断面図 図６Ａの気相中にプラズマが発生した状態の部分拡大図 洗濯機すすぎ水浄化装置を洗濯槽に隣接配置して洗濯槽用水を殺菌している状態の側面断面図 洗濯装置全体の側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 図９Ａとは異なる装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例を示す側面断面図 装置本体の変形例においてバッファー槽の一部に銅材を配置した側面断面図 従来の改質液生成装置の概略構成図 気体導入装置を備える従来の改質液生成装置の概略構成図

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る洗濯機すすぎ水浄化装置である改質液生成装置１００を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［全体構成］
まず、実施形態１にかかる改質液生成装置１００の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１にかかる改質液生成装置１００の構成を示す側面断面図である。以下の図では、矢印Ｆは改質液生成装置１００の前方向を示し、矢印Ｂは後方向を示す。矢印Ｕは上方向を示し、矢印Ｄは下方向を示す。矢印Ｒは後方向から見て右方向、矢印Ｌは後方向から見て左方向を示す。

改質液生成装置１００は、液体の中で放電することによって、改質成分を生成し、液体の中に分散させることで改質液を生成する。本実施形態１では、第１液体として被処理水Ｌ１を改質し、ＯＨラジカル又は過酸化水素等の改質成分を含んだ改質液Ｌ２を生成する場合について説明する。ここで、被処理水Ｌ１とは、液体供給源（例えば、水タンク８０又は風呂の浴槽）から配管５１を通してポンプ５０ａ及びバルブ１１２を介して処理槽１２に供給される液体、又は、液体供給源（例えば、水道水）から配管５１を通してバルブ１１２を介して処理槽１２に供給される液体、又は、バッファー槽９０に保持されている洗濯槽用水９２を配管５１を通してポンプ５０ａなどの液体供給部５０で処理槽１２に供給される液体を意味する。この明細書で、洗濯槽用水とは、洗濯槽ですすぎの際に使用する洗濯すすぎ水（水又は湯）、又は、洗濯槽で洗剤を入れて洗濯用に使用する洗濯水（水又は湯）、又は、洗濯槽の槽洗浄水を意味する。

改質液生成装置１００は、少なくとも、処理槽１２と、第１電極３０と、第２電極３１と、電源６０とを備えている。より具体的には、改質液生成装置１００は、装置本体１０、液体供給部５０、貯留槽の例としてのバッファー槽９０、および電源６０を備えている。装置本体１０は、処理槽１２、導入部１５、排出部１７、第１電極３０、および第２電極３１を備えている。

処理槽１２は、内部に導入された被処理水Ｌ１をプラズマにより、改質成分（例えば、ＯＨラジカル又は過酸化水素等）を生成させる部分である。処理槽１２の材質は絶縁体でもよいし、導体でもよい。導体の場合には、各電極３０，３１との間に絶縁体を介在する必要がある。前記改質成分がバッファー槽９０に排出される際に、改質成分が被処理水Ｌ１に分散され、改質液Ｌ２が生成される。

処理槽１２の内壁の正面断面形状は円形である（図３参照）。言い換えれば、処理槽１２は、処理槽１２の被処理水Ｌ１の旋回軸Ｘ１沿いの一端側が閉口した断面形状が円形である円柱状の処理室を有している。導入部１５は、処理槽１２の一端に配置されて、処理槽１２に被処理水Ｌ１を処理槽１２の中心軸Ｘ１と直交する円形の断面形状の接線方向から導入する。導入部１５は、配管５１を介して液体供給部５０に連通している。排出部１７は、処理槽１２の他端に配置されて、処理槽１２に導入された被処理水Ｌ１と処理槽１２で生成された改質成分を処理槽１２からバッファー槽９０に排出させる。本実施形態１では、排出部１７は、バッファー槽９０の取り入れ口９１に接続されている。

第１電極３０は、処理槽１２の一端の内部に配置されている。第１電極３０は、処理槽１２の一端の内壁の中央から処理槽１２内に、長手方向沿いに突出配置されている。

第２電極３１は、処理槽１２の他端の壁の外側に配置されて、排出部１７の近傍に配置されている。

第１電極３０は電源６０が接続されており、第２電極３１は接地されている。第１電極３０および第２電極３１には、電源６０により高電圧のパルス電圧が印加される。第１電極３０の材質は、一例としてタングステンを使用している。

液体供給部５０は、一例として、処理槽１２内に被処理水Ｌ１を供給するポンプ５０ａとバルブ１１２とで（図６Ｄ参照）、又は、バルブ１１２で構成されている。液体供給部５０は、配管５１に接続されている。配管５１の一端は、処理槽１２の一端の内壁近傍に配置された内側開口としての導入部１５に接続されており、配管５１の他端は図示しない液体供給源（例えば、水タンク８０）又はバッファー槽９０の改質液を含んだ貯留水を循環できる形に接続されている（図１の一点鎖線の循環用配管８１を参照）。

電源６０は、第１電極３０と第２電極３１との間に高電圧のパルス電圧を印加する。電源６０は、正のパルス電圧と負のパルス電圧とを交互に印加する、いわゆるバイポーラーパルス電圧を印加することができる。

バッファー槽９０は、改質液生成装置１００から排出される改質成分をせん断し、改質成分を内包したマイクロバブル又はナノバブルを生成し、水の中に拡散させる槽である。具体的には、バッファー槽９０は、処理槽１２の排出部１７の開口断面積より大きい断面積のバッファー室９０ｃを内部に有して、排出部１７からバッファー室９０ｃ内に排出された改質成分をバッファー室９０ｃ内でせん断し、改質成分を内包したマイクロバブル、又は、マイクロバブル及びナノバブルをバッファー室９０ｃ内で生成して、水の中に拡散させる。よって、バッファー槽９０はマイクロバブル生成槽として機能する。バッファー槽９０としては、少なくとも、処理槽１２の排出部１７の開口の内径寸法の倍以上の内径又は一辺を確保することにより、殺菌を確実に行える改質液をバッファー槽９０で生成することができる。

バッファー室９０ｃは、処理槽１２の排出部１７と接続されたバッファー槽９０の取り入れ口９１と、排出部１７及び取り入れ口９１よりも上方に配置されかつ洗濯槽１１０のすすぎ口１１０ｂに接続可能なバッファー槽９０の改質液排出口９０ｂとを備えている。よって、生成された改質液は、改質液排出口９０ｂから洗濯槽１１０のすすぎ口１１０ｂを経て洗濯槽１１０内に供給される。改質液排出口９０ｂを排出部１７及び取り入れ口９１よりも上方に配置する理由は以下の通りである。もし改質液排出口９０ｂが排出部１７及び取り入れ口９１以下ならば、改質液排出口９０ｂから空気が排出部１７内に入り込んで処理槽１２内で被処理水Ｌ１が無い状態の空放電が発生してしまい、改質液生成装置１００が所望の動作ができない可能性がある。また、空放電による電極３０，３１および電源６０への負荷を防止する必要もある。このため、改質液排出口９０ｂを排出部１７及び取り入れ口９１よりも上方に配置する必要がある。

［装置本体］
次に、装置本体１０について詳細に説明する。図２は、装置本体１０の側面断面図である。

処理槽１２は、第１内壁２１、第２内壁２２、および第３内壁２３を有している。第１内壁２１は、筒状の壁部である。第２内壁２２は、第１内壁２１の図２の左端部に設けられている。第３内壁２３は、第１内壁２１の図２の右端部に設けられている。第２内壁２２および第３内壁２３は、側面視では略円形である。第１内壁２１、第２内壁２２、および第３内壁２３により、処理槽１２の内部には、略円柱状の収容空間８３が構成されている。第１内壁２１の中心軸、つまり、処理槽１２の内部に構成される略円柱状の収容空間８３の仮想の中心軸を軸Ｘ１とする。

第２内壁２２には、収容空間８３内に突出した円筒状の電極支持筒２４が中央に設けられている。電極支持筒２４は、筒状であり右方に延びている。電極支持筒２４は、その中心軸が第１内壁２１の中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。電極支持筒２４の内側には、絶縁体５３を介して第１電極３０が支持されている。第１電極３０は棒状であり、絶縁体５３は第１電極３０の周囲に配置されている。このため、第１電極３０は、長手方向の軸が第１内壁２１の中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。第１電極３０の右端部３０１の内側端面と、絶縁体５３の内側端面と、電極支持筒２４の内側端面２４１とは、ほぼ同じ面内に配置されるように構成されている。

導入部１５は、装置本体１０を貫通しており、一方の開口端１５１が第１内壁２１に形成されている。導入部１５は、側面視では、第２内壁２２に隣接した位置に配置されている。また、図３は、図２の３―３線における断面図である。導入部１５は、第１内壁２１の壁面に配置されている。

排出部１７は、第３内壁２３の中央部を貫通している。排出部１７は、その中心軸が第１内壁２１の中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。

第２電極３１は、板状の金属部材であり、中央部に開口部３１１が形成されている。開口部３１１は円形であり、その中心が第１内壁２１の中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。

浄化装置制御部９８は、バルブ１１２及び電源６０をそれぞれ独立して制御する。ポンプ５０ａが配置されているときには、ポンプ５０ａの駆動も浄化装置制御部９８で制御する。駆動のタイミングは、例えば、バルブ１１２を開けるときにポンプ５０ａを駆動し、バルブ１１２を閉じるときにポンプ５０ａを駆動停止する。浄化装置制御部９８は、洗濯槽１１０の洗濯槽制御部１１１からの洗濯すすぎ水導入信号を受け取ると、バルブ１１２を開けるとともに、電源６０をオンにして改質液を生成する。洗濯槽１１０の洗濯槽制御部１１１は、一連の洗濯工程の内で、すすぎ工程、すなわち、洗濯すすぎ水を導入する期間になると、洗濯すすぎ水導入信号を浄化装置制御部９８に入力する。このように、浄化装置制御部９８は、改質液Ｌ２が排出部１７からバッファー槽９０を一旦介在させたのち洗濯槽１１０内に供給されるようにバルブ１１２と電源６０とを制御する。

［動作］
次に、改質液生成装置１００の動作について説明する。以下では、説明の便宜上、処理槽１２の内部に気相Ｇを発生させる状態（図４および図５）と、発生させた気相Ｇにパルス電圧を印加してプラズマＰを発生させる状態（図６Ａ及び図６Ｂ）とを別図に分けて説明する。図４は、処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、パルス電圧を印加していない状態を示す側面断面図である。

まず、図４に示すように、導入部１５から処理槽１２に被処理水Ｌ１が所定の圧力で導入されると、被処理水Ｌ１は、第１内壁２１に沿って、旋回流Ｆ１を発生させながら導入部１５から図４の右方に向けて移動する。旋回しながら図４の右方に移動した旋回流Ｆ１は、排出部１７に向けて移動する。

旋回流Ｆ１により、第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、被処理水Ｌ１の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Ｇが第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近に生成される。気相Ｇは、旋回中心付近、具体的には、第１電極３０の右端部３０１から第１内壁２１の中心軸Ｘ１に沿って、第２電極３１の開口部３１１の付近まで発生する。また、気相Ｇは、接している旋回流Ｆ１により、旋回流Ｆ１と同方向に旋回している。旋回している気相Ｇは、排出部１７の近傍でバッファー槽９０内の水の抵抗を受ける事で、マイクロバブル又はナノバブルにせん断され、バッファー槽９０に拡散される。

図５は、図４の５−５線における断面図である。図４で説明したように、導入部１５から処理槽１２に被処理水Ｌ１が所定の圧力で導入されると、被処理水Ｌ１は、第１内壁２１に沿った図５の右回りの旋回流Ｆ１を発生させる。被処理水Ｌ１が処理槽１２の内部で旋回することで、旋回流Ｆ１の中心付近、つまり第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近において被処理水Ｌ１の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Ｇが生成される。

図６Ａ及び図６Ｂは、処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、パルス電圧を印加した状態を示す側面断面図である。図６Ａに示すように、被処理水Ｌ１が気化した気相Ｇが、第１電極３０の近傍から第２電極３１の付近まで発生されている状態で、電源６０により、第１電極３０と第２電極３１との間に高電圧のパルス電圧を印加する。図６Ｂは、気相Ｇ中にプラズマＰが発生している状態を示す拡大図である。第１電極３０と第２電極３１とは、高電圧のパルス電圧が印加されると、気相Ｇ内にプラズマＰが発生し、改質成分として水由来のラジカル（ＯＨラジカル等）又は化合物（過酸化水素等）又はイオンを生成する。前記改質成分を含んだ気相Ｇは、周辺にある旋回流Ｆ１により、旋回流Ｆ１と同方向に旋回する。前記改質成分を含んだ気相Ｇが旋回することにより、前記改質成分の一部が、旋回流Ｆ１側へ溶解することで、被処理水Ｌ１の中に改質成分が分散する。加えて、排出部１７付近の前記改質成分を含んだ気相Ｇは、バッファー槽９０内の被処理水Ｌ１の抵抗を受ける事でせん断され、改質成分を含有した気泡ＢＡを生じる。また、バッファー槽９０内に改質液を留めることで、負圧である気相Ｇに空気が混入することを防いでいる。この様に、プラズマＰにより生成した改質成分が気泡状態もしくは被処理水Ｌ１の中に溶け込んだ状態で、被処理水Ｌ１の中に分散された改質液Ｌ２がバッファー槽９０に留められて、被処理水Ｌ１、すなわち、バッファー槽９０内の洗濯槽用水９２を殺菌する。

以上説明した本実施形態１によれば、旋回流Ｆ１中で被処理水Ｌ１を気化させ、生成された気相Ｇにパルス電圧を印加してプラズマＰを発生させる。そのため、気相Ｇは、ジュール熱によって気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相よりも負圧となっており、小さな電圧でプラズマＰを発生できるので、被処理水Ｌ１の改質が効率良くできる。さらに、ジュール熱によって水を気化させないので、投入するエネルギーが小さくなる。また、外部から気体を導入しないので、気体供給装置が不要となり、改質液生成装置の小型化がしやすくなる。

また、ジュール熱によって気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相Ｇは、浮力により一定の形状又は一定の位置で保持することが困難である。しかし、本実施形態１の気相Ｇは、周りの旋回流Ｆ１により、旋回流Ｆ１の中心軸Ｘ１に集まる方向へ力が加わるので、第１電極３０の右端部３０１の近傍に一定の気相Ｇを生成することができる。そのため、第１電極３０と第２電極３１との間に生成される気体の量の時間変化が少なく、プラズマＰに必要な電力が変化しにくいので、プラズマＰを安定して発生でき、被処理水Ｌ１の改質が効率良くできる。

また、プラズマＰの体積はカソード電極の近傍にある気相の体積以下になるが、ジュール熱により気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相Ｇの形状は、バブル形状なので体積が一定以上になると分裂するため、一定の体積以上のプラズマＰを発生させることが困難である。しかし、本実施形態１の気相Ｇは、旋回流Ｆ１の旋回速度を確保できれば、中心軸Ｘ１の方向に体積を大きくすることが容易であるため、プラズマＰの体積を大きくしやすい。そのため、改質成分の生成量を増加させやすく、迅速に水を改質できる。

また、液体が気化する際に体積が膨張するため、衝撃波が発生し、周辺の物体を破壊するキャビテーションが知られている。本実施形態１では、キャビテーションによる破壊が最も強くなるのは、処理槽１２の内径が最も小さく、旋回流Ｆ１の旋回速度が最も早くなる排出部１７である。そのため、気相Ｇの中でも第１電極３０の右端部３０１は、キャビテーションの破壊が最も強くなる箇所から離れているため、キャビテーションによる第１電極３０への影響を小さくなりプラズマＰを安定的に発生できる。

また、外部から空気を導入することなく被処理水Ｌ１の処理を行うため、空気等の窒素成分を含んだ気体を導入した気相を活用したプラズマでは発生する有害な亜硝酸の生成を抑制することができる。さらに、ＯＨラジカル又は過酸化水素等を内包した気泡ＢＡを含んだ改質液Ｌ２を生成することができる。

前記改質液生成装置１００は洗濯機すすぎ水浄化装置として機能するものであり、この改質液生成装置１００のバッファー槽９０を洗濯槽１１０に隣接して配置した構成の洗濯装置１０１において、洗濯槽用水９２を殺菌している状態を図６Ｃに示し、洗濯装置１０１の全体を図６Ｄに示す。

図６Ｄでは、水道水などのすすぎ用のすすぎ水が、配管５１及びポンプ５０ａ及びバルブ１１２、又は、配管５１及びバルブ１１２を介して導入部１５から処理槽１２内に被処理水Ｌ１として供給され、処理槽１２から排出部１７を介して排出される改質液がバッファー槽９０内に導入されるように構成されている。

改質液生成装置１００を備えた洗濯装置１０１としての動作を以下に説明する。以下の例は、改質液を洗濯すすぎ水として使用する場合である。洗濯工程で改質液を洗濯水として使用する場合は、洗濯すすぎ水導入信号に代えて洗濯水導入信号が入力され、槽洗浄工程で改質液を洗濯槽の槽洗浄水として使用する場合は、洗濯すすぎ水導入信号に代えて槽洗浄水導入信号が入力されると読み替えればよい。

洗濯槽制御部１１１の制御の下に洗濯槽１１０で洗濯動作が行われるとき、洗濯槽１１０の洗濯槽制御部１１１において、一連の洗濯工程の内で、すすぎ工程、すなわち、洗濯すすぎ水を導入する期間になると、洗濯すすぎ水導入信号を洗濯槽制御部１１１から浄化装置制御部９８に入力する。浄化装置制御部９８は、洗濯槽１１０の洗濯槽制御部１１１からの洗濯すすぎ水導入信号を受け取ると、以下のように、バルブ１１２を開けるとともに、電源６０をオンにして改質液を生成する。

まず、浄化装置制御部９８の制御の下にバルブ１１２を開けるとともに、ポンプ５０ａ又はポンプ５０ａ無しで水道水などの場合は水道水の供給圧力で被処理水Ｌ１として、水道水などのすすぎ水を、処理槽１２の導入部１５を経て改質液生成装置１００の処理槽１２に導入する。

次いで、処理槽１２内で被処理水Ｌ１の旋回流Ｆ１を発生させて中心軸Ｘ１上に気相Ｇを生成する。

次いで、浄化装置制御部９８の制御の下で電源６０をオンにしてパルス電圧を気相Ｇに印加して、気相Ｇ中にプラズマＰを発生させる。

次いで、プラズマＰによりＯＨラジカル等の活性種を気相Ｇ中に生成して、処理槽１２内で、ＯＨラジカル等の活性種を含有した気泡ＢＡを発生させる。

次いで、ＯＨラジカル等の活性種を含有した気泡ＢＡを、処理槽１２から排出部１７を経て、バッファー槽９０内の洗濯槽用水９２に導入して、バッファー槽９０内の洗濯槽用水９２を殺菌する。

バッファー槽９０内殺菌された洗濯槽用水９２は、排出部１７より高い位置のバッファー室９０ｃの改質液排出口９０ｂから洗濯槽１１０のすすぎ口１１０ｂに排出されて、洗濯槽で使用する第２液体１１０ａ、すなわち、洗濯槽１１０ですすぎ水などの洗濯槽用水１１０ａとして使用される。

この実施形態１によれば、導入部１５を介して導入された液体の被処理水Ｌ１を、導入部１５から排出部１７の間で旋回させて旋回流Ｆ１を発生させるとともに、被処理水Ｌ１の旋回流Ｆ１で生成した気相ＧにプラズマＰを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が被処理水Ｌ１に溶解して被処理水Ｌ１中に分散して改質液を生成する。そして、生成された改質液が排出部１７からバッファー槽９０内の洗濯槽用水９２に供給されて、バッファー槽９０内の洗濯槽用水９２を殺菌するので、洗濯槽用水９２を効率的に殺菌できる。ここでは、旋回流中で被処理水Ｌ１すなわち洗濯槽用水９２を気化させ、生成された気相Ｇにパルス電圧を印加してプラズマＰを発生させている。電圧印加により被処理水Ｌ１を気化させる必要がないため、少ない電力でプラズマＰを発生させることができ、洗濯槽用水９２の改質を効率良く、迅速に行うことができる。すなわち、プラズマＰを効率良く発生させて洗濯槽用水９２を迅速に改質できて、洗濯槽用水９２の処理時間を短縮することができる。よって、改質液として、洗濯槽用水９２、例えばすすぎ水を直接殺菌できるので、効率が良い。

［変形例］
本実施形態１で説明した改質液生成装置１００の構成は一例であり、種々の変更が可能である。例えば、処理槽１２の内部構造又は第１電極３０又は第２電極３１の位置等については、本実施形態１の構造に限定されない。

本実施形態１では、処理槽１２は単純な円筒形状であったが、断面形状が円形である筒状の処理槽であり、処理槽の片方の端部に処理槽の中心軸上もしくは中心軸の近傍に窄まった穴形状の排出部を有していれば、様々な形状をとることが可能である。例えば、図７に示すように、半径が異なる円筒を組み合わせた処理槽１２１であっても同様の効果が得られる。図７では、導入部側の半径が排出部側の半径よりも大きくなるように構成している。又は、図８に示す円錐形状の処理槽１２２であっても同様の効果が得られる。好ましくは、旋回流Ｆ１が前方向Ｆにすべるのを防ぐために、図８に示すように、断面の内径が連続的に小さくなる円錐形状が好ましい。

また、本実施形態１では、第１電極３０の形状は、棒電極であったが、第１電極３０の右端部３０１に電解が集中させる形状であれば、この限りではない。例えば、図９Ａで示すように、排出部側に向けて尖った円錐形状が付いた板形状の第１電極３２でもよい。また、図９Ｂで示すように、円錐形状の代わりに、排出部側に向けて湾曲するように突出した山形状の凸部３２Ｂが中央部に有する板形状の第１電極３２Ａでもよい。第１電極３２Ａでは、発生するプラズマＰに最も近い中央部が摩耗しやすいので、単なる平板の電極よりも、当該中央部を処理槽１２内に突出させる山形状の凸部３２Ｂを有する電極の方が寿命が長くて好ましい。さらに好ましくは、板形状の第１電極３２の代わりに、電極が磨耗した際に、処理槽１２内に電極の送り出しが容易な棒電極でもよい。

また、図１０で示すように、第１電極３０の電極支持筒２４を用いず、第２内壁２２に第１電極３０と絶縁体５３とを取り付ける構造にしても同様の効果が得られる。好ましくは、水の電気分解又はジュール熱の発生を抑えるために、プラズマ発生に必要な第１電極３０の右端部３０１と、電源６０との接続部以外は絶縁体で覆われているほうがよい。

また、本実施形態１では、第１電極３０の材質は、一例としてタングステンであったが、特に導電性のある材料であれば限定はされない。好ましくは、水中で過酸化水素と接触するとフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現できる金属材料が好ましい。例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）又は銅又は銅タングステンがよい。

本実施形態１では、第２電極３１は、排出部１７に配置されているが、処理槽１２内に接地された第２電極の少なくとも一部が配置されていればこの限りではない。例えば、配置場所に関しては、図１１に示すように、棒状の第２電極３３として、第１内壁２１の中心軸Ｘ１の側方に配置するようにしても、同様の効果が得られる。また、図１２に示すように、処理槽１２外のバッファー槽９０内でかつバッファー槽９０の取り入れ口９１近傍に棒状の第２電極３３として配置してもよい。また、図１３に示すように、筒状の第２電極３４として第１内壁２１の内側に配置してもよい。また、開口部３１１は円形としたが、多角形でもよく、さらには、第２電極は、分割された複数の金属部材を組み合わせて構成してもよい。好ましくは、旋回流Ｆ１を乱さないために、丸穴を有した板状もしくは円筒形状がよい。また、気相Ｇと第２電極の間が短いほうが水の抵抗が小さくなりジュール熱を抑制できるため、気相Ｇと第２電極の間が短くなる排出部１７もしくは排出部１７近傍に第２電極を配置するほうがよい。

処理槽１２に導入される被処理水Ｌ１の流量は、処理槽１２の形状等に応じて、旋回流Ｆ１中に気相Ｇが発生する流量に設定される。また、第１電極３０と第２電極３１とに印加されるパルス電圧については、バイポーラではなくモノポーラで印加する場合、又は、電圧、パルス幅、又は周波数等は旋回流Ｆ１中に発生した気相ＧにプラズマＰを発生させることができる値に適宜設定することが可能である。

さらに、本発明の効果が得られる限り、電源６０はパルス電源以外の高周波電源等であってもよい。好ましくは、水の電気分解により電極間のｐＨが偏るので、カソードとアノードとを交互に交換できるバイポーラ印加がよい。

バッファー槽９０は槽としているが、旋回流Ｆ１をせん断するために、バッファー槽９０内に洗濯槽用水を保持できる形状であれば、これに限定されない。好ましくは、排出部１７を被処理水Ｌ１で満たし処理槽１２への空気の混入を防ぐために、図１４Ａに示すように装置本体１０は改質液を上向きに排出し、バッファー槽９０は装置本体１０の上側にあるほうがよい。

また、バッファー槽９０を構成する材料の材質としては、水が透過しなければよい。また、例えば、図１４Ｂに示すように、改質成分の１つである過酸化水素水とフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現できる銅若しくは鉄を含有した板部材９３を、バッファー槽９０の一部もしくはすべてに使用することができる。また、板部材９３を、バッファー槽９０とは別部材としてバッファー槽９０内に配置してもよい。要するに、板部材９３がバッファー槽９０内の改質液と接触すれば、改質成分の１つである過酸化水素水とフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現することができる。

また、第１電極３０の材料として銅もしくは鉄成分を含有させることにより、プラズマＰにより銅もしくは鉄のナノ粒子が生成され、同じくプラズマＰで生成した過酸化水素とフェントン反応を起こして、処理を加速させることもできる。

以上、本発明の実施形態１及び変形例を説明したが、上述した実施形態１及び変形例は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態１及び変形例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態１及び変形例を適宜変形して実施することが可能である。

すなわち、前記実施形態又は前記様々な変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる洗濯機すすぎ水浄化装置及び洗濯装置は、洗濯すすぎ水又は洗濯水又は洗濯槽の槽洗浄水などの洗濯槽用水を殺菌処理することができて、洗濯槽用水として利用する際に有用であり、同様に食洗器のすすぎ水等にも適用可能である。

１００ 改質液生成装置
１０ 装置本体
１２ 処理槽
１５ 導入部
１７ 排出部
２１ 第１内壁
２２ 第２内壁
２３ 第３内壁
２４ 電極支持筒
３０ 第１電極
３１ 第２電極
３２ 板形状の第１電極
３２Ａ 山形状の凸部を有する板形状の第１電極
３２Ｂ 山形状の凸部
３３ 棒状の第２電極
３４ 筒状の第２電極
５０ 液体供給部
５０ａ ポンプ
５３ 絶縁体
６０ 電源
８０ 水タンク
８１ 一点鎖線（循環用配管）
８３ 収容空間
９０ バッファー槽
９０ｂ バッファー槽の改質液排出口
９０ｃ バッファー室
９１ バッファー槽９０の取り入れ口
９２ 洗濯槽用水
９３ 板部材
９８ 浄化装置制御部
１０１ 洗濯装置
１１０ 洗濯槽
１１０ａ 洗濯槽用水
１１０ｂ 洗濯槽のすすぎ口
１１１ 洗濯機制御部
１１２ バルブ
１２１，１２２ 処理槽
１５１ 開口端
２４１ 内側端面
３０１ 右端部
３１１ 開口部
８０１ 第１電極
８０２ 第２電極
８０３ 液体
８０４ パルス電源
８０５ プラズマ
９０１ アノード電極
９０２ カソード電極
９０３ 被処理液
９０４ 気体
Ｂ 後方向
ＢＡ 気泡
Ｄ 下方向
Ｆ 前方向
Ｆ１ 旋回流
Ｇ 気相
Ｌ 後方向から見て左方向
Ｌ１ 被処理水
Ｌ２ 改質液
Ｐ プラズマ
Ｒ 後方向から見て右方向
Ｕ 上方向
Ｘ１ 略円柱状の収容空間の仮想の中心軸

Claims (10)

1. 導入部から導入される第１液体を中心軸周りに旋回させることにより、前記第１液体の旋回流の旋回中心付近に気相を発生させるとともに、前記第１液体を排出する排出部を有する処理槽と、
   前記処理槽の前記排出部から排出された前記第１液体を一旦貯留するバッファー室を有するとともに、前記排出部より高い位置で洗濯槽のすすぎ口に接続可能な前記バッファー室の改質液排出口を有して、前記バッファー室に一旦貯留した前記第１液体を前記改質液排出口から、前記洗濯槽で使用する第２液体として前記洗濯槽の前記すすぎ口に供給するバッファー槽と、
   前記第１液体を前記導入部から前記処理槽内に導入する第１液体供給部と、
   前記処理槽の前記中心軸沿いの一端側において前記処理槽内に少なくとも一部が配置されて前記処理槽内の前記第１液体に接触する第１電極と、
   前記処理槽の前記中心軸沿いの他端側において前記処理槽内の前記第１液体に接触するように配置された第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させる電源とを備えて、
   前記第１液体供給部で前記導入部から前記処理槽に導入された前記第１液体を、前記導入部から前記排出部の間で旋回させて前記旋回流を発生させるとともに前記気相に前記プラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記第１液体に溶解して前記第１液体中に分散して改質液を生成し、生成された前記改質液が前記排出部から前記バッファー槽を一旦介したのち前記洗濯槽内に前記第２液体として供給される、
   洗濯機すすぎ水浄化装置。
2. 前記洗濯槽における洗濯すすぎ水を導入する期間に、前記洗濯槽で使用する前記第２液体として、前記改質液が前記排出部から前記バッファー槽を一旦介在させたのち前記洗濯槽内に供給されるように前記第１液体供給部を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
3. 前記第１電極は、前記第１液体の前記旋回流の前記旋回中心付近に発生させた前記気相に接触するように、もしくは前記気相の近傍に位置するように配置される、
   請求項１又は２に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
4. 前記処理槽は、前記導入部から供給された前記第１液体を旋回させて前記旋回流を発生させる円筒状もしくは円錐台形状の第１内壁を有し、
   前記第１電極は、前記処理槽の前記中心軸である前記第１内壁の中心軸上もしくは中心軸近傍に配置される、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
5. 前記第１電極は、前記中心軸もしくは前記中心軸近傍の一方の端部側に配置され、
   前記第２電極は、前記中心軸もしくは前記中心軸近傍の他方の端部側に配置され、
   前記導入部は、前記中心軸の前記一方の端部側に配置され、
   前記排出部は、前記中心軸の前記他方の端部側に配置される、
   請求項４に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
6. 前記第２電極は、前記第１内壁の前記他方の端部側の前記第１内壁の前記中心軸の周りの一部にもしくは前記中心軸の全周を取り囲む様に配置される板状の電極である、
   請求項５に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
7. 前記第２電極は、前記第１内壁の前記他方の端部側の前記第１内壁の前記中心軸の側方に配置される、
   請求項５に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
8. 前記第２電極は、前記第１内壁の前記他方の端部側の前記第１内壁の前記中心軸の一部もしくは全周を取り囲むように配置される筒状の電極である、
   請求項５に記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
9. 前記処理槽は、前記処理槽の前記第１液体の旋回軸沿いの一端側が閉口した断面形状が円形である円柱状の処理室を有し、
   前記第１液体供給部は、前記導入部から前記処理槽内に前記処理槽の前記円柱状の処理室の接線方向から前記洗濯すすぎ水を導入する、
   請求項１〜８のいずれか１つに記載の洗濯機すすぎ水浄化装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の洗濯機すすぎ水浄化装置と、
    前記洗濯機すすぎ水浄化装置で生成された前記改質液が、前記第２液体として、前記バッファー槽から前記すすぎ口を介して供給される前記洗濯槽と、
    を備える洗濯装置。

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