JP3846536B2 - イオン除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中のイオン物質を静電力を利用して除去するイオン除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加湿器、洗濯機、食器洗浄器、浄水器などの電気機器には水道水や井戸水さらには雨水が使用されている。これらの水中にはカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオン、塩素イオンなどの陰イオン、電荷をもつシリカなどがそれぞれ含まれている。これにより、加湿器では陽イオンやシリカが水蒸気発生部にスケールとして固着されるため、水蒸気の発生量は少なくなって加湿能力が低下する。さらに、カルシウムやマグネシウムなどのスケールが水蒸気発生部から放出されて室内に飛散し、室内が白粉で汚染されるという不具合を生じる。
【０００３】
また、洗濯機においては水中のイオン物質が洗剤の界面活性剤の効力を低下させ、これによって洗濯物の洗浄効率が低くなるという問題が生じる。
さらに、食器洗浄器においては洗浄後の食器に付着した水分が乾燥し、食器の表面に前述のイオン物質などがスケールとして固着されるので不衛生となることがある。また、ミネラル水生成器の場合はイオンのバランスが美味しさに影響していることから、イオン物質量を制御する機構を備えることが望ましい。
【０００４】
こうした前述の問題点を解決するために、イオン交換膜あるいはイオン交換樹脂を使用した電気透析法のイオン除去装置により、水中のイオン物質を除去することができる。図１３は、例えば特開平７−３０１４４１号公報に開示された加湿機の水経路に配設されるイオン交換膜の電気透析法のイオン除去装置を示す断面図である。
【０００５】
図１３において、１は直方体形状のケース、２はケース１の一側に形成する水入口部、３はケース１の他側に形成する水出口部、４は水出口部３の上方及び下方にそれぞれ形成する廃液出口部、５はケース１内の上部であってその長手方向に配設される平板状の負側集電極、６は負側集電極５の上部に接続する負極リード線、７はケース内１の下部であってその長手方向に配設される平板状の正側集電極、８は正側集電極７の下部に接続する正極リード線、９はこれらの集電極の間であって負側集電極５の近傍の位置に設けられる帯状のカチオン交換膜、１０はこれらの集電極の間であって正側集電極７の近傍の位置に設けられる帯状のアニオン交換膜である。なお、双方の交換膜は平板状の電極に対して平行状態となるように配置される。１１はケース１内の両側に配置して双方の交換膜の両端部と接触し、この交換膜を支持する通水性を有する支持部材である。１２はこうした構成を有するイオン除去装置と連結される廃液タンクである。
【０００６】
次に、こうした構成を有する電気透析法のイオン除去装置の動作について、図１３を併用して説明する。ケース１の水入り口部２から水を流入させた状態で、負側集電極５と正側集電極６との間に所定の直流電圧を印加する。これにより、水中の陽イオン物質は負側集電極５に、陰イオン物質は正側集電極７にそれぞれ静電力作用で吸引される。そして、陽イオン物質のみを通過させる機能を有するカチオン交換膜９と陰イオン物質のみを通過させる機能を有するアニオン交換膜１０との間を流れる一部の陽イオン物質はカチオン交換膜９を通過して負側集電極５に吸引される。また、その個所の一部の負イオン物質はアニオン交換膜１０を通過して正側集電極６に吸引される。したがって、カチオン交換膜９とアニオン交換膜１０との間に存在する水中のイオン物質は殆ど除去される。このような動作によってイオン除去された水は、水出口部３を通って加湿機の貯水タンク（図示なし）に貯蔵される。一方、集電極と交換膜との間を流れる水中にはイオン物質が濃縮された状態で存在し、濃縮状態のイオン溶液は廃液出口部４を通じて廃液タンク１０に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気透析法のイオン除去装置は、前述のように水中のイオン物質を集電極に吸引させてスケールなどの不純物を除去している。しかし、集電極と交換膜との間を流れる濃縮されたイオン溶液を廃液タンクに溜め、使用者はそのタンクに溜まったイオン溶液を毎回捨てるというメンテ作業に煩わしさを生じる問題点があった。
【０００８】
この発明は、水中のイオン物質をイオン除去装置で除去してスケールの発生を防止すると共に、電極に堆積したイオン物質を定期的に脱離させる脱離手段を付加して水中のイオン除去能力の向上を維持することを目的としたものである。また、脱離されたイオン物質を含む水の排出作業が非常に簡便であるという利点がある。
【０００９】
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るイオン除去装置は、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、正負の多孔質極板における正側および負側の集電極との接触面に金、白金、パラジウム、粉末活性炭のいずれかをコーティング処理したものである。
【００１０】
また、正負の多孔質極板における正側および負側の集電極との非接触状態である個所に導電性樹脂を充填したものである。
【００１１】
また、正側および負側の集電極をそれぞれ前記正負の多孔質極板に押し付ける押しバネを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１と図２は、この発明に係るイオン除去装置における実施の形態を示す断面図である。図１と図２において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１３はケース１内の上部に配設される平板状の負側集電極５の下面と接触するように設けられる負極板、１４はケース１内の下部に配設される平板状の正側集電極７の上面と接触するように設けられる正極板である。負極板１３および正極板１４は例えば厚さが数１００μｍであって、通液性を有する多孔質形状であることが好ましい。
【００１４】
また、負極板１３と正極板１４の電極材料は例えば活性炭繊維、多孔質の金属、多孔質の導電性高分子、活性炭あるいは金属の微粒子を多孔質の支持体に担持させた部材の何れかの導電体を使用しても良い。その他の電極材料として、チタン酸バリウムあるいはチタン酸ジルコン酸鉛などの多孔質の誘電体、誘電体の微粒子を多孔質の支持体に担持させた部材の何れかの誘電体を用いても良い。１５は負極板１３と正極板１４との隙間に配置される絶縁スペーサ、１６は負極板１３と正極板１４とを短絡するスイッチである。なお、負極板１３や正極板１４が導電体の場合はそれぞれの集電極を取り除いて負極リード線６、正極リード線８を各極板へ直に接続するように構成しても良い。さらに、双方の極板材料が誘電体の場合は極板間に絶縁性スペーサ１５を設けなくても良い。
【００１５】
また、負側集電極５と例えば活性炭繊維から成る負極板１３との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高める目的で、図３（ａ）の要部の拡大図に示すように負極板１３の活性炭繊維の表面に予め金、白金、パラジウム、粉末活性炭（図中のＡ部）などの何れかをコーティング処理する。これにより、活性炭繊維の表面の孔部がそれらの導電性物質で埋められ、電気的なブリッジ効果で接触抵抗が小さくなると推測する。また、図３（ｂ）に示すように負側集電極５と活性炭繊維の負極板１３とが非接触状態である個所に導電性樹脂を充填し、接触抵抗を小さくするように工夫しても良い。さらに、図３（ｃ）に示すように負極板１３が例えば多孔質の金属の場合、負側集電極５の上部に押しバネ１７を設けて所定のバネ力（荷重）でその集電極を極板側に押しつけ、接触抵抗を小さくするように工夫しても良い。こうした構成は、正側集電極７や正極板１４側でも適用する。
【００１６】
次に、こうした構成をもつ水中のイオン除去装置の動作について、図１を併用して説明する。水はケース１の一側に設けられる水入り口部２を通って支持部材１１を通過した後で、直流電圧が印加される例えば活性炭繊維から成る負極板１３や正極板１４を貫通して流れていく。このとき、負極板１３には負電荷が蓄積し、この負電荷の静電力作用によって水中の陽イオン物質が負極板１３側に吸引されて吸着する。さらに、正極板１４には正電荷が蓄積し、この正電荷の静電力作用によって水中の陰イオン物質が正極板１４側に吸引されて吸着する。この後で、陽イオン物質や陰イオン物質が殆ど含んでいない水はケース１の他側に設けられる支持部材１１を通過して水出口部３から放出される。
【００１７】
ここで、負極板１３と正極板１４との間に印加する直流電圧は予め一定電圧に設定する他に、ケース１の水出口部３にイオン検出器を設けて（図示なし）水のイオン濃度を検出し、その検出量に基づいて直流電圧の大きさを決定しても良い。なお、直流電圧の上限値は極板間で水の電気分解による爆発性の水素や酸素が発生することを抑制したり、水中の塩素が酸化されて有害な次亜塩素酸ナトリウムが生成されないように数ボルトに設定することが好ましい。
【００１８】
次に、負極板１３や正極板１４のクリーニング動作、即ち各極板に吸引して堆積されるイオン物質の脱離動作について、図２に示すイオン除去装置の断面図を併用して説明する。この動作では、極板間に直流電圧を印加する印加動作を停止させ、これと同時に集電極を介して極板と接続されるスイッチ１６をＯＮ状態とする。これにより、各極板に蓄積する電荷（電気量）は消失される。このような状態において、ケース１の水入り口部２から水を流入した場合に各極板に堆積しているイオン物質が水の流れの勢いで容易に脱離し、それが水出口部３を通って流れ出す。このとき、各極板に電荷が蓄積されていないのでクリーニング時に使用される水に含まれるイオン物質は、その極板側に吸引されて吸着することはない。
【００１９】
また、各極板のクリーニング動作を実行させるタイミングについて、以下に述べる。ケース１の水出口部３にイオン検出器を設け（図示なし）、この検出器からの検出量が所定値に至ったときに水中のイオン濃度が高くなってスケールなどの不純物が増え、各極板のイオン除去性能は低下したと判断する。そして、その判断結果を基に使用者にクリーニング作業を促すような報知動作を実行させる。さらに、他のクリーニング動作の実行タイミングとしてイオン除去能力に対する各極板の処理水量を予め推測し、この後で流量と処理時間とを検出してそれらの積が処理水量に至った場合に各極板のクリーニング動作の報知を実行させるように構成しても良い。
【００２０】
また、水中のイオン除去の処理量をアップさせるために、図４に示すような電極積層構造のイオン除去装置が提案される。図４において、ケース１内の上部から下部に跨って負側集電極５と正側集電極７とを互い違いに積層されるように複数枚配置する。そして、集電極間に負極板１３と正極板１４とを配設し、それらの極板に蓄積される電荷が積層するように構成しても良い。
【００２１】
また、イオン除去装置を構成する各集電極や各極板は、図５に示すように水流に対して対向させるように配置しても良い。こうした電極の配置構成の場合は、集電極を通水性を有するようにメッシュ状に形成する。これにより、水はケース１の入り口部２から一方の支持部材１１を通り、さらに負側集電極５から負極板１３を通過していく。この後で、その水は絶縁スペーサ１５から正極板１４を通り、さらに正側集電極７から水出口部３を通過していく。
【００２２】
また、図６の斜視図に示すようにイオン除去装置は円筒形状の負極板１３や正極板１４で構成され、負極板１３の片側周縁部に負側集電極５を設け、正極板１４の片側周縁部に正側集電極７を設けるようにしても良い。ここでは、ケース１を円形状としてその両側に水入り口部２を設け、その下部に水出口部３を設けるように構成する。さらに、ケース１の上部に水入り口部２から流入した水がイオン除去装置を通過して上方に噴出すことを抑えるために封止板１８を設けた。また、各極板が導電体の場合は極板間に短絡防止用の絶縁スペーサ１５を設ける。このように構成されたイオン除去装置は、水が各極板の外周部から内周部へと向かって通過していき、この過程で水中のイオン物質が除去される。そして、イオン物質が除去された水はケース１の水出口部３を通って外部に排出される。
【００２３】
以上のように、負極板１３と正極板１４との間に直流電圧を印加し、かつそれらの極板を短絡するように構成したことにより、水中のイオン物質を効率良く除去すると共に各極板のクリーニング動作を実行させてイオン除去能力の向上を維持するイオン除去装置を提供できる。
【００２４】
実施の形態２．
図７は、この発明のイオン除去装置を例えばスチーム式加湿器に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図７において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１９は加湿器本体、２０は加湿器本体１９内に配設する水タンク、２１は水タンク２０の下部に着脱自在に取り付けられるキャップであって、キャップ２１の内部には実施の形態１で開示した円筒形状のイオン除去装置（図示なし）が格納する。２２はキャップ２１の側面部に設けられるＬ字状のリード線収納ホルダーであり、その収納ホルダー２２の内部にはイオン除去装置を構成する各集電極から引き出される複数のリード線が収容される。
【００２５】
２３はＬ字状のリード線収納ホルダー２２と対向した状態で接続する電源供給ホルダーである。２４は水タンク１９内の水をキャップ２１の底部に突出した状態で固着される給水弁２５を通じて受け入れる水受け皿である。２６は水受け皿２４内の水を配管２７を通じて導入し、その水を加熱器（図示なし）によって加熱蒸発させる蒸発部である。２８は蒸発部２６から発生した水蒸気を冷却する冷却部、２９は冷却部２８によって冷却された水蒸気を外部へ勢い良く拡散させる拡散部材である。
【００２６】
また、図８は水タンク２０の下部に取り付けられるキャップ２１近傍の拡大断面図である。図８において、３０はリード線収納ホルダー２２の先端部に配置されるリード線収納ホルダー用電極部であり、その収納ホルダー用電極部３０にはイオン除去装置を構成する各集電極から引き出される負極リード線６や正極リード線８が接続される。３１は電源供給ホルダー２３の先端部に配置される電源供給ホルダー用電極部であって、収納ホルダー用電極部３０と対向した配置構成となっている。なお、電源供給ホルダー用電極部３１から負極電源リード線３２や正極電源リード線３３が引き出される。
【００２７】
また、図９（ａ）はリード線収納ホルダー用電極部３０近傍の内部構造を示す図である。図９（ａ）において、３４はリード線収納ホルダー用電極部３０の先端部の一側に固着される第１の負電極であって、その負電極３４から負極電源リード線６が引き出される。３５はリード線収納ホルダー用電極部３０の先端部の他側に固着される第１の正電極であって、その正電極３５から正極リード線８が引き出される。そして、第１の負電極３４と第１の正電極３５との間に空隙部（図中のＡ部）を形成させる。３６は負極リード線６と正極リード線８とを短絡あるいは開放させる押し方式のスイッチ部である。そのスイッチ部３６は板状の開閉接点３６ａ、開閉接点３６ａにバネ力を付与するコイルバネ３６ｂ、コイルバネ３６ｂを保持するストッパ３６ｃから成る。
【００２８】
また、図９（ｂ）は電源供給ホルダー用電極部３１近傍の内部構造を示す図である。図９（ｂ）において、３７は電源供給ホルダー用電極部３１の先端部の一側に固着される第２の負電極であって、その負電極３７から負極電源リード線３２が引き出される。３８は電源供給ホルダー用電極部３１の先端部の他側に固着される第２の正電極であって、その正電極３８から正極電源リード線３３が引き出される。３９は第２の負電極３７と第２の正電極３８との間に突出された状態で形成する押し棒である。その押し棒３９は、リード線収納ホルダー用電極部３０の先端部に形成する空隙部を貫通してコイルバネ３６ｂのバネ力が付与されている板状の開閉接点３６ａを押すような仕組みとなっている。これにより、開閉接点３６ａはＯＮ状態からＯＦＦ状態となる。
【００２９】
次に、こうした構成を有する円筒形状のイオン除去装置を加湿器本体に組み込んだ場合の水中のイオン除去動作について、図８を併用して説明する。図８において、水が収容されている水タンク２０を加湿機本体に装着した場合に、キャップ２１の底部に配設される給水弁２５の一部（図８中のＡ部）が水受け皿２４の押し部材（図８中のＢ部）で押される。このときに、水タンク２０内の水がイオン除去装置を構成する積層状態であって円筒形状の各極板の外周部を通過して内周部へと流れる。そして、水が開弁状態の給水弁２５を通じて水受け皿２４に流入される。
【００３０】
これと同時に、キャップ２１の側面部に設けられるリード線収納ホルダー２２の先端部のリード線収納ホルダー用電極３０と電源供給ホルダー２３の先端部の電源供給ホルダー用電極部３１とが接続され、かつリード線収納ホルダー２２内に設けられたスイッチ部３６がＯＦＦ状態となる。したがって、直流電圧が電源供給ホルダー２３からリード線収納ホルダー２２を介してイオン除去装置の各極板に印加される。これにより、水タンク２０から流出された水中のイオン物質が各極板に吸引されて吸着し、イオン物質を殆ど含まない水が水受け皿２４に導かれる。そして、水受け皿２４内の水は所定の動作経路で気化状態となって外部へ拡散される。
【００３１】
次に、イオン除去装置の各極板のクリーニング動作について以下に述べる。加湿器本体１９から水タンク２０を取り外した場合は、キャップ２１の底部に設けられる給水弁２５の一部（図８中のＡ部）が水受け皿２４の押し部材（図８中のＢ部）から離れて非接触状態となるので、その給水弁２５は閉弁状態となる。これと同時に、リード線収納ホルダー２２と電源供給ホルダー２３とは非接続状態となり、かつリード線収納ホルダー２１内に設けられたスイッチ部３６がＯＮ状態となる。これにより、イオン除去装置の各極板に直流電圧が印加されず、負極板１３と正極板１４とが短絡状態となる。
【００３２】
この後で水タンク２０からキャップ２１を取り外し、図１０の断面図に示すようにキャップ２１の底部に設けられる給水弁２５の外周部と係示するようにクリーニング用アダプター４０を装着する。クリーニング用アダプター４０は給水弁２５の外周部と係止するリング状の支持部材４０ａと、その支持部材４０ａの内周面に形成されるＬ字状の押し部材４０ｂから構成する。
【００３３】
そして、キャップ２１にクリーニング用アダプター４０を装着した場合、給水弁２５の一部（図１０中のＡ部）がそのアダプター４０のＬ字状の押し部材４０ｂで押されるので、給水弁２５は開弁状態となる。次に、例えば水道水をケース１の入り口部２を通じて円筒形状の各極板の外周部から内周部へと流入させ、内周部から出た水を開弁状態の給水弁２５を通過させて外部に排出する。この過程で、各極板に吸着されているイオン物質は水道水の流れによって容易に脱離されることになる。
【００３４】
また、イオン除去装置はキャップ２１の内部に格納させる他に水受け皿２４の内部に設けたり、水受け皿２４と蒸発部２６との間に介在する配管２７の内部に設けるようにしても良い。
【００３５】
また、前述のイオン除去装置は水を加熱器で加熱蒸発させる方式を有する加湿機へ組み込む他に、例えば水を超音波素子で微細なミストに生成して噴霧させる方式あるいは水を空気流で気化させる方式を有する加湿器へ組み込むようにしても良い。
【００３６】
以上のように、水タンク２０の下部に設けられるキャップ２１内にイオン除去装置を格納し、この水タンク２０を加湿器本体に装着したことにより水中のイオン物質を効率良く除去することができる。また、加湿器本体１９から水タンク２０取り外した後でキャップ２１内のイオン除去装置を水洗浄することにより、各極板に吸着されているイオン物質が容易に脱離されてクリーニング動作を実行できる。
【００３７】
実施の形態３
図１１は、この発明のイオン除去装置をミネラル水生成器に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図１１において、実施の形態１および実施の形態２と同一の符号は同一または相当部分を示す。４１はミネラル水生成器本体、４２はミネラル水生成器本体４１内の下方に配設して入水管４３から流入された水中の粗ゴミを捕捉するプレフィルタであって、例えば活性炭粒子あるいは中空糸膜などから構成される。４４はプレフィルタ４２の上部に配置される実施の形態１で開示した例えば積層方式の平板型イオン除去装置あるいは円筒形状のイオン除去装置、４５はプレフィルタ４２とイオン除去装置４４とを接続する第１の配管、４６はイオン除去装置４４の上部に配置されるミネラル成分除放装置、４７はイオン除去装置４４とミネラル成分除放装置４６との間に配設する第１の電磁弁、４８は第１の電磁弁４７の出力部から延設される第２の配管、４９はミネラル成分除放装置４６の上部に接続される第３の配管である。
【００３８】
なお、ミネラル成分除放装置４６内には麦飯石が充填され、水量の増大に伴ってカルシウム、マグネシウム、ナトリウムなどのイオン物質の溶出量が増えるものである。５０はイオン除去装置４４を構成する極板間に直流電圧を印加したり又は極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらを短絡するように構成された電圧供給切り替え回路である。なお、電圧供給切り替え回路５０の動作内容は切替えスイッチ５１で設定される。
【００３９】
次に、ミネラル水生成器の動作について図１１を併用して説明する。この動作において、切り替えスイッチ５１の設定により電圧供給切り替え回路５０を動作させ、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加する。このとき、第１の電磁弁４７はＯＦＦ状態である。そして、水は入水管４３から流入してプレフィルタ４２を通過し、これにより水中の１ミクロン〜１００ミクロンの大きさのゴミや菌などが捕捉される。なお、プレフィルタ４２が活性炭から成る場合は、水に含有するトリハロメタンやシマジンなどの有害有機物、さらにカルキ成分の悪臭物質を除去できる。次に、プレフィルタ４２で濾過された水は第１の配管４５を通じてイオン除去装置４４に流入する。そして、イオン除去装置４４から放出されたイオン物質を殆ど含まない水は第１の電磁弁４７のＩＮ側からＯＵＴ１側を抜けてミネラル成分除放装置４６に流入する。この後で、ミネラル成分除放装置４６ではイオン除去された水にカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオンなどのミネラル成分をそれぞれ添加し、所定のミネラル成分の濃度となるようにする。そして、ミネラル成分除放装置４６で生成されたミネラル水は第３の配管４９を通じて浄水器本体４１の外部に放出される。
【００４０】
次に、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニング動作について説明する。この動作では、切り替えスイッチ５１の設定により電圧供給切り替え回路５０を動作させ、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらの極板を短絡する。このとき、第１の電磁弁４７はＯＮ状態である。そして、水はプレフィルタ４２から第１の配管４５を通じてイオン除去装置４４に流入する。この後で、イオン除去装置４４から放出する各極板から脱離されたイオン物質を含む水は第１の電磁弁４７のＩＮ側からＯＵＴ２側を抜け、第２の配管４８を通じて浄水器本体４１の外部に排出される。
【００４１】
また、イオン除去装置４４をミネラル水生成器本体４１へ着脱自在に装着させ、この着脱動作に連動して水中のイオン物質の除去動作や正負の極板のクリーニング動作を実行させるように構成しても良い。
【００４２】
以上のように、ミネラル水生成器本体４１にイオン除去装置４４を設けて水中のイオン物質を除去し、その後でイオン除去された水にミネラル成分を所定量だけ添加させるように構成したことにより、美味しい水を生成する浄水器を提供できる。また、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニング手段を付加することで、イオン除去能力の向上を実現できる。
【００４３】
実施の形態４．
図１２は、この発明のイオン除去装置を洗濯機に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図１２において、実施の形態１乃至実施の形態３と同一の符号は同一または相当部分を示す。５２は実施の形態１で開示したイオン除去装置４４を格納する洗濯機のトップカバー、５３はトップカバー５２内に格納されるイオン除去装置４４の下部に接続される第４の配管、５４はイオン除去装置４４の上部に接続される第５の配管であってその配管５４の先端部に第２の電磁弁５５のＩＮ側が接続する。そして、第２の電磁弁５５のＯＵＴ１側に第６の配管５６が接続され、さらにその電磁弁５５のＯＵＴ２側に第７の配管５７が接続される。ここで、第６の配管５６の先端部はトップカバー５２の下部を貫通して洗濯兼脱水槽（図示なし）側に延びている。また、第７の配管５７の先端部は洗濯機本体（図示なし）の外部に延設される。
【００４４】
次に、洗濯機にイオン除去装置４４を組み込んだ場合の水中のイオン除去の動作について図１２を併用して説明する。洗濯機の電源スイッチ（図示なし）をＯＮさせて、イオン除去装置４４の各極板に直流電圧が印加するように設定しておく。このとき、第２の電磁弁５５はＯＦＦ状態である。そして、水道水は開弁状態である洗濯機用給水弁（図示なし）から第４の配管５３を通じてイオン除去装置４４に流入される。したがって、水中のイオン物質であるカルシウムやマグネシウムなどが殆ど除去される。この後で、イオン物質を含まない水が第５の配管５４を通じて第２の電磁弁５５のＩＮ側からＯＵＴ１側を抜け、第６の配管５６を介して洗濯兼脱水槽側に流入される。これにより、洗濯兼脱水槽内でその水を使用して洗濯物を洗った場合に、洗剤に含まれる界面活性剤の効力は低下することがなく洗浄効率が向上する。
【００４５】
次に、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニングの動作について説明する。バックカバー５２に設けられたクリーニング用スイッチ（図示なし）をＯＮさせて、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらの極板を短絡するように設定しておく。このとき、第２の電磁弁５５はＯＮ状態である。そして、水道水は開弁状態である洗濯機用給水弁から第４の配管５３を通じてイオン除去装置４４に流入される。この後で、イオン除去装置４４を構成する各極板から脱離されたイオン物質を含む水は第５の配管５４を通じて第２の電磁弁５５のＩＮ側からＯＵＴ２側を抜け、第７の配管５７を介して洗濯機本体の外部に排出される。
【００４６】
また、イオン除去装置４４を前述のようにトップカバー５２内に格納し、即ち据え付け状態として水道水のイオン物質の除去動作や各極板のクリーニングの動作を実行させる他に、イオン除去装置４４をトップカバー５２へ着脱自在に装着させ、この着脱動作に連動して水中のイオン物質の除去動作や正負の極板のクリーニング動作を実行させるように構成しても良い。
【００４７】
以上のように、洗濯機本体にイオン除去装置４４を組み込んでイオン物質を殆ど含まない水を生成し、その水で洗濯物を洗った場合に洗剤に含まれる界面活性剤の効力を低下することがなく洗濯物に対しての洗浄効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、実施の形態１で開示したイオン除去装置を加湿器、ミネラル水生成器、洗濯機の電気機器に使用する他に、例えば食器洗浄器や浄水器の給水経路に設けて極板間に直流電圧を印加したり、あるいは極板間を短絡するように構成しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５０】
この発明に係わるイオン除去装置は、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との接触面に金、白金、パラジウム、粉末活性炭のいずれかをコーティング処理したので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができ、例えば加湿器の水タンクの下部に設けられるキャップ内にイオン除去装置を格納し、この水タンクを加湿器本体に装着したことで水中のイオン物質を効率良く除去することができる。また、加湿器本体から水タンク取り外した後でキャップ内のイオン除去装置を水洗浄することにより、各極板に吸着されているイオン物質が脱離してクリーニング動作を実行できる。
【００５１】
また、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との非接触状態である個所に導電性樹脂を充填したので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができる。
【００５２】
また、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正側および負側の集電極をそれぞれ前記正負の多孔質極板に押し付ける押しバネを備えたので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るイオン除去時の平板型のイオン除去装置を示す断面図である。
【図２】 実施の形態１に係る電極クリーニング時の平板型のイオン除去装置を示す断面図である。
【図３】 実施の形態１に係るイオン除去装置の要部の断面図である。
【図４】 実施の形態１に係るイオン除去時の平板型積層方式のイオン除去装置を示す断面図である。
【図５】 実施の形態１に係る他のイオン除去装置を示す断面図である。
【図６】 実施の形態１に係る円筒形状のイオン除去装置を示す断面図である。
【図７】 実施の形態２に係るイオン除去装置付き加湿器を示す断面図である。
【図８】 実施の形態２に係る加湿器用水タンクのキャップ内部の断面図である。
【図９】 実施の形態２に係る水タンクのキャップ部に設けられる一構成部品の要部の断面図である。
【図１０】 実施の形態２に係る水タンクのキャップ部に構成部品が装着される状態を示す断面図である。
【図１１】 実施の形態３に係るイオン除去装置付きミネラル水生成器を示す断面図である。
【図１２】 実施の形態４に係るイオン除去装置付き洗濯機のバックパネル内部を示す構成図である。
【図１３】 従来のイオン除去装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ケース、２ 水入り口部、３ 水出口部、４ 廃液出口部、５ 負側集電極、６ 負極リード線、７ 正側集電極、８ 正極リード線、９ 帯状のカチオン交換膜、１０ 帯状のアニオン交換膜、１１ 支持部材、１２ 廃液タンク、１３ 負極板、１４ 正極板、１５ 絶縁スペーサ、１６ 短絡スイッチ、１７押しバネ、１８ 封止板、１９ 加湿機本体、２０ 水タンク、２１ キャップ、２２ リード線収納ホルダー、２３ 電源供給ホルダー、２４ 水受け皿、２５ 給水弁、２６ 蒸発部、２７ 配管、２８ 冷却部、２９ 拡散部材、３０ リード線収納ホルダー用電極部、３１ 電源供給ホルダー用電極部、３４ 第１の負電極、３５ 第１の 正電極、３６ スイッチ部、３７ 第２の負電極、３８ 第２の正電極、３９ 押し棒、４０ クリーニング用アダプター、４１ミネラル水生成器、４２ プレフィルタ、４３ 入水管、４４ イオン除去装置、４５ 第１の配管、４６ ミネラル成分除放装置、４７ 第１の電磁弁、４８ 第２の電磁弁、４９ 第３の配管、５０ 電圧供給切り替え回路、５１ 切り替えスイッチ、５２ トップカバー、５３ 第４の配管、５４ 第５の配管、５５ 第２の電磁弁、５６ 第６の配管、５７ 第７の配管。
【発明の属する技術分野】
この発明は、水中のイオン物質を静電力を利用して除去するイオン除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加湿器、洗濯機、食器洗浄器、浄水器などの電気機器には水道水や井戸水さらには雨水が使用されている。これらの水中にはカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオン、塩素イオンなどの陰イオン、電荷をもつシリカなどがそれぞれ含まれている。これにより、加湿器では陽イオンやシリカが水蒸気発生部にスケールとして固着されるため、水蒸気の発生量は少なくなって加湿能力が低下する。さらに、カルシウムやマグネシウムなどのスケールが水蒸気発生部から放出されて室内に飛散し、室内が白粉で汚染されるという不具合を生じる。
【０００３】
また、洗濯機においては水中のイオン物質が洗剤の界面活性剤の効力を低下させ、これによって洗濯物の洗浄効率が低くなるという問題が生じる。
さらに、食器洗浄器においては洗浄後の食器に付着した水分が乾燥し、食器の表面に前述のイオン物質などがスケールとして固着されるので不衛生となることがある。また、ミネラル水生成器の場合はイオンのバランスが美味しさに影響していることから、イオン物質量を制御する機構を備えることが望ましい。
【０００４】
こうした前述の問題点を解決するために、イオン交換膜あるいはイオン交換樹脂を使用した電気透析法のイオン除去装置により、水中のイオン物質を除去することができる。図１３は、例えば特開平７−３０１４４１号公報に開示された加湿機の水経路に配設されるイオン交換膜の電気透析法のイオン除去装置を示す断面図である。
【０００５】
図１３において、１は直方体形状のケース、２はケース１の一側に形成する水入口部、３はケース１の他側に形成する水出口部、４は水出口部３の上方及び下方にそれぞれ形成する廃液出口部、５はケース１内の上部であってその長手方向に配設される平板状の負側集電極、６は負側集電極５の上部に接続する負極リード線、７はケース内１の下部であってその長手方向に配設される平板状の正側集電極、８は正側集電極７の下部に接続する正極リード線、９はこれらの集電極の間であって負側集電極５の近傍の位置に設けられる帯状のカチオン交換膜、１０はこれらの集電極の間であって正側集電極７の近傍の位置に設けられる帯状のアニオン交換膜である。なお、双方の交換膜は平板状の電極に対して平行状態となるように配置される。１１はケース１内の両側に配置して双方の交換膜の両端部と接触し、この交換膜を支持する通水性を有する支持部材である。１２はこうした構成を有するイオン除去装置と連結される廃液タンクである。
【０００６】
次に、こうした構成を有する電気透析法のイオン除去装置の動作について、図１３を併用して説明する。ケース１の水入り口部２から水を流入させた状態で、負側集電極５と正側集電極６との間に所定の直流電圧を印加する。これにより、水中の陽イオン物質は負側集電極５に、陰イオン物質は正側集電極７にそれぞれ静電力作用で吸引される。そして、陽イオン物質のみを通過させる機能を有するカチオン交換膜９と陰イオン物質のみを通過させる機能を有するアニオン交換膜１０との間を流れる一部の陽イオン物質はカチオン交換膜９を通過して負側集電極５に吸引される。また、その個所の一部の負イオン物質はアニオン交換膜１０を通過して正側集電極６に吸引される。したがって、カチオン交換膜９とアニオン交換膜１０との間に存在する水中のイオン物質は殆ど除去される。このような動作によってイオン除去された水は、水出口部３を通って加湿機の貯水タンク（図示なし）に貯蔵される。一方、集電極と交換膜との間を流れる水中にはイオン物質が濃縮された状態で存在し、濃縮状態のイオン溶液は廃液出口部４を通じて廃液タンク１０に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気透析法のイオン除去装置は、前述のように水中のイオン物質を集電極に吸引させてスケールなどの不純物を除去している。しかし、集電極と交換膜との間を流れる濃縮されたイオン溶液を廃液タンクに溜め、使用者はそのタンクに溜まったイオン溶液を毎回捨てるというメンテ作業に煩わしさを生じる問題点があった。
【０００８】
この発明は、水中のイオン物質をイオン除去装置で除去してスケールの発生を防止すると共に、電極に堆積したイオン物質を定期的に脱離させる脱離手段を付加して水中のイオン除去能力の向上を維持することを目的としたものである。また、脱離されたイオン物質を含む水の排出作業が非常に簡便であるという利点がある。
【０００９】
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るイオン除去装置は、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、正負の多孔質極板における正側および負側の集電極との接触面に金、白金、パラジウム、粉末活性炭のいずれかをコーティング処理したものである。
【００１０】
また、正負の多孔質極板における正側および負側の集電極との非接触状態である個所に導電性樹脂を充填したものである。
【００１１】
また、正側および負側の集電極をそれぞれ前記正負の多孔質極板に押し付ける押しバネを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１と図２は、この発明に係るイオン除去装置における実施の形態を示す断面図である。図１と図２において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１３はケース１内の上部に配設される平板状の負側集電極５の下面と接触するように設けられる負極板、１４はケース１内の下部に配設される平板状の正側集電極７の上面と接触するように設けられる正極板である。負極板１３および正極板１４は例えば厚さが数１００μｍであって、通液性を有する多孔質形状であることが好ましい。
【００１４】
また、負極板１３と正極板１４の電極材料は例えば活性炭繊維、多孔質の金属、多孔質の導電性高分子、活性炭あるいは金属の微粒子を多孔質の支持体に担持させた部材の何れかの導電体を使用しても良い。その他の電極材料として、チタン酸バリウムあるいはチタン酸ジルコン酸鉛などの多孔質の誘電体、誘電体の微粒子を多孔質の支持体に担持させた部材の何れかの誘電体を用いても良い。１５は負極板１３と正極板１４との隙間に配置される絶縁スペーサ、１６は負極板１３と正極板１４とを短絡するスイッチである。なお、負極板１３や正極板１４が導電体の場合はそれぞれの集電極を取り除いて負極リード線６、正極リード線８を各極板へ直に接続するように構成しても良い。さらに、双方の極板材料が誘電体の場合は極板間に絶縁性スペーサ１５を設けなくても良い。
【００１５】
また、負側集電極５と例えば活性炭繊維から成る負極板１３との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高める目的で、図３（ａ）の要部の拡大図に示すように負極板１３の活性炭繊維の表面に予め金、白金、パラジウム、粉末活性炭（図中のＡ部）などの何れかをコーティング処理する。これにより、活性炭繊維の表面の孔部がそれらの導電性物質で埋められ、電気的なブリッジ効果で接触抵抗が小さくなると推測する。また、図３（ｂ）に示すように負側集電極５と活性炭繊維の負極板１３とが非接触状態である個所に導電性樹脂を充填し、接触抵抗を小さくするように工夫しても良い。さらに、図３（ｃ）に示すように負極板１３が例えば多孔質の金属の場合、負側集電極５の上部に押しバネ１７を設けて所定のバネ力（荷重）でその集電極を極板側に押しつけ、接触抵抗を小さくするように工夫しても良い。こうした構成は、正側集電極７や正極板１４側でも適用する。
【００１６】
次に、こうした構成をもつ水中のイオン除去装置の動作について、図１を併用して説明する。水はケース１の一側に設けられる水入り口部２を通って支持部材１１を通過した後で、直流電圧が印加される例えば活性炭繊維から成る負極板１３や正極板１４を貫通して流れていく。このとき、負極板１３には負電荷が蓄積し、この負電荷の静電力作用によって水中の陽イオン物質が負極板１３側に吸引されて吸着する。さらに、正極板１４には正電荷が蓄積し、この正電荷の静電力作用によって水中の陰イオン物質が正極板１４側に吸引されて吸着する。この後で、陽イオン物質や陰イオン物質が殆ど含んでいない水はケース１の他側に設けられる支持部材１１を通過して水出口部３から放出される。
【００１７】
ここで、負極板１３と正極板１４との間に印加する直流電圧は予め一定電圧に設定する他に、ケース１の水出口部３にイオン検出器を設けて（図示なし）水のイオン濃度を検出し、その検出量に基づいて直流電圧の大きさを決定しても良い。なお、直流電圧の上限値は極板間で水の電気分解による爆発性の水素や酸素が発生することを抑制したり、水中の塩素が酸化されて有害な次亜塩素酸ナトリウムが生成されないように数ボルトに設定することが好ましい。
【００１８】
次に、負極板１３や正極板１４のクリーニング動作、即ち各極板に吸引して堆積されるイオン物質の脱離動作について、図２に示すイオン除去装置の断面図を併用して説明する。この動作では、極板間に直流電圧を印加する印加動作を停止させ、これと同時に集電極を介して極板と接続されるスイッチ１６をＯＮ状態とする。これにより、各極板に蓄積する電荷（電気量）は消失される。このような状態において、ケース１の水入り口部２から水を流入した場合に各極板に堆積しているイオン物質が水の流れの勢いで容易に脱離し、それが水出口部３を通って流れ出す。このとき、各極板に電荷が蓄積されていないのでクリーニング時に使用される水に含まれるイオン物質は、その極板側に吸引されて吸着することはない。
【００１９】
また、各極板のクリーニング動作を実行させるタイミングについて、以下に述べる。ケース１の水出口部３にイオン検出器を設け（図示なし）、この検出器からの検出量が所定値に至ったときに水中のイオン濃度が高くなってスケールなどの不純物が増え、各極板のイオン除去性能は低下したと判断する。そして、その判断結果を基に使用者にクリーニング作業を促すような報知動作を実行させる。さらに、他のクリーニング動作の実行タイミングとしてイオン除去能力に対する各極板の処理水量を予め推測し、この後で流量と処理時間とを検出してそれらの積が処理水量に至った場合に各極板のクリーニング動作の報知を実行させるように構成しても良い。
【００２０】
また、水中のイオン除去の処理量をアップさせるために、図４に示すような電極積層構造のイオン除去装置が提案される。図４において、ケース１内の上部から下部に跨って負側集電極５と正側集電極７とを互い違いに積層されるように複数枚配置する。そして、集電極間に負極板１３と正極板１４とを配設し、それらの極板に蓄積される電荷が積層するように構成しても良い。
【００２１】
また、イオン除去装置を構成する各集電極や各極板は、図５に示すように水流に対して対向させるように配置しても良い。こうした電極の配置構成の場合は、集電極を通水性を有するようにメッシュ状に形成する。これにより、水はケース１の入り口部２から一方の支持部材１１を通り、さらに負側集電極５から負極板１３を通過していく。この後で、その水は絶縁スペーサ１５から正極板１４を通り、さらに正側集電極７から水出口部３を通過していく。
【００２２】
また、図６の斜視図に示すようにイオン除去装置は円筒形状の負極板１３や正極板１４で構成され、負極板１３の片側周縁部に負側集電極５を設け、正極板１４の片側周縁部に正側集電極７を設けるようにしても良い。ここでは、ケース１を円形状としてその両側に水入り口部２を設け、その下部に水出口部３を設けるように構成する。さらに、ケース１の上部に水入り口部２から流入した水がイオン除去装置を通過して上方に噴出すことを抑えるために封止板１８を設けた。また、各極板が導電体の場合は極板間に短絡防止用の絶縁スペーサ１５を設ける。このように構成されたイオン除去装置は、水が各極板の外周部から内周部へと向かって通過していき、この過程で水中のイオン物質が除去される。そして、イオン物質が除去された水はケース１の水出口部３を通って外部に排出される。
【００２３】
以上のように、負極板１３と正極板１４との間に直流電圧を印加し、かつそれらの極板を短絡するように構成したことにより、水中のイオン物質を効率良く除去すると共に各極板のクリーニング動作を実行させてイオン除去能力の向上を維持するイオン除去装置を提供できる。
【００２４】
実施の形態２．
図７は、この発明のイオン除去装置を例えばスチーム式加湿器に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図７において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１９は加湿器本体、２０は加湿器本体１９内に配設する水タンク、２１は水タンク２０の下部に着脱自在に取り付けられるキャップであって、キャップ２１の内部には実施の形態１で開示した円筒形状のイオン除去装置（図示なし）が格納する。２２はキャップ２１の側面部に設けられるＬ字状のリード線収納ホルダーであり、その収納ホルダー２２の内部にはイオン除去装置を構成する各集電極から引き出される複数のリード線が収容される。
【００２５】
２３はＬ字状のリード線収納ホルダー２２と対向した状態で接続する電源供給ホルダーである。２４は水タンク１９内の水をキャップ２１の底部に突出した状態で固着される給水弁２５を通じて受け入れる水受け皿である。２６は水受け皿２４内の水を配管２７を通じて導入し、その水を加熱器（図示なし）によって加熱蒸発させる蒸発部である。２８は蒸発部２６から発生した水蒸気を冷却する冷却部、２９は冷却部２８によって冷却された水蒸気を外部へ勢い良く拡散させる拡散部材である。
【００２６】
また、図８は水タンク２０の下部に取り付けられるキャップ２１近傍の拡大断面図である。図８において、３０はリード線収納ホルダー２２の先端部に配置されるリード線収納ホルダー用電極部であり、その収納ホルダー用電極部３０にはイオン除去装置を構成する各集電極から引き出される負極リード線６や正極リード線８が接続される。３１は電源供給ホルダー２３の先端部に配置される電源供給ホルダー用電極部であって、収納ホルダー用電極部３０と対向した配置構成となっている。なお、電源供給ホルダー用電極部３１から負極電源リード線３２や正極電源リード線３３が引き出される。
【００２７】
また、図９（ａ）はリード線収納ホルダー用電極部３０近傍の内部構造を示す図である。図９（ａ）において、３４はリード線収納ホルダー用電極部３０の先端部の一側に固着される第１の負電極であって、その負電極３４から負極電源リード線６が引き出される。３５はリード線収納ホルダー用電極部３０の先端部の他側に固着される第１の正電極であって、その正電極３５から正極リード線８が引き出される。そして、第１の負電極３４と第１の正電極３５との間に空隙部（図中のＡ部）を形成させる。３６は負極リード線６と正極リード線８とを短絡あるいは開放させる押し方式のスイッチ部である。そのスイッチ部３６は板状の開閉接点３６ａ、開閉接点３６ａにバネ力を付与するコイルバネ３６ｂ、コイルバネ３６ｂを保持するストッパ３６ｃから成る。
【００２８】
また、図９（ｂ）は電源供給ホルダー用電極部３１近傍の内部構造を示す図である。図９（ｂ）において、３７は電源供給ホルダー用電極部３１の先端部の一側に固着される第２の負電極であって、その負電極３７から負極電源リード線３２が引き出される。３８は電源供給ホルダー用電極部３１の先端部の他側に固着される第２の正電極であって、その正電極３８から正極電源リード線３３が引き出される。３９は第２の負電極３７と第２の正電極３８との間に突出された状態で形成する押し棒である。その押し棒３９は、リード線収納ホルダー用電極部３０の先端部に形成する空隙部を貫通してコイルバネ３６ｂのバネ力が付与されている板状の開閉接点３６ａを押すような仕組みとなっている。これにより、開閉接点３６ａはＯＮ状態からＯＦＦ状態となる。
【００２９】
次に、こうした構成を有する円筒形状のイオン除去装置を加湿器本体に組み込んだ場合の水中のイオン除去動作について、図８を併用して説明する。図８において、水が収容されている水タンク２０を加湿機本体に装着した場合に、キャップ２１の底部に配設される給水弁２５の一部（図８中のＡ部）が水受け皿２４の押し部材（図８中のＢ部）で押される。このときに、水タンク２０内の水がイオン除去装置を構成する積層状態であって円筒形状の各極板の外周部を通過して内周部へと流れる。そして、水が開弁状態の給水弁２５を通じて水受け皿２４に流入される。
【００３０】
これと同時に、キャップ２１の側面部に設けられるリード線収納ホルダー２２の先端部のリード線収納ホルダー用電極３０と電源供給ホルダー２３の先端部の電源供給ホルダー用電極部３１とが接続され、かつリード線収納ホルダー２２内に設けられたスイッチ部３６がＯＦＦ状態となる。したがって、直流電圧が電源供給ホルダー２３からリード線収納ホルダー２２を介してイオン除去装置の各極板に印加される。これにより、水タンク２０から流出された水中のイオン物質が各極板に吸引されて吸着し、イオン物質を殆ど含まない水が水受け皿２４に導かれる。そして、水受け皿２４内の水は所定の動作経路で気化状態となって外部へ拡散される。
【００３１】
次に、イオン除去装置の各極板のクリーニング動作について以下に述べる。加湿器本体１９から水タンク２０を取り外した場合は、キャップ２１の底部に設けられる給水弁２５の一部（図８中のＡ部）が水受け皿２４の押し部材（図８中のＢ部）から離れて非接触状態となるので、その給水弁２５は閉弁状態となる。これと同時に、リード線収納ホルダー２２と電源供給ホルダー２３とは非接続状態となり、かつリード線収納ホルダー２１内に設けられたスイッチ部３６がＯＮ状態となる。これにより、イオン除去装置の各極板に直流電圧が印加されず、負極板１３と正極板１４とが短絡状態となる。
【００３２】
この後で水タンク２０からキャップ２１を取り外し、図１０の断面図に示すようにキャップ２１の底部に設けられる給水弁２５の外周部と係示するようにクリーニング用アダプター４０を装着する。クリーニング用アダプター４０は給水弁２５の外周部と係止するリング状の支持部材４０ａと、その支持部材４０ａの内周面に形成されるＬ字状の押し部材４０ｂから構成する。
【００３３】
そして、キャップ２１にクリーニング用アダプター４０を装着した場合、給水弁２５の一部（図１０中のＡ部）がそのアダプター４０のＬ字状の押し部材４０ｂで押されるので、給水弁２５は開弁状態となる。次に、例えば水道水をケース１の入り口部２を通じて円筒形状の各極板の外周部から内周部へと流入させ、内周部から出た水を開弁状態の給水弁２５を通過させて外部に排出する。この過程で、各極板に吸着されているイオン物質は水道水の流れによって容易に脱離されることになる。
【００３４】
また、イオン除去装置はキャップ２１の内部に格納させる他に水受け皿２４の内部に設けたり、水受け皿２４と蒸発部２６との間に介在する配管２７の内部に設けるようにしても良い。
【００３５】
また、前述のイオン除去装置は水を加熱器で加熱蒸発させる方式を有する加湿機へ組み込む他に、例えば水を超音波素子で微細なミストに生成して噴霧させる方式あるいは水を空気流で気化させる方式を有する加湿器へ組み込むようにしても良い。
【００３６】
以上のように、水タンク２０の下部に設けられるキャップ２１内にイオン除去装置を格納し、この水タンク２０を加湿器本体に装着したことにより水中のイオン物質を効率良く除去することができる。また、加湿器本体１９から水タンク２０取り外した後でキャップ２１内のイオン除去装置を水洗浄することにより、各極板に吸着されているイオン物質が容易に脱離されてクリーニング動作を実行できる。
【００３７】
実施の形態３
図１１は、この発明のイオン除去装置をミネラル水生成器に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図１１において、実施の形態１および実施の形態２と同一の符号は同一または相当部分を示す。４１はミネラル水生成器本体、４２はミネラル水生成器本体４１内の下方に配設して入水管４３から流入された水中の粗ゴミを捕捉するプレフィルタであって、例えば活性炭粒子あるいは中空糸膜などから構成される。４４はプレフィルタ４２の上部に配置される実施の形態１で開示した例えば積層方式の平板型イオン除去装置あるいは円筒形状のイオン除去装置、４５はプレフィルタ４２とイオン除去装置４４とを接続する第１の配管、４６はイオン除去装置４４の上部に配置されるミネラル成分除放装置、４７はイオン除去装置４４とミネラル成分除放装置４６との間に配設する第１の電磁弁、４８は第１の電磁弁４７の出力部から延設される第２の配管、４９はミネラル成分除放装置４６の上部に接続される第３の配管である。
【００３８】
なお、ミネラル成分除放装置４６内には麦飯石が充填され、水量の増大に伴ってカルシウム、マグネシウム、ナトリウムなどのイオン物質の溶出量が増えるものである。５０はイオン除去装置４４を構成する極板間に直流電圧を印加したり又は極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらを短絡するように構成された電圧供給切り替え回路である。なお、電圧供給切り替え回路５０の動作内容は切替えスイッチ５１で設定される。
【００３９】
次に、ミネラル水生成器の動作について図１１を併用して説明する。この動作において、切り替えスイッチ５１の設定により電圧供給切り替え回路５０を動作させ、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加する。このとき、第１の電磁弁４７はＯＦＦ状態である。そして、水は入水管４３から流入してプレフィルタ４２を通過し、これにより水中の１ミクロン〜１００ミクロンの大きさのゴミや菌などが捕捉される。なお、プレフィルタ４２が活性炭から成る場合は、水に含有するトリハロメタンやシマジンなどの有害有機物、さらにカルキ成分の悪臭物質を除去できる。次に、プレフィルタ４２で濾過された水は第１の配管４５を通じてイオン除去装置４４に流入する。そして、イオン除去装置４４から放出されたイオン物質を殆ど含まない水は第１の電磁弁４７のＩＮ側からＯＵＴ１側を抜けてミネラル成分除放装置４６に流入する。この後で、ミネラル成分除放装置４６ではイオン除去された水にカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオンなどのミネラル成分をそれぞれ添加し、所定のミネラル成分の濃度となるようにする。そして、ミネラル成分除放装置４６で生成されたミネラル水は第３の配管４９を通じて浄水器本体４１の外部に放出される。
【００４０】
次に、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニング動作について説明する。この動作では、切り替えスイッチ５１の設定により電圧供給切り替え回路５０を動作させ、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらの極板を短絡する。このとき、第１の電磁弁４７はＯＮ状態である。そして、水はプレフィルタ４２から第１の配管４５を通じてイオン除去装置４４に流入する。この後で、イオン除去装置４４から放出する各極板から脱離されたイオン物質を含む水は第１の電磁弁４７のＩＮ側からＯＵＴ２側を抜け、第２の配管４８を通じて浄水器本体４１の外部に排出される。
【００４１】
また、イオン除去装置４４をミネラル水生成器本体４１へ着脱自在に装着させ、この着脱動作に連動して水中のイオン物質の除去動作や正負の極板のクリーニング動作を実行させるように構成しても良い。
【００４２】
以上のように、ミネラル水生成器本体４１にイオン除去装置４４を設けて水中のイオン物質を除去し、その後でイオン除去された水にミネラル成分を所定量だけ添加させるように構成したことにより、美味しい水を生成する浄水器を提供できる。また、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニング手段を付加することで、イオン除去能力の向上を実現できる。
【００４３】
実施の形態４．
図１２は、この発明のイオン除去装置を洗濯機に組み込んだ場合における実施の形態を示す断面図である。図１２において、実施の形態１乃至実施の形態３と同一の符号は同一または相当部分を示す。５２は実施の形態１で開示したイオン除去装置４４を格納する洗濯機のトップカバー、５３はトップカバー５２内に格納されるイオン除去装置４４の下部に接続される第４の配管、５４はイオン除去装置４４の上部に接続される第５の配管であってその配管５４の先端部に第２の電磁弁５５のＩＮ側が接続する。そして、第２の電磁弁５５のＯＵＴ１側に第６の配管５６が接続され、さらにその電磁弁５５のＯＵＴ２側に第７の配管５７が接続される。ここで、第６の配管５６の先端部はトップカバー５２の下部を貫通して洗濯兼脱水槽（図示なし）側に延びている。また、第７の配管５７の先端部は洗濯機本体（図示なし）の外部に延設される。
【００４４】
次に、洗濯機にイオン除去装置４４を組み込んだ場合の水中のイオン除去の動作について図１２を併用して説明する。洗濯機の電源スイッチ（図示なし）をＯＮさせて、イオン除去装置４４の各極板に直流電圧が印加するように設定しておく。このとき、第２の電磁弁５５はＯＦＦ状態である。そして、水道水は開弁状態である洗濯機用給水弁（図示なし）から第４の配管５３を通じてイオン除去装置４４に流入される。したがって、水中のイオン物質であるカルシウムやマグネシウムなどが殆ど除去される。この後で、イオン物質を含まない水が第５の配管５４を通じて第２の電磁弁５５のＩＮ側からＯＵＴ１側を抜け、第６の配管５６を介して洗濯兼脱水槽側に流入される。これにより、洗濯兼脱水槽内でその水を使用して洗濯物を洗った場合に、洗剤に含まれる界面活性剤の効力は低下することがなく洗浄効率が向上する。
【００４５】
次に、イオン除去装置４４を構成する各極板のクリーニングの動作について説明する。バックカバー５２に設けられたクリーニング用スイッチ（図示なし）をＯＮさせて、イオン除去装置４４の極板間に直流電圧を印加しない状態でそれらの極板を短絡するように設定しておく。このとき、第２の電磁弁５５はＯＮ状態である。そして、水道水は開弁状態である洗濯機用給水弁から第４の配管５３を通じてイオン除去装置４４に流入される。この後で、イオン除去装置４４を構成する各極板から脱離されたイオン物質を含む水は第５の配管５４を通じて第２の電磁弁５５のＩＮ側からＯＵＴ２側を抜け、第７の配管５７を介して洗濯機本体の外部に排出される。
【００４６】
また、イオン除去装置４４を前述のようにトップカバー５２内に格納し、即ち据え付け状態として水道水のイオン物質の除去動作や各極板のクリーニングの動作を実行させる他に、イオン除去装置４４をトップカバー５２へ着脱自在に装着させ、この着脱動作に連動して水中のイオン物質の除去動作や正負の極板のクリーニング動作を実行させるように構成しても良い。
【００４７】
以上のように、洗濯機本体にイオン除去装置４４を組み込んでイオン物質を殆ど含まない水を生成し、その水で洗濯物を洗った場合に洗剤に含まれる界面活性剤の効力を低下することがなく洗濯物に対しての洗浄効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、実施の形態１で開示したイオン除去装置を加湿器、ミネラル水生成器、洗濯機の電気機器に使用する他に、例えば食器洗浄器や浄水器の給水経路に設けて極板間に直流電圧を印加したり、あるいは極板間を短絡するように構成しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５０】
この発明に係わるイオン除去装置は、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との接触面に金、白金、パラジウム、粉末活性炭のいずれかをコーティング処理したので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができ、例えば加湿器の水タンクの下部に設けられるキャップ内にイオン除去装置を格納し、この水タンクを加湿器本体に装着したことで水中のイオン物質を効率良く除去することができる。また、加湿器本体から水タンク取り外した後でキャップ内のイオン除去装置を水洗浄することにより、各極板に吸着されているイオン物質が脱離してクリーニング動作を実行できる。
【００５１】
また、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との非接触状態である個所に導電性樹脂を充填したので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができる。
【００５２】
また、正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正側および負側の集電極をそれぞれ前記正負の多孔質極板に押し付ける押しバネを備えたので、負の集電極と負の極板との接触抵抗および正の集電極と正極板との接触抵抗を出来る限り小さくしてイオン除去性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係るイオン除去時の平板型のイオン除去装置を示す断面図である。
【図２】 実施の形態１に係る電極クリーニング時の平板型のイオン除去装置を示す断面図である。
【図３】 実施の形態１に係るイオン除去装置の要部の断面図である。
【図４】 実施の形態１に係るイオン除去時の平板型積層方式のイオン除去装置を示す断面図である。
【図５】 実施の形態１に係る他のイオン除去装置を示す断面図である。
【図６】 実施の形態１に係る円筒形状のイオン除去装置を示す断面図である。
【図７】 実施の形態２に係るイオン除去装置付き加湿器を示す断面図である。
【図８】 実施の形態２に係る加湿器用水タンクのキャップ内部の断面図である。
【図９】 実施の形態２に係る水タンクのキャップ部に設けられる一構成部品の要部の断面図である。
【図１０】 実施の形態２に係る水タンクのキャップ部に構成部品が装着される状態を示す断面図である。
【図１１】 実施の形態３に係るイオン除去装置付きミネラル水生成器を示す断面図である。
【図１２】 実施の形態４に係るイオン除去装置付き洗濯機のバックパネル内部を示す構成図である。
【図１３】 従来のイオン除去装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ケース、２ 水入り口部、３ 水出口部、４ 廃液出口部、５ 負側集電極、６ 負極リード線、７ 正側集電極、８ 正極リード線、９ 帯状のカチオン交換膜、１０ 帯状のアニオン交換膜、１１ 支持部材、１２ 廃液タンク、１３ 負極板、１４ 正極板、１５ 絶縁スペーサ、１６ 短絡スイッチ、１７押しバネ、１８ 封止板、１９ 加湿機本体、２０ 水タンク、２１ キャップ、２２ リード線収納ホルダー、２３ 電源供給ホルダー、２４ 水受け皿、２５ 給水弁、２６ 蒸発部、２７ 配管、２８ 冷却部、２９ 拡散部材、３０ リード線収納ホルダー用電極部、３１ 電源供給ホルダー用電極部、３４ 第１の負電極、３５ 第１の 正電極、３６ スイッチ部、３７ 第２の負電極、３８ 第２の正電極、３９ 押し棒、４０ クリーニング用アダプター、４１ミネラル水生成器、４２ プレフィルタ、４３ 入水管、４４ イオン除去装置、４５ 第１の配管、４６ ミネラル成分除放装置、４７ 第１の電磁弁、４８ 第２の電磁弁、４９ 第３の配管、５０ 電圧供給切り替え回路、５１ 切り替えスイッチ、５２ トップカバー、５３ 第４の配管、５４ 第５の配管、５５ 第２の電磁弁、５６ 第６の配管、５７ 第７の配管。
Claims (3)
- 正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との接触面に金、白金、パラジウム、粉末活性炭のいずれかをコーティング処理したことを特徴とするイオン除去装置。
- 正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正負の多孔質極板における前記正側および負側の集電極との非接触状態である個所に導電性樹脂を充填したことを特徴とするイオン除去装置。
- 正側および負側の集電極と、この正側および負側の集電極のそれぞれに接触するように設けられ、表面に凹凸部を有する正負の多孔質極板と、この正負の各多孔質極板間を電気的に短絡する短絡手段とを備え、給水経路の途中に配設されるイオン除去装置であって、前記正側および負側の集電極をそれぞれ前記正負の多孔質極板に押し付ける押しバネを備えたことを特徴とするイオン除去装置。
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