JPH11276789A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の洗濯機では困難であったＹシャツ等の
襟、袖に付着した汚れを、面倒な手洗いなどの前処理な
しに落すことができる洗濯機を提供する。 【解決手段】洗濯槽内に給水する給水経路途中に、ナト
リウム型強酸性陽イオン交換樹脂３１を内部に充填した
容器６０を備え、さらに洗濯槽内の回転翼の回転速度を
可変する可変速制御手段を設ける。イオン除去手段によ
る洗濯用水の軟水化で洗剤の化学力を高めるとともに、
可変速制御手段による回転翼の回転速度を高め、これら
の相乗作用で高洗浄力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯に用いる水か
ら硬度成分を除去する手段と洗濯物に機械力を付与する
アクチュエータを可変速に駆動する手段とを搭載した洗
濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機において汚れを除去するために
は、前述の洗剤に含まれる界面活性剤の効果の他に、機
械的な力の効果が必要である。界面活性剤に包まれた汚
れはこの機械力で衣類から剥離させられ、衣類から汚れ
が落ちることになる。この機械力は、洗濯槽の底面に設
置される回転翼を反転回転させて洗濯用水中の衣類を攪
拌することにより、衣類同士が擦れ合う時の摩擦力等の
形で衣類に与えられる。つまり洗濯物に付着した汚れは
洗剤の化学力と洗濯機の機械力の相乗効果で落される。
そして機械力はアクチュエータの駆動速度と時間の積、
回転翼をもつ洗濯機では回転翼の回転速度と時間の積に
ほぼ比例する。◆通常、洗濯機の回転翼は商用電源に接
続される単相誘導電動機で駆動される。この場合回転翼
の回転速度は商用電源周波数と電動機の極数および電動
機の回転軸と回転翼間に挿入される減速機構で決まる。
したがって通常の洗濯機ではこ回転速度は一定であり、
機械力の調整は時間で行われる。この機械力の調整を回
転速度で行うためには、たとえば特開平３−１９８８９
９号公報に記載されるようにＰＷＭ方式インバータ回路
を洗濯機に搭載して、電動機駆動の電源周波数を可変し
て行う。◆上記公報に記載された洗濯機では、洗濯物量
にかかわらず洗濯物に与える機械力を同一とするため
に、洗濯物量によって回転翼の回転速度を制御してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載され
た、回転翼の可変速手段をもつ洗濯機では、洗濯物の汚
れ量によって洗濯物に与える機械力を変えることについ
ては配慮されていない。すなわち汚れの程度に応じて回
転速度を調節することについて配慮していない。換言す
れば、汚れのひどい洗濯物を洗濯する時も、汚れの少な
い洗濯物を洗濯する時も、洗濯物の量が同じであれば洗
濯物に加わる機械力も同じである。従って、汚れの少な
い洗濯物に対して布傷みを少なくして洗濯することや、
汚れのひどい洗濯物の汚れを布傷みをできるだけ少なく
して十分に落とす効果は期待できない。

【０００４】本発明の第１の目的は、面倒な手洗いなど
の前処理なしでも、できるだけ短い時間で高い洗浄効果
を得ることができるとともに、洗濯物の傷みを少なくで
きる洗濯機を提供することにある。◆本発明の第２の目
的は、上記目的を達成した上で、洗濯用水に含まれる陽
イオンを毎分１０Ｌ以上の流量で除去できるイオン除去
手段をコンパクトに備えた洗濯機を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の洗濯機は、洗濯物を収容する洗濯槽
と、該洗濯槽に給水する給水手段と、該洗濯槽内の水を
排水する排水手段と、前記洗濯槽内の洗濯物に機械力を
付与するためのアクチュエータと、該アクチュエータの
駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備えた
洗濯機において、前記給水手段の給水経路途中に、給水
される水の中に含まれるカルシウムイオン及び／又はマ
グネシウムイオンを低減するイオン交換手段を備えると
ともに、前記制御手段として前記アクチュエータの駆動
速度を変える可変速制御手段を備えたものである。◆こ
のとき、アクチュエータを洗濯槽の底部に備えられる回
転翼で構成し、可変速制御手段で回転翼の回転速度を可
変制御するとよい。◆また、洗濯物の量と独立して回転
速度を選択できる手段を設け、該手段での選択結果に基
づいて可変速制御手段でアクチュエータの駆動速度又は
回転翼の回転速度を変えるとよい。◆上記手段によれ
ば、汚れの程度に応じてアクチュエータの駆動速度を変
えることができるので、洗濯物に機械力を与える時間を
短くすることができる。また、カルシウムイオンやマグ
ネシウムイオンを低減した洗濯水を用いることにより洗
浄効果を向上することができ、機械力を軽減、すなわ
ち、アクチュエータの駆動速度を遅くしても洗浄効果を
維持して洗濯時間の増加を低減できる。◆また上記第２
の目的を達成するために、洗濯機の給水経路の途中にイ
オン交換能を有する素材を収めた容器と、この容器の前
記素材の上側及び下側にそれぞれ第１の空間及び第２の
空間と、前記第１の空間の上部に第３の空間を備え、前
記第３の空間の上部に再生剤を蓄えておく第１の部屋
と、この第１の部屋と前記第３の空間の間に再生剤の流
出を防ぐフィルタを備え、前記第１の空間と第３の空間
とをつなぐ第１の通路と、前記第１の空間から前記第３
の空間へ前記第１の通路を通じて水の流入を阻止する逆
止弁と、前記容器へ給水する第１の給水手段と、前記第
１の部屋に給水する第２の給水手段とを備え、前記第１
の給水手段から前記容器内への給水を行う水の流入口を
前記第２の空間に設け、前記容器から前記外槽／洗濯槽
への水の流出口を前記第１の空間に設け、前記第２の空
間の底部に容器内の残水を排出する排水口と、この排水
口に接続する第２の通路を設け、前記第２の通路の出口
を前記第２の空間の底部より下方に設けた。◆給水は前
記イオン交換能を有する素材を通して行う。給水中は逆
止弁が閉じられているため、水は第３の空間へ流入する
ことはない。イオン交換能を有する素材により洗濯用水
中から、硬度成分としてのカルシウムイオン、マグネシ
ウムイオンという２価の陽イオンが除去され、洗濯槽内
に給水される。結果洗濯のために投入した洗剤中の界面
活性剤の量が洗濯用水中で減少し、洗浄力を低下させる
ことはない。◆さらに上記目的を達成するために本発明
の洗濯機は、三相誘導電動機と、この電動機を可変速駆
動する可変速制御手段と、汚れのひどい洗濯物の洗濯を
指示する高洗浄洗濯ボタンとを設けた。◆高洗浄洗濯ボ
タンが押された場合には、回転翼を回転駆動する三相誘
導電動機は可変速制御手段により、その回転速度が通常
の場合より高速に設定され、洗濯物に与える機械力を高
める。この結果イオン除去手段による洗剤の化学力増加
と高回転速度による機械力増加の相乗効果により、通常
の場合と同じ洗濯時間内で、高い洗浄力を発揮する。そ
して従来洗濯機では困難とされた襟、袖汚れを前洗いな
しに落すことができる。◆最終すすぎの給水時に前記第
２の給水手段から前記第１の部屋へ注水する。注水した
水の一部は再生剤を溶解しながら前記フィルタを通過し
前記第３の空間に溜まる。この時はまだ給水中であり、
逆止弁が閉じられているため、再生剤が溶解した溶液は
第１の空間に流下しない。最終すすぎ工程の給水が停止
すると前記容器内の水は、容器内の水面と第２の通路出
口とのヘッドにより排水口から第２の通路を通り排出さ
れる。そうすると逆止弁が開き、第３の空間内の溶液は
第１の通路から第１の空間に流下し、前記イオン交換能
を有する素材、第２の空間、第２の通路を通り外槽に排
出され、イオン交換能を有する素材の再生が自動的に行
われる。第２の通路出口が第２の空間底部より下方に位
置するため、容器内に流下した溶液の大部分が排出され
る。◆この結果イオン除去手段は次の洗濯においてもイ
オン除去能力を維持する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照し説明する。

【０００７】図１は本発明に係る全自動洗濯機の外観図
であり、図２は図１ＡＡ線に沿う縦断面図である。外装
は、鋼鈑製の外枠１とその上部に取り付けられたトップ
カバー１７等により構成される。水受け槽である外槽４
は、外枠１の上部四隅から吊り棒２及びコイルバネや摺
動リングからなる防振装置３によって外枠１内に吊り下
げ状態に支持され、洗い工程での洗い水及びすすぎ工程
でのすすぎ水（以下、洗濯水と呼ぶ）を溜める。外槽４
内には、ステンレス製の洗濯兼脱水槽５（以下、洗濯槽
と呼ぶ）を回転自在に設ける。洗濯槽５側面には多数の
脱水孔５ａを設け、中央底部には洗濯物に機械力を付与
するためのアクチュエータである回転翼６を回転可能に
設け、上縁部にはバランサー５ｂを設ける。外槽４の底
面には支持板１０が取り付けられており、支持板１０に
は駆動装置が固定されている。

【０００８】駆動装置は、三相誘導電動機７と歯車減速
機構とクラッチ機構及びブレーキ機構を組み合わせた伝
動装置９から構成され、三相誘導電動機７の回転はプー
リ８ａとベルト８ｂで伝動装置９に伝達される。伝動装
置９の出力軸は外槽４の底壁を水密状態に貫通して外槽
４内に突出し、回転翼６及び洗濯槽５と連結されてい
る。駆動装置は、洗い工程及びすすぎ工程時には洗濯槽
５を静止させ、回転翼６を時計方向（正）及び反時計方
向（逆）に回転させる。また脱水工程時には洗濯槽５を
一方向に回転させる。

【０００９】外槽４側面下方には外槽内の水圧を水位セ
ンサ１１に伝達する水位センサチューブ１２が設けてあ
る。また、外槽４底面には洗濯水の排水を行う排水弁１
３が設けてあり、排水弁に接続した排水ホース１６で洗
濯水を洗濯機外に排出する。

【００１０】外枠１の上部にはトップカバー１７が設け
てある。トップカバー１７は、洗濯物を投入する投入口
１７ａとイオン除去手段、水道栓口２６、給水電磁弁等
を収納する後部収納箱１７ｂとマイコン等の電気部品を
収納する前部操作箱１７ｃ等で構成される。投入口１７
ａには蓋１８を設けてある。

【００１１】前部操作箱１７ｃの上面には図３に示す操
作パネル１９ａが取りつけてあり、その下にはマイコン
等を内蔵した制御部１９ｂが設けてある。また前部操作
箱１７ｃ内には、外槽４内の水圧を検出することによ
り、規定水位まで水が溜まったかを判定する水位センサ
１１が設けてある。操作パネル１９ａには、電源スイッ
チ２０、各種表示器２１、各種操作ボタン２２、ブザー
２３等が配置されており、使用者が操作ボタン２２で洗
濯機を操作し、またその動作状態を表示器２１、ブザー
２３で確認できるようになっている。またイオン除去処
理（軟水化）を表示する発光ダイオードからなる軟水化
表示２４とイオン除去手段の再生を催告表示する発光ダ
イオードからなる塩投入表示２５、通常の洗濯工程を指
示する標準洗濯ボタン８０、汚れのひどい洗濯物の洗濯
工程を指示する高洗浄洗濯ボタン８１が設けてある。

【００１２】図４は本実施例の主要構成である洗濯用水
の給水に関わる後部収納箱１７ｂの上蓋をはずした時の
背面部分の平面図（図１中にＢＢ線で示す断面）である
（前面側を省略している）。後部収納箱１７ｂには水道
栓等からのホースが接続される水道栓口２６、これに続
いて給水電磁弁２７及び塩水注水電磁弁６３、円筒容器
６０で構成されるイオン除去手段２８、風呂水を吸水す
る風呂水吸水ポンプ４５、洗濯槽５内に洗濯水を流下さ
せる傾斜流路４６等が収納されている。傾斜流路４６の
上流側には流路４６に開口する部屋Ａ４７、部屋Ｂ４８
が設けられる。給水電磁弁２７の出口はイオン交換手段
２８の入水口２９ａに接続され、塩注水電磁弁６３の出
口はイオン交換手段２８の塩注水口６０ｈに接続され
る。イオン交換手段２８の吐出口２９ｂは部屋Ａ４７に
接続される。

【００１３】図５に本実施例の主要構成であるイオン除
去手段２８の詳細を示す。（ａ）はイオン除去手段２８
の全体斜視図、（ｂ）はその縦断面図である。イオン除
去手段２８は円筒容器６０と蓋６１で構成される。円筒
容器６０は、５つの部屋に分けられる。上から塩投入部
屋６０ａ、塩投入部屋６０ａと塩粒流出防止フィルタ６
０ｇで隔てられた塩水部屋６０ｋ、吐出口２９ｂが設け
られた上部部屋６０ｂ、入水口２９ａと吐出口２９ｂの
間の上下面がメッシュフィルタ２９ｄで区切られた樹脂
部屋２９ｅ、入水口２９ａが設けられた下部部屋６０ｃ
である。入水口２９ａと吐出口２９ｂの間（上部部屋６
０ｂと下部部屋６０ｃの間）の樹脂部屋２９ｅにはナト
リウム型強酸性陽イオン交換樹脂３１（以下、イオン交
換樹脂と呼ぶ）が充填されている。上記イオン交換樹脂
３１は、一般に広く用いられているビーズ状のもののほ
か、繊維状にしたものであってもよい。メッシュフィル
タ２９ｄは、樹脂部屋２９ｅ内への異物の進入や、イオ
ン交換樹脂３１が樹脂部屋２９ｅから流出するのを防止
する。また、イオン交換樹脂３１の上部及び下部に上部
部屋６０ｂと下部部屋６０ｃを設けるのは、イオン交換
樹脂３１層の一部にのみ水が通るのを防止して、イオン
交換樹脂層全体に均一に水を流し、効率よく金属イオン
を吸着するためである。水は入水口２９ａから下部部屋
６０ｃに入り、下部部屋６０ｃを満たした後イオン交換
樹脂３１層内を均一に上昇し、上部部屋６０ｂへ出て上
部部屋６０ｂを満たして吐出口２９ｂから流出する。さ
らに、上部部屋６０ｂはイオン交換樹脂３１層全体に再
生用食塩水が均一に流れるよう、塩水を一時的に溜めて
おくためにも必要である。

【００１４】塩投入部屋６０ａ内には、予め使用者によ
り塩６２が投入されている。投入されている塩の量は、
約１５０ｇである。これは、後で述べるイオン交換樹脂
３１の再生処理１回当たりに必要な塩量２０ｇの７回分
に相当し、使用者は一週間に一度塩６２を投入する必要
がある。塩投入部屋６０ａと塩水部屋６０ｋの間には塩
投入部屋６０ｋの内径とほぼ等しい直径の塩粒流出防止
フィルタ６０ｇが配され、塩粒が塩水部屋６０ｋに流出
するのを防止する。これにより、塩粒流出フィルタ６０
ｇの面積を大きくでき、塩水がフィルタの全面を通り塩
水部屋６０ｋに流下するため、塩水の流量を確保するこ
とができる。塩投入部屋６０ａには、塩注水口６０ｈか
らの塩注水管６０ｉが開口している。塩水部屋６０ｋと
上部部屋６０ｂは隔壁６０ｄで分けられ、隔壁６０ｄに
は塩水が通過する孔６０ｅが設けられている。この孔６
０ｅの下、上部部屋６０ｂ側には逆止弁６０ｆが設けら
れており、洗濯槽５への給水時に逆止弁６０ｆが孔６０
ｅを塞ぎ、上部部屋６０ｂから塩水部屋６０ｋへ水が流
入するのを防止する。下部部屋６０ｃの底面には塩水排
出口２９ｃが後部収納箱１７ｂの底面を貫通して設けら
れており、塩水排出口２９ｃに接続された塩水排出パイ
プ６４は図２に示すように外槽４に接続され、塩水を外
槽内に排出するようになっている。蓋６１の内円周には
凹溝６１ａが設けてあり、上面には空気孔６１ｂが開け
られている。円筒容器６０の上部外円周には凸部６１ｊ
があり、蓋６１は円筒容器６０の凸部６０ｊに凹溝６１
ａが嵌合する形で固定される。蓋６１は後部収納箱１７
ｂの上面より突出するようにしてあり、蓋６１の開閉を
容易に行えるようになっている。また、蓋６１はアクリ
ル樹脂のような透明な部材とし、後述する洗濯毎のイオ
ン交換樹脂の再生処理で消費される塩の残量を容易に確
認できるようにしてある。

【００１５】水道栓からのホースは水道栓口２６に接続
される。水道水は給水電磁弁２７開閉により円筒容器６
０の入水口２９ａに導かれ、下部部屋６０ｃを満たして
からイオン交換樹脂３１を充填した部屋２９ｅを上昇し
ながら通過する。水道水はここで軟水化つまりカルシウ
ム、マグネシウムイオンが除去されて上部部屋６０ｂを
満たし吐出口２９ｂから流出する。そして部屋Ａ４７か
ら傾斜流路４６に流下して外槽４（洗濯槽５）に給水さ
れる。風呂からの水は風呂水給水口４５ａに接続される
ホースで汲み出される。風呂水は、まず水道栓口２６か
らの水道水を給水電磁弁２７を開きイオン除去手段２
８、部屋Ａ４７を通して、その一部を呼び水口４５ｂか
ら風呂水吸水ポンプ４５に呼び水する。その後ポンプモ
ータを回転させて風呂水を風呂水給水口４５ａから自吸
し、吐出口４５ｃから部屋Ｂ４８を介して傾斜流路４６
に導き、ここから洗濯槽５に給水する。

【００１６】円筒容器６０で構成されるイオン除去手段
２８を水道栓口２６が設置される後部収納箱１７ｂに設
置するのは、給水配管長を短くでき、流路損失が削減し
て、流量すなわち給水時間を短縮できるからである。給
水ではイオン交換樹脂３１が充填される部屋２９ｅを水
道水が通過するのでこの樹脂充填の圧力損失が大きい。
この損失を少しでもカバーするため水道栓口から円筒容
器６０に至る配管長は１００ｍｍ以下が望ましい。従来
洗濯機の洗濯給水流量は、水道水圧力にもよるが１０か
ら１５リットル／分であり、これに近い流量を本実施例
で得るためには上述の配慮が必要になる。

【００１７】図６（ａ）はマイクロコンピュータ５０を
中心に構成される洗濯機制御部のブロック図である。マ
イクロコンピュータ５０は、操作ボタン入力回路５１や
水位センサ１１とも接続され使用者のボタン操作、洗濯
槽内の洗濯水水位の情報信号を受ける。マイクロコンピ
ュータ５０からの出力は、駆動回路５２に接続され、風
呂水ポンプ４５、給水電磁弁２７、排水弁１３等に商用
電源を供給して、これらの開閉あるいは回転を制御す
る。また使用者に洗濯機の動作を知らせるため、ブザー
２３や表示器２１などの報知手段にも接続される。電源
回路５３は商用電源を整流平滑してマイクロコンピュー
タ５０に必要な直流電源を作る。５４は点灯して軟水処
理を表示する発光ダイオードである。発光ダイオード５
４は前部操作箱１７ｃに装着され、イオン交換樹脂への
通水時に点灯して、軟水化処理中であることを軟水化表
示２４で使用者に知らせる。また５５は、点灯して塩投
入を表示する発光ダイオードである。発光ダイオード５
５は前部操作箱１７ｃに装着され、イオン除去手段への
塩投入が必要な時に点灯して、塩投入を塩投入表示２５
で使用者に知らせる。

【００１８】コンバータ回路７１は商用電源を整流平滑
して直流電源を作成し、インバータ回路７２はこの直流
電源から３相交流電源を作成し、三相誘導電動機７に３
相交流を供給する。インバータ回路７２はＩＧＢＴモジ
ュール７３とＰＷＭ信号回路７４とからなり、ＩＧＢＴ
のゲート端子にＰＷＭ信号を印加して直流電源をチョッ
ピングして三相誘導電動機７の各ＵＶＷ巻き線に３相交
流電流を供給する。またＰＷＭ信号回路７４はマイクロ
コンピュータ５０に接続され、マイクロコンピュータか
らの指示で三相誘導電動機に供給する三相交流の周波数
および電圧あるい各ＵＶＷ相の位相関係を決定するＰＷ
Ｍ信号を作成する。図６（ｂ）にインバータ回路７２周
辺の詳細を示す。ＵＶＷ相がこの順に１２０度の位相関
係であれば、三相誘導電動機７は時計方向に回転し、た
とえば先述とＵＶ相を逆にする位相関係では半時計方向
に逆転する。

【００１９】次に本実施例によるイオン除去手段２８の
動作を説明する。

【００２０】まず、洗濯水に含まれるカルシウム、マグ
ネシウム等の陽イオンと洗浄効果との関係について説明
する。

【００２１】洗濯機で洗濯に使用される洗濯用水は、水
道水に代表される水源からホース等で直接洗濯機に供給
され、使用者の操作で洗濯機内の洗濯槽に給水されて、
衣類の洗濯に用いられている。

【００２２】しかし、例えば水道水中には雑菌の殺菌を
目的とした次亜塩素酸イオン等の陰イオン、水源に含ま
れるカルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン
等の陽イオンが含まれている。これらのイオンは、洗濯
に対し洗浄力の低下や衣類の着色など種々の悪影響を及
ぼす。

【００２３】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イオン、マグネシウムイオ
ンという２価の陽イオンである。これらは洗剤中の界面
活性剤と反応して水不溶性の金属石けんを生成するた
め、洗浄に寄与する界面活性剤の量が減少し、洗浄力を
低下させる。また生成した金属石けんは水不溶性であ
り、すすぎが不十分な場合は衣類に残留して、白い斑点
となって見えたり、黄ばみや異臭の原因となる。さらに
洗濯槽の外壁等に付着堆積した場合には、そこにカビ等
が繁殖する場合もある。

【００２４】これらの悪影響は、特に石けんの場合に顕
著であり、硬度の高い地域では石けんの使用は困難であ
った。一方、最も多くの家庭で用いられている合成洗剤
では、硬度の影響を小さくするために、ビルダーの一つ
としてゼオライトが配合されている。ゼオライトは、け
い酸とアルミナを主成分とした水に不溶性の白色の微粒
子であり、水中のカルシウム、マグネシウムなどの多価
陽イオンを吸着し、水を軟水化する効果がある。

【００２５】水中にカルシウムイオン、マグネシウムイ
オンが含まれている場合、これにゼオライト配合洗剤を
投入すると、これらイオンを除去するが、それと同時に
これらイオンは洗剤の界面活性剤とも反応するため、金
属石けんの生成を完全に防ぐことはできない。このため
ゼオライト混入の効果は薄められることになる。本来な
らば洗濯用水からこれらイオンを除去した後の水に洗剤
を溶かして洗濯に用いる方が好ましい。さらにビルダー
として水不溶性のゼオライトを洗剤に多量に混入する
と、洗濯後の衣類にゼオライト粒子が付着して仕上がり
を悪化させる問題もある。

【００２６】供給される洗濯用水からイオンを除去した
後に、洗剤の投入されている洗濯槽に給水して洗濯を行
う洗濯機としては、特開平４−２０３９５号公報に記載
されたものが知られている。この洗濯機では、衣類の洗
濯を行う洗濯槽と、この洗濯槽内に給水する給水手段と
を備えており、この給水手段の給水経路途中にイオン除
去手段を設けている。またこのイオン除去手段として、
イオン交換樹脂や活性炭を用いることが開示されてい
る。さらにこの洗濯機では、陰イオンを除去するための
活性炭の吸着能力の限界に着目し、イオン除去手段と並
列な給水経路を用意し、選択的に用いて寿命を延ばすこ
とが開示されている。

【００２７】しかし特開平４−２０３９５号公報に記載
のイオン除去手段では、洗濯用水の給水に必要な流量、
イオン交換樹脂の量、粒径、またはイオンの除去効率に
ついて配慮されていない。すなわち、流量を確保しよう
とすれば多量のイオン交換樹脂が必要になり、イオン除
去手段を洗濯機内部に収納あるいはコンパクトに構成す
ることが難しくなる。一方、イオン交換樹脂量を少なく
してイオン交換手段のコンパクト化を図れば、通常必要
とされる毎分１０〜１５Ｌの流量を得ることは困難であ
る。また、イオン交換手段を洗濯機内部に収納するた
め、イオン交換手段を洗濯機下方に配置しようとすれ
ば、イオン交換手段前後に長い給水路を設ける必要があ
り、この給水路での圧力損失が増大し、流量の確保がさ
らに難しくなる。またイオン交換樹脂は一定量のイオン
を吸着した後にはその除去効果がなくなるため、一定量
の洗濯用水を処理した後、再生する必要があるが、必要
な流量を確保しかつ洗濯機内部に構成できる限られた量
のイオン交換樹脂を再生使用することについては配慮さ
れていない。また洗濯槽内の衣類に与える機械力を高め
る手段についても配慮されていない。

【００２８】ところで、本実施例では、使用者が洗濯物
を洗濯槽５に入れ、電源スイッチ１９を押し、標準洗濯
ボタン８０あるいは高洗浄洗濯ボタン８１を操作する
と、マイクロコンピュータ５０は布量センサにより洗濯
物の量を測定し、測定結果に応じた水量、洗剤量を表示
器２１に表示し、使用者に知らせる。使用者は、表示を
参考に適量の洗剤を洗濯槽５に投入する。その後、マイ
クロコンピュータ５０は給水電磁弁２７を開とする。水
道水は水道栓口２６から給水電磁弁２７を通過して入水
口２９ａから円筒容器６０の下部部屋６０ｃに流入す
る。流入した水道水は下部部屋６０ｃを満たした後、そ
の圧力で部屋２９ｅを上昇し、部屋２９ｅにメッシュフ
ィルタ２９ｄで挟まれて充填されるナトリウム型強酸性
陽イオン交換樹脂３１の間を通過して、上部部屋６０ｂ
に流出する。そして上部部屋６０ｂを満たして吐出口２
９ｂから流れ出し、部屋Ａ４７、傾斜路４６を通り外槽
４（洗濯槽５）内に溜まる。また、下部部屋６０ｃへ流
入した水道水の一部は、イオン交換樹脂３１を通らずに
塩水排出口２９ｃに接続された塩水排水パイプ６４を通
り外槽４内に流入する。塩水排出口２９ｃの内径を２ｍ
ｍとすれば、給水流量１５／分の時塩水排出パイプ６４
を通る流量は約０．５Ｌ／分となる。この量は、給水量
の３％程度であり影響は少ない。塩水排出口２９ｃの内
径をさらに小さくすれば、より影響は少なくできるが、
毛管現象のために再生用の塩水が排出しにくくなるた
め、上記２ｍｍ程度が最適である。コストやスペースの
問題がなければ、塩水排出パイプ６４の途中にバルブを
設け、給水中にこのバルブを閉じるように構成した方が
よいことはもちろんである。

【００２９】水道水はイオン交換樹脂３１を通過する間
にイオン交換作用で中に含まれるカルシウムイオン、マ
グネシウムイオンが除去される。この洗い給水中には発
光ダイオード５４が点灯し軟水化表示２４あるいはブザ
ー２３を用いてイオン除去中の表示あるいは報知が行わ
れる。給水中は、イオン交換手段２８の上部部屋６０ｂ
は水道水で満たされ、この圧力のために逆止弁６０ｆの
ボールが上昇し孔６０ｅを塞いでいる。このため、給水
中に水道水が塩水部屋６０ｋへ侵入することはない。給
水時以外は、上部部屋６０ｂは大気圧となるため、逆止
弁６０ｆのボールは自重で落ち、孔６０ｅは開いた状態
となる。

【００３０】以下高洗浄洗濯ボタン８１が押されて汚れ
のひどい洗濯物を洗濯する場合を説明する。水位センサ
１１で規定量の洗濯水が外槽４内に給水されたこと知っ
たマイクロコンピュータ５０は、給水電磁弁２７を閉じ
て給水を停止させる。そして回転翼６を正逆回転させる
ために、ＰＷＭ信号回路７４に所定の周波数、電圧、位
相関係の三相電源を断続して三相誘導電動機７に供給す
るための情報を出力する。その結果、回転翼６が正逆回
転を開始して洗濯が始まる。このとき、高洗浄洗濯ボタ
ン８１が押されて洗濯が開始されたのであれば、三相電
源の周波数は標準洗濯ボタン８０が押されて洗濯を行う
場合の設定周波数より高く設定する。

【００３１】周知のように誘導電動機の回転数は入力周
波数に比例する。つまり誘導電動機で駆動される回転翼
６の回転速度はこの周波数に比例することになる。たと
えば標準洗濯ボタン８０が押された時の周波数を５０Ｈ
ｚに設定し、回転翼回転速度が１１０ｒｐｍとしたら、
高洗浄洗濯ボタン８１が押された時は６８Ｈｚに設定す
れば、回転翼回転速度は１５０ｒｐｍとなる。ただし一
般には電圧と周波数比を一定に保ってほぼ同一のトルク
回転数特性もたせるために、周波数を増加させたならば
電圧も増加させることが望ましい。

【００３２】洗濯槽５内に給水された洗濯水はカルシウ
ム、マグネシウム等の陽イオンを含まないため、投入さ
れた洗剤中の界面活性剤と反応して不溶性の金属石けん
を生成したり、洗浄に寄与する界面活性剤量を減少させ
洗浄力を低下させることはない。給水終了後、イオン交
換手段２８内に残った水は、塩水排出口２９ｃに接続さ
れた塩水排出パイプ６４からゆっくりと外槽４に排出さ
れる。

【００３３】以上の結果、洗濯時では洗濯槽内の洗濯用
水中で界面活性剤の化学力が増加した状態となる。また
回転翼の回転速度は標準洗濯の１１０ｒｐｍから１５０
ｒｐｍへと増加した状態に設定される。そして洗剤が溶
解した洗濯用水中で洗濯物を攪拌して洗浄を行う。この
化学力増と回転速度増に伴う機械力増の相乗効果で後述
する高い洗浄力が得られる。

【００３４】ナトリウム型強酸性陽イオン交換樹脂３１
は周知のように架橋した三次元の高分子基体に、スルホ
ン酸基のようなイオン交換基を化学結合で結合させた合
成樹脂である。カルシウム、マグネシウム等の２価の陽
イオンを含んだ水道水が陽イオン交換樹脂間を流れる
と、陽イオン交換樹脂のイオン交換基であるスルホン酸
基と水道水中の陽イオンがイオン交換され、結果水道水
中の陽イオンが除去される。化１、化２にナトリウム型
強酸性イオン交換樹脂のイオン交換反応式を示す。

【００３５】

【化１】

【００３６】

【化２】

【００３７】ここで、Ｒはイオン交換樹脂の高分子基体
である。ナトリウム型イオン交換樹脂は−ＳＯ３の陰イ
オンを固定イオン、Ｎａの陽イオンを対イオンとするも
ので、イオンの選択性を利用して水中に含まれるカルシ
ウム、マグネシウム等の多価陽イオンを除去する。イオ
ン選択性は低濃度、常温下では強酸性陽イオン交換樹脂
の場合、価数の高いイオン程大きく、同一価数では原子
番号の大きいもの程大きい。天然水中に含まれるイオン
では、化３の順である。

【００３８】

【化３】

【００３９】イオン交換樹脂を通過する水中のカルシウ
ム、マグネシウムイオンは化１、化２の左辺から右辺へ
の反応で樹脂に吸着して除去される。逆にカルシウム、
マグネシウムイオンを吸着した樹脂に高濃度塩水を流す
と化１、化２の右辺から左辺への反応でカルシウム、マ
グネシウムイオンが脱着し、樹脂が元の状態に戻り再生
される。

【００４０】実験室等で使用する市販小型軟水化装置
は、イオン交換樹脂量が１〜２Ｌで処理流量が毎時１０
Ｌ（毎分０．１６Ｌ）程度の能力ものが一般的である。
前述したように家庭用洗濯機においては、給水時間を短
縮するために直接水道栓から毎分１０Ｌ以上の流量で洗
濯槽に給水している。このため上記のような市販小型軟
水化装置の処理流量では給水時間が長くなりすぎるた
め、洗濯以外の時間を利用してバッチ処理したものを一
旦貯水槽に溜めた後に利用せざるを得ない。またイオン
樹脂量１〜２Ｌは、家庭用洗濯機に搭載（内蔵）するの
には容積が大きすぎる。つまり家庭用洗濯機では上述の
イオン交換樹脂の処理流量、樹脂量の問題を解決する必
要がある。

【００４１】過去に実施された水道統計によれば、調査
した件数のうち、全硬度４０ｐｐｍ以下の件数が全体の
半数であり、１００ｐｐｍを超える件数が１５％もあっ
た。相加平均では５４．５ｐｐｍである。

【００４２】図７に、全国の浄水の硬度分布（日本水道
協会発行の平成６年度水道統計より）と、コンパクトタ
イプのゼオライト入り市販合成洗剤を使用した場合の洗
浄率と硬度の関係を洗剤濃度をパラメータにして示す。
硬度分布は、各浄水場の１日当たりの浄水量を考慮した
ものであり、例えば、全浄水量の約２０％は４０〜５０
ｐｐｍの間にあることが分かる。各浄水場の浄水量と家
庭の数が比例するとすると、全家庭の約２０％は４０〜
５０ｐｐｍの水道水を使用していることになる。全国の
平均硬度は、５２．９ｐｐｍであり、全体の９８％は１
００ｐｐｍ以下である。洗浄率については、洗剤メーカ
の指定洗剤量である洗剤濃度０．０６７ｗｔ％（重量
％）では平均硬度５２．９ｐｐｍを半減することで洗浄
率を約５０％も増加させることが可能である。また硬度
１００ｐｐｍではこれを半減することで、洗剤量を２倍
（濃度０．１３３ｗｔ％）にした時と同等の洗浄率が得
られる。つまり洗剤量（濃度）を標準の２倍にした時の
洗浄率が硬度を下げることで標準洗剤量で得られる。こ
のように硬度成分であるカルシウムイオン、マグネシウ
ムイオンを除去することで洗濯機の洗浄力を大きく改善
することができる。また水道水をそのまま使った場合と
同等の洗浄率でよいとするならば、軟水化により洗剤使
用量を削減することができる。さらに、硬度が４０ｐｐ
ｍ以上の地域では洗剤量を必要以上に使用する必要がな
く、環境への影響も少なくなる。

【００４３】図７に示すように硬度が４０ｐｐｍ以下で
は洗浄率がほぼ一定で、これ以上の硬度では洗浄率が低
下する。硬度４０ｐｐｍ以下では合成洗剤に含まれるゼ
オライトが硬度成分をほぼ全部吸着し界面活性剤が十分
に作用するため洗浄率がほぼ一定になり、これ以上の硬
度ではゼオライト量が不足し一部の界面活性剤が硬度成
分と反応し金属石けんを生成し、その分界面活性剤量が
減少するため洗浄率が低下するのである。従って、ゼオ
ライト入りの合成洗剤を洗濯に使用する場合には、この
４０ｐｐｍ程度まで洗濯水から硬度成分のカルシウムイ
オン、マグネシウムイオンを除去することが望ましい。
一方、石けんでは図７とは異なり、硬度の増加とともに
洗浄率が低下するため、できるだけ硬度成分を除去する
のが好ましい。

【００４４】イオン交換樹脂のイオン交換性能は、イオ
ン交換容量、イオン交換速度などで決定される。洗濯機
でイオン交換樹脂を使用する場合、上述のように、処理
流量は毎分１０〜１５Ｌ、樹脂量は洗濯機に搭載可能な
ようできるだけ少ないことが求められる。このために
は、イオン交換速度を極力大きくして処理流量を確保
し、イオン交換容量を大きくして樹脂量を少なくすれば
よい。イオン交換容量、イオン交換速度はイオン交換樹
脂の架橋度、樹脂の構造（ゲル型、多孔性）や樹脂径な
どにより変化する。しかし、架橋度が高い方がイオン交
換容量は増加するが、イオン交換速度が低下し、多孔性
にするとゲル型よりイオン交換速度は上昇するが、イオ
ン交換容量が減少する。このように、イオン交換樹脂の
架橋度や構造で両方の性能を同時に向上させることは困
難である。

【００４５】図８は、硬水軟化のために最も一般的に用
いられている架橋度８％のナトリウム型強酸性イオン交
換樹脂について、通水量に対する漏洩イオン濃度の変化
を、イオン交換樹脂量と樹脂径をパラメータに実験した
結果である。原水の全硬度は１００ｐｐｍ、流量は１５
Ｌ／分である。実験した樹脂量、樹脂径ではどの場合も
硬度成分が漏洩し、その濃度は、樹脂量、樹脂径によっ
て異なる。通水初期段階における漏洩イオン濃度は、同
一樹脂径では、樹脂量が多いほど小さく、樹脂量が同じ
場合は、樹脂径が小さい方が小さい。図９は、図８にお
ける通水初期段階の漏洩イオン濃度をイオン交換樹脂の
全表面積（計算値）に対し整理し直した結果である。図
から、漏洩イオン濃度は、イオン交換樹脂の全表面積に
ほぼ反比例しており、イオン交換速度は、イオン交換樹
脂の全表面積に比例することがわかる。イオン交換樹脂
の全表面積は、イオン交換樹脂量に比例し、イオン交換
樹脂径に反比例するので、樹脂径を小さくすることによ
り樹脂量を少なくすることができる。漏洩イオン濃度の
変化は、通水初期段階ではほぼ一定濃度であるが、通水
量が増加していくとある点から急に増加し、ついにはイ
オン交換能力を失い原水と同じ濃度となる。イオン交換
容量は、漏洩イオン濃度線と原水イオン濃度線で囲まれ
た面積（例えば樹脂量１００ｍＬ、樹脂径０．１〜０．
２mmの場合、図中ＡＢＣＡで囲まれた面積）で表される
が、樹脂径には関係なく、樹脂量のみに比例する。

【００４６】図８のイオン交換樹脂のイオン交換容量
は、２．０ｍｅｑ／ｍＬ−Ｒ（イオン交換樹脂１ｍＬ当
たり２．０当量）であり、樹脂１ｍＬ当たりＣａＣＯ３
換算で１００ｍｇの硬度成分を除去できる。今、全硬度
１００ｐｐｍの水道水を流量１５Ｌ／分で流し、定格容
量９ｋｇの全自動洗濯機の高水位１回分の水量８８Ｌを
軟水化することを考える。軟水化は、ゼオライト入り合
成洗剤の洗浄力に影響を及ぼさない４０ｐｐｍまででよ
いとすると、除去すべき硬度成分は５．２８ｇ（ＣａＣ
Ｏ３換算）であり、イオン交換容量のみで考えると必要
最少樹脂量は５２．８ｍＬという少量でよい。しかし、
イオン交換速度を考えるとこの樹脂量では４０ｐｐｍま
で軟水化することはできない。実際には図８のように、
樹脂径０．１〜０．２ｍｍの場合で１００ｍＬ、樹脂径
０．３〜０．５ｍｍで１５０ｍＬ、樹脂径０．３〜１．
１ｍｍで２６０ｍＬの樹脂量がないと４０ｐｐｍ以下に
はできない。しかし、樹脂径を０．１〜０．２ｍｍや
０．３〜０．５ｍｍとすることで、処理流量が毎分１５
Ｌでも樹脂量を１００〜１５０ｍＬと少なくすることが
でき、家庭用洗濯機への搭載が可能となる。

【００４７】図１０は、樹脂径０．１〜０．２ｍｍ、樹
脂量１００ｍＬのイオン交換樹脂を用いたイオン除去手
段に、流量１５Ｌ／分で水道水（全硬度１００ｐｐｍ）
を流した場合の漏洩イオン濃度と通水量の関係である。
図中●印が初回通水時すなわちイオン交換樹脂が新品の
場合である。通水量が５０Ｌまでは漏洩イオン濃度は約
１２ｐｐｍと一定である。ここから漏洩イオン濃度は増
加を始めるが、通水量１００Ｌまでは漏洩イオン濃度４
０ｐｐｍ以下を維持している。そして、通水量が１５０
Ｌでイオン交換能力を失い、漏洩イオン濃度が原水硬度
と同一となる。従って、上述した塩水による再生処理が
必要となる。この再生処理については後述する。定格容
量９ｋｇの全自動洗濯機で高水位（水量は８８Ｌ）まで
給水すると、洗濯水の硬度は図中○印で示すよう約１８
ｐｐｍとなり、硬度による洗浄性能の低下は起きない。

【００４８】図１１に、従来の商用電源（５０Ｈｚ）駆
動単相誘導電動機による人工汚染布洗浄（ＪＩＳに規定
される洗濯機の洗浄性能評価法）を基準に、回転翼回転
数、時間、イオン除去手段を用いての洗濯用水軟水化を
パラメータとして実験した結果の洗浄力をバーグラフで
示す。基準（ａで示す回転翼回転速度１１０ｒｐｍ、時
間９分、洗濯用水硬度１００ｐｐｍ、洗浄力１）に比
べ、他の条件はａと同じにして回転翼の回転速度のみを
１．３６倍（１５０ｒｐｍ）にすると（ｂで示す）、洗
浄力は１．２５となる。同様に時間のみを２倍（１８
分）にすると（ｃで示す）、洗浄力は１．２９となる。
同様に洗濯用水としてイオン除去手段で硬度を６０％下
げた水を用いると（ｄで示す）、洗浄力は１．２６とな
る。同様に洗剤量すなわち洗剤濃度を１．２倍にすると
（ｅで示す）、洗浄率は１．０９となる。

【００４９】この結果から、イオン除去手段の洗浄に及
ぼす効果は、機械力を基準の２倍にしたのとほぼ同じ効
果を持つことがわかる。また回転翼の速度を１．３６倍
にして機械力を増加することと時間を２倍にして機械力
を増加することとは洗浄に対して同じ効果を与えること
がわかる。

【００５０】一方、襟、袖などの汚れは前述実験での洗
浄力が１．６までにならないと主婦に汚れが落ちたとい
う印象を与えることができないという結果を主婦モニタ
による主観評価で得ている。つまり、主婦がＹシャツな
どの襟、袖汚れは従来の洗濯機では落すことができない
としてあきらめ、不満ながら汚れ部分に高濃度の洗剤を
浸けて手もみ洗いなどをしてから、洗濯機であらってい
たことを解消するには実験での洗浄力を１．６にする必
要があることを示している。

【００５１】この洗浄力を得るため、機械力のみにたよ
るとしたら、図１１の結果から、基準と回転速度が同じ
ならば、時間を３倍程度にする必要がある。また基準と
時間が同じならば、回転速度は約２倍ほどにしなければ
ならない。

【００５２】しかし機械力を増加させることは、洗濯物
の布傷みを増加させ洗濯物の仕上がりを悪化させること
につながる。さらに布絡みをも増加させるため、洗濯終
了後に洗濯槽から洗濯物を取り出すのに多くの労力が必
要となる。さらに回転速度増に伴う騒音増加および時間
増による消費電力増加もある。つまり機械力のみに頼る
のはあまりにも非現実的である。

【００５３】本実施例では、イオン除去手段による軟水
化で洗浄力をあげた上で、回転翼の実用的な回転速度
１．３倍化で、図１１にｆで示すように洗浄力およそ
１．５７を達成する洗浄力を得ることができる。

【００５４】洗濯用水の軟水化の効果に洗剤の泡立ちが
よくなることがあげられる。特に粉せっけんでは顕著で
ある。さらに回転速度を上げたことにより、洗濯用水が
よく攪拌され、空気の水中溶解が促進されることでさら
に泡立ちがよくなる。このため洗濯物が泡で包まれて浮
くことになり、洗濯用水は少量でも洗濯物同士の接触摩
擦の機会が増える。すなわち少ない洗濯用水で洗濯物に
与える機械力が増すことになる。

【００５５】標準洗濯で、洗濯物５ｋｇに対して水５６
Ｌ、洗剤濃度が０．０６７ｗｔ％となる洗剤量３７ｇ使
用するとしたら、高洗浄洗濯では同じ洗濯物５ｋｇに対
して水４５Ｌとすることで、同じ洗剤量３７ｇで洗剤濃
度を１．２倍の０．０８ｗｔ％にすることができる。こ
うすることで図１１にｇで示すように洗浄力１．６２％
という高い洗浄力を得ることができる。

【００５６】以上説明のように本実施例では、汚れのひ
どい洗濯物に対して高洗浄洗濯コースを設け、定格容量
の６〜７割（約５ｋｇ）の洗濯物に対して、イオン除去
手段による洗濯用水の軟水化と回転翼回転速度の増加に
よって高い洗浄力を発揮している。

【００５７】洗い工程が終了したら、マイクロコンピュ
ータ５０は排水弁１３を開き、外槽４内の洗濯水を排水
する。排水終了後、脱水行程に移行する。脱水工程では
マイクロコンピュータ５０は伝動装置９のソレノイド９
ａを制御して三相誘導電動機７で洗濯槽５を高速に回転
させる。この間排水弁１３は開かれている。

【００５８】脱水工程終了後、排水弁１３を閉じ、続い
てすすぎ工程に移行する。すすぎ工程は、その方法にも
よるが通常１回から２回行う。一旦外槽４に水を溜めて
から回転翼６を回転させ、衣類に残留した洗剤を希釈す
る、いわゆるためすすぎでは、先の洗い給水とほぼ同水
量が必要となる。従って、イオン除去手段２８を通過す
る水量は、先の洗い給水での８８Ｌ、このすすぎでの８
８Ｌ×２回の合計２６４Ｌとなる。図１０に示すよう
に、通水量１５０Ｌでイオン交換能力が失われるため、
１回目のすすぎ給水の途中から硬度は原水と同一とな
る。しかし、すすぎ工程では硬度の影響はないため、硬
度が高い水を供給してもかまわない。すすぎ工程時の給
水は、最終すすぎ工程以外、洗い工程時と全く同一であ
るので、ここでは外槽４に水をためて行う最終すすぎ工
程と、最終すすぎ工程中に行うイオン交換樹脂３１の再
生処理について説明する。まず給水電磁弁２７を開き、
前述の洗い給水と同様に水道水をイオン除去手段２８を
通し、外槽４内にすすぎ水を供給する。水道水が、イオ
ン除去手段の上部部屋６０ｂを満たし、逆止弁６０ｆが
孔６０ｅを塞いだ状態（これは、給水電磁弁２７を開い
た後所定時間経過したことで判断する）になったら、マ
イクロコンピュータ５０は、塩注水電磁弁６３を開く。
水道水は、塩注水電磁弁６３を通り、塩注水口６０ｈ、
塩注水管６０ｉから、塩投入部屋６０ａに流入する。塩
注水管６０ｉの開口部は、水道水が塩６２にシャワー状
に注水される形状となっていることが好ましい。この注
水量は、６０〜７０ｍＬの少量で十分である。この量
は、少なくとも１槽分（８８Ｌ）の洗濯水を硬度４０ｐ
ｐｍ以下にする必要塩量から設定している。注水量は、
塩注水管６０ｉの内径を小さくしたり、塩注水経路の途
中に絞り（図示せず）を入れることなどで流路を絞り、
流量を少なくするとともに、塩注水電磁弁６３の開時間
を制御して調整する。所定量例えば６０ｍＬ（図５中破
線Ｂまで）注水する時間が経過したら、マイクロコンピ
ュータ５０は、塩注水電磁弁６３を制御して注水を停止
する。この時はまだ給水電磁弁２７は開いており、給水
が継続している。塩投入部屋６０ａに注水された水道水
は、蓋６１の上面に空気孔６１ｂが設けられているた
め、塩６２を溶解しながら塩粒流出防止フィルタ６０ｇ
を通り塩水部屋６０ｋに流入するが、逆止弁６０ｆが孔
６０ｅを塞いでいるため、塩水部屋６０ｋが満杯になる
と流入が停止する。

【００５９】水位センサ１１で所定量の水が外槽４に給
水されたことを検知すると、マイクロコンピュータ５０
は、給水電磁弁２７を閉じて給水を停止させ、回転翼６
を正逆回転させて洗濯物を撹拌しすすぎを開始する。こ
のすすぎ工程では機械力は必要でないため、回転翼の回
転速度は標準洗濯と同じでよい。給水が停止すると、円
筒容器６０内の水道水は、水道水の水面（図５中破線
Ａ）と塩水排出パイプ６４出口との高さの差によるヘッ
ドにより塩水排出口２９ｃから塩水排出パイプ６４を通
り徐々に流れ出す。同時に吐出口２９ｂから空気が上部
部屋６０ｂに入り上部部屋６０ｂが大気圧となるため、
逆止弁６０ｆのボールが自重で落ち、孔６０ｅが開く。
すると塩水部屋６０ｅ内の塩水は孔６０ｅから徐々に上
部部屋６０ｂ内に流下し、この分塩水投入部屋６０ａか
ら塩６２を溶解した塩水が塩水部屋６０ｋに補給され
る。これは、塩投入部屋６０ａに注水された水道水がな
くなるまで続く。この時、塩水部屋６０ｋに流入した塩
水には約２０〜２２ｇの塩が溶解し、濃度は約２６ｗｔ
％となる。この濃度は、ほぼ塩の飽和濃度（塩の溶解度
は水１００ｍＬ当たり３５．７ｇ、０℃時）と等しい。
この後塩水は、イオン交換樹脂３１層を流下し、下部部
屋６０ｃを経て塩水排出口２９ｃから塩水排出パイプ６
４を通り、すすぎ用の水が入った外槽４内に排出され、
すすぎ水で希釈される。塩水がイオン交換樹脂３１内を
流れることで、化１，化２の右辺から左辺への反応が起
き、給水時に水道水の通過でイオン交換されたカルシウ
ムイオン、マグネシウムイオンと塩水中のナトリウムイ
オンが置換される。これで、イオン交換樹脂３１は再生
され、イオン交換能力が復活し、次回洗濯時の洗濯工程
での給水で利用できるようになる。カルシウムイオン、
マグネシウムイオンは、塩水と共にすすぎ水中に排出さ
れる。

【００６０】再生の度に塩投入部屋６０ａ内の塩６２は
約２０ｇずつ消費され、徐々に減少する。使用者は、塩
投入空か６０ａに残っている塩量を透明な蓋６１を通し
て確認し、なくなり次第蓋６１を開けて補充する。

【００６１】塩水は、すすぎ工程の撹拌時間（３〜４
分）内に全て外槽４内に流下する。この時、塩水部屋６
０ｋからの塩水供給量より、塩水排出パイプ６４からの
塩水排出量を少なくした方がよい。これは、塩水が上部
部屋６０ｂに溜まるようにするためである。こうするこ
とで、塩水がイオン交換樹脂３１層の一部のみを通過す
ることがなく均一に通過し、効率よい再生が行える。こ
のために、 （１）塩水通過の傷害となる塩粒流出防止フィルタ６０
ｇの面積を大きくし十分な量の塩水が通過できるように
する。実施例では約１分以内に塩水が通過する。

【００６２】（２）孔６０ｅの径を、塩水排出口２０ｃ
の内径か塩水排出パイプ６４の内径より大きくする。実
施例では、孔６０ｅの径を３ｍｍ、塩水排出口２０ｃの
内径を２ｍｍとした。

【００６３】また、塩水排出パイプ６４の出口６４ａの
位置により、塩水の流下時間が異なる。これは、塩水の
流下が、円筒容器６０内の塩水水面と塩水排出パイプ６
４の出口６４ａとのヘッドにより決まるためである。従
って、出口６４ａを下部部屋６０ｃ底部から遠ざけるほ
ど塩水の流下時間は短くなる。塩水排出口２０ｃの内径
２ｍｍが場合、出口６４ａを下部部屋６０ｃの底部から
１５０ｍｍ程度にすると、供給された６０ｍＬに２０ｇ
の塩が溶解した塩水は３〜４分で大部分が円筒容器６０
内から外槽４に流下する。なお、実際には表面張力によ
りイオン交換樹脂間にはわずかな塩水が残っているが、
次回の洗濯時への影響はほとんどない。もちろん、塩水
が流下後、給水電磁弁２７を開き１〜２Ｌの水道水を通
し、イオン交換樹脂間に残った塩水を洗い流す工程を追
加してもよい。最終すすぎ工程とイオン交換樹脂再生工
程が終了したら、すすぎ水を排水後、脱水工程を行い、
全洗濯工程を終了する。

【００６４】本実施例では、給水時は下部部屋６０ｃか
ら上部部屋６０ｂに向かって上方に水が流れ、再生時は
上部部屋６０ｂから下部部屋６０ｃに向かって下方に塩
の溶解した水が流れるようにしてある（給水時と再生時
で水の流れ方向が逆）。再生用の水を下方に流すのは、
重力で再生用の水を流すことができるため、イオン除去
手段２８の構造を簡単化できるためである。また、給水
を上方に向かって流すのは、上部部屋６０ｂから下部部
屋６０ｃに向かって流した場合、上部部屋６０ｂには水
道圧力（０．３〜８ｋｇｆ／ｃｍ２）が作用し、逆止弁
６０ｆをこの圧力に耐える構造にする必要があり、構造
の複雑化や信頼性の低下につながるからである。さら
に、給水時と再生時で水の流れを逆にすることは、再生
効率の点で有利であることが一般的に知られていること
にもよる。

【００６５】上記で再生処理したイオン交換樹脂３１
に、次回給水時に水道水（全硬度１００ｐｐｍ）を通し
た場合の漏洩イオン濃度を図１０■印で示す。通水開始
直後の漏洩イオン濃度は、初回（新品時）と同等である
が、初回よりも早く増加し、６０Ｌ弱で４０ｐｐｍを超
え、約９０Ｌでイオン交換能力がなくなっている。洗濯
給水中に、硬度４０ｐｐｍを超えているが、外槽４に溜
まった洗濯水の硬度は、図１０中□印で示すように高水
位（水量８８Ｌ）でも約３８ｐｐｍである。従って、上
記再生処理を行うことにより、ゼオライト入り合成洗剤
を使用した場合に洗濯性能が低下しない硬度４０ｐｐｍ
以下の洗濯水を高水位１槽分得ることができる。続くす
すぎ工程では、イオン交換能力がなくなっているため、
供給される水の硬度は原水と同じとなるが、すすぎ性能
への影響はない。すなわち、イオン交換樹脂量は、洗濯
給水でイオン交換能力が飽和するように設定してあるた
め、必要以上のイオンを吸着できないため、イオン除去
手段の小型化と再生用の塩量を少なくできることにつな
がる。

【００６６】なお、２回目以降の漏洩イオン濃度が初回
より多いのは、前述の再生処理ではイオン交換基全てが
再生できていないことを示す。図１０から初回のイオン
交換容量を求めると、約１０ｇ（ＣａＣＯ３換算）であ
る。これを全て塩水中のナトリウムイオンと交換するに
は、化１，化２を用いれば、塩１２ｇ程度が必要であ
る。上記の再生処理で供給される塩量は約２０〜２２ｇ
であり十分な量である。塩への注水量を６０ｍＬより少
なくすると、８８Ｌ給水時の硬度が４０ｐｐｍを越えて
しまう。このため、塩への注水量は最低でも６０ｍＬ必
要である。再生処理後の２回目以降ではイオン交換容量
は約５．５ｇ（ ＣａＣＯ３換算）であり、再生率は５
５％となる。この再生率を上げるためには注水量を増や
し塩水を増せばよい。しかし、上述のように再生率５５
％でちょうど１槽（８８Ｌ）分を処理できるため、これ
以上再生率を高めることは塩を無駄に消費することにな
る。従って、塩への注水量は６０ｍＬ、余裕をみても７
０ｍＬで十分である。

【００６７】本再生方法によれば、少量であるが高濃度
の塩水と共に、イオン交換されたカルシウムイオン、マ
グネシウムがすすぎ水中に入る。このため、すすぎ水の
硬度が供給されたものより高くなる。しかし、硬度成分
はすすぎ性能に影響しないため問題はない。また、塩は
６０ｍＬの水に溶解した２０ｇ中約６．５ｇがイオン交
換樹脂の再生に使用され、すすぎ水中には１３．５ｇが
排出される。しかし、大量のすすぎ水で希釈されるた
め、洗濯槽５を構成するステンレスなどに錆を発生する
恐れはない。ちなみに、容量８ｋｇの全自動洗濯機の使
用水量は２５〜８８Ｌ程度であるが、この水で希釈すれ
ば濃度は０．０５４〜０．０１５ｗｔ％となり、生理食
塩水の０．９ｗｔ％より低い。

【００６８】以上説明のように本発明は、イオン交換樹
脂の樹脂径と樹脂量を最適化したため、給水流量１５Ｌ
／分で、洗い給水時のみ所定量のイオン除去性能を有す
る小型安価なイオン除去手段を実現でき、洗濯機への搭
載が可能となった。また、すすぎ給水時にはイオン除去
能力がなく余計なイオンを吸着しないため、再生用の塩
量を少なくすることができる。イオン交換樹脂の再生処
理については、どの家庭にもある塩を溶解した塩水を用
いて最終すすぎ工程中に自動的に行うようにした。この
ため、使用者は一週間に一度（洗濯７回に一度）塩を約
１５０ｇ塩投入部屋に投入するという簡単な操作だけよ
く、余計な手間がかからない。また、塩は非常に安価な
ため再生コストもほとんどかからない。

【００６９】そして、このイオン除去手段を通した洗濯
用水はその硬度が大きく減少し、洗剤の化学力を高める
ことが可能となり、洗浄性能をおおいに向上させること
ができる。

【００７０】さらに、汚れのひどい洗濯物に対しては、
電動機の可変速制御手段で回転翼の回転速度を高めて、
機械力を上げ、先の化学力の向上との相乗作用で洗浄力
を６０％向上することが可能となる。この時、イオン除
去手段による化学力向上が洗濯時間の増加、洗濯での消
費電力の増加を抑える効果をあげ、洗濯物の布傷み、絡
みを現実的な範囲に抑えながら、従来困難とされたＹシ
ャツなどの襟・袖汚れを手洗いなどの前処理なしに洗濯
機のみで落すことを可能にしている。

【００７１】回転翼の回転速度（アクチュエータの駆動
速度）は洗浄効果を上げるために高くするばかりでな
く、夜間の使用を考慮した場合、逆に回転速度を低く制
御（調整）することにより、騒音レベルの小さい静かな
運転（運転モード）を実現することも必要である。この
ような運転モード（洗濯モード）では、洗浄効果の低下
を防ぐため、洗濯物に加える機械力の低下を軟水化によ
る洗浄効果の向上で補う。これにより、洗濯時間（機械
力付与時間）の増加を低減することができるとともに、
高い洗浄効果を得ることができる。

【００７２】以上の説明では、塩６２への水道水の注水
は最終すすぎ工程の給水中に行ったが、次のように行っ
ても同様の効果が得られる。給水電磁弁２７を開き、外
槽４内に最終すすぎ工程の水を供給する。水位センサ１
１で所定量の水が外槽４に給水されたことを検知する
と、マイクロコンピュータ５０は給水電磁弁２７を閉じ
て給水を停止させ、回転翼６を正逆転させて洗濯物を撹
拌しすすぎを開始する。給水が停止すると、円筒容器６
０内の水道水は、吐出口２９ｂと塩水排出パイプ６４を
通り流れ出し、上部部屋６０ｂ内の水位が低下して行
く。同時に、逆止弁６０ｆのボールは自重で落ち、孔６
０ｅが開く。上部部屋６０ｂ内の水位が吐出口２９ｂよ
り下がると、水道水は全て塩水排出パイプ６４から流れ
出す。そして、上部部屋６０ｂ内の水位が吐出口２９ｂ
より下がった（図５中破線Ａ）ら、マイクロコンピュー
タ５０は、塩水注水弁６３を開き、規定量の水を塩投入
部屋６０ａに供給する。塩投入部屋６０ａに給水された
水は、塩６２を溶解しながら塩粒流出防止フィルタ６０
ｇを通り、塩水部屋６０ｋに流入し、孔６０ｅから徐々
に上部部屋６０ｂ内に流下する。この時、上部部屋６０
ｂ内の水位は、吐出口２９ｂより下方にあるため、上部
部屋６０ｂに流下した塩水が吐出口２９ｂから流れ出て
無駄になることがなく、供給した塩水は全てイオン交換
樹脂３１内を通過する。このため、イオン交換樹脂３１
の再生を効率よく行える利点がある。

【００７３】また回転翼駆動電動機として三相誘導電動
機を例示したが、これは直流電動機など他の形式の電動
機でもよいことは明らかである。この場合、電動機の可
変速制御手段としては電動機への印加電圧を可変する回
路等を設け、印加電圧を可変して電動機の回転速度を制
御する構成とすればよい。また電動機の回転速度をホー
ル素子等の回転センサで検出し、マイクロコンピュータ
を介して、インバータ回路にフィードバックさせ、高精
度の回転速度を実現する構成であってもよいのは明らか
である。

【００７４】その他、本発明は上記実施例に限定され
ず、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる
ものである。

【００７５】上述の実施例によれば、イオン交換能を有
する素材をコンパクトに構成し、かつ洗濯機に装着した
状態で再生処理して用いることを可能にしたイオン除去
手段と、回転翼の回転速度を洗濯物の汚れによって可変
する可変速制御手段を設けたので、洗浄における化学力
と機械力を共に高め、その相乗効果によって、時間およ
び消費電力を増加させることなく高い洗浄能力を備えた
洗濯機を提供できる。そして従来洗濯機では困難であっ
たＹシャツ等の襟・袖汚れを落すことを可能にした。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、汚れの程度に応じてア
クチュエータの駆動速度を変えることができるので、洗
濯物に機械力を与える時間をいたずらに長くすることが
なく洗浄効果を高めることができる。また、洗濯水の中
に含まれる洗浄効果を弱めるイオンを低減することによ
り洗浄効果の向上によって機械力の低下を軽減すること
ができるので、アクチュエータの駆動速度を遅くしても
洗濯時間の増加を低減できる。◆またイオン交換能を有
する素材を短時間で再生して使用できるので、イオン交
換手段又はイオン除去手段をコンパクトに洗濯機に設け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による全自動洗濯機の外観斜視図。

【図２】本発明による全自動洗濯機の縦断面図。

【図３】本発明による全自動洗濯機の操作パネル図。

【図４】本発明による後部収納箱内部の平面図。

【図５】本発明によるイオン除去手段の斜視図と縦断面
図。

【図６】本発明による全自動洗濯機の電気接続ブロック
図。

【図７】硬度と洗浄率の関係を示す図。

【図８】通水量と漏洩硬度の関係を示す図。

【図９】イオン交換樹脂表面積と漏洩硬度の関係を示す
図。

【図１０】初回と再生後の通水量と漏洩硬度の関係を示
す図。

【図１１】洗濯条件による洗浄力の相違を示す図。

【符号の説明】

４…外槽、５…洗濯兼兼脱水槽、７…三相誘導電動機、
１７ｂ…後部収納箱、２６…水道栓口、２７…給水電磁
弁、２８…イオン除去手段、２９ａ…入水口、２９ｂ…
吐出口、２９ｃ…塩水排出口、２９ｄ…メッシュフィル
タ、２９ｅ…樹脂部屋、３１…イオン交換樹脂、５０…
マイクロコンピュータ、６０…円筒容器、６０ａ…塩投
入部屋、６０ｂ…上部部屋、６０ｃ…下部部屋、６０ｄ
…隔壁、６０ｅ…孔、６０ｆ…逆止弁、６０ｇ…塩粒流
出防止フィルタ、６０ｈ…塩注水口、６０ｉ…塩注水
管、６０ｋ…塩水部屋、６０ｒ…空気孔、６１…蓋、６
１ｂ…空気孔、６２…塩、６３…塩注水電磁弁、６４…
塩水排出パイプ、７１…コンバータ回路、７２…インバ
ータ回路、７４…ＰＷＭ信号回路、８０…標準洗濯ボタ
ン、８１…高洗浄洗濯ボタン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿森 保 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者 大杉 寛 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者 桧山 功 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者 宮尾 明 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗濯物を収容する洗濯槽と、該洗濯槽に給
   水する給水手段と、該洗濯槽内の水を排水する排水手段
   と、前記洗濯槽内の洗濯物に機械力を付与するためのア
   クチュエータと、該アクチュエータの駆動手段と、該駆
   動手段を制御する制御手段とを備えた洗濯機において、 前記給水手段の給水経路途中に、給水される水の中に含
   まれるカルシウムイオン及び／又はマグネシウムイオン
   を低減するイオン交換手段を備えるとともに、前記制御
   手段として前記アクチュエータの駆動速度を変える可変
   速制御手段を備えたことを特徴とする洗濯機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の洗濯機において、前記ア
   クチュエータは前記洗濯槽の底部に備えられる回転翼で
   構成され、前記可変速制御手段は前記回転翼の回転速度
   を可変制御することを特徴とする洗濯機。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の洗濯機において、
   洗濯物の量とは独立して回転速度を選択する手段を設
   け、該手段の選択結果に基づいて前記可変速制御手段は
   アクチュエータの駆動速度を変えることを特徴とする洗
   濯機。
4. 【請求項４】外枠と、該外枠に防振支持され、水受け槽
   となる外槽と、該外槽に内包され底部中央に回転翼を有
   して洗濯と脱水を行う洗濯槽と、前記外槽内に給水する
   給水手段と、前記外槽内の水を排水する排水手段と、洗
   濯、すすぎ及び脱水の各工程の制御を行う工程制御手段
   とを備えた洗濯槽において、 前記給水手段の給水経路途中にイオン交換能を持つ素材
   を収めた容器と、前記給水手段で給水した水が前記素材
   に触れるように前記容器の中に形成した流路と、前記回
   転翼の回転速度を可変する可変速制御手段とを設けたこ
   とを特徴とする洗濯機。
5. 【請求項５】外枠と、該外枠に防振支持され、水受け槽
   となる外槽と、該外槽に内包され底部中央に回転翼を有
   して洗濯と脱水を行う洗濯槽と、前記外槽内に給水する
   給水手段と、前記外槽内の水を排水する排水手段と、洗
   濯、すすぎ及び脱水の各工程の制御を行う工程制御手段
   とを備えた洗濯槽において、 前記給水手段の給水経路の途中にイオン交換能を持つ素
   材を収めた容器と、前記給水手段で給水した水が前記素
   材に触れるように前記容器の中に形成した流路と、前記
   素材の上方に前記素材の再生剤を入れる第１の部屋と、
   該第１の部屋の下側に該第１の部屋とフイルタで仕切ら
   れた第２の部屋と、前記第１の部屋に注水する注水手段
   と、前記素材に触れて給水された水が前記第２の部屋に
   流入するのを防止するとともに、前記注水手段で注水さ
   れ、前記再生剤が溶解した溶液を前記第２の部屋から前
   記素材に流下させる通路と、前記回転翼の回転速度を可
   変する可変速制御手段とを設けたことを特徴とする洗濯
   機。
6. 【請求項６】外枠と、該外枠に防振支持され、水受け槽
   となる外槽と、該外槽に内包され底部中央に回転翼を有
   して洗濯と脱水を行う洗濯槽と、前記洗濯槽内への洗濯
   物の出し入れを可能にする開口を有するように前記外枠
   の上面に設けられたトップカバーと、前記外槽内に給水
   する給水手段と、前記外槽内の水を排水する排水手段
   と、洗濯、すすぎ及び脱水の各工程の制御を行う工程制
   御手段とを備えた洗濯槽において、 前記給水手段の給水経路途中にイオン交換能を持つ素材
   を収めた容器と、前記給水手段で給水した水が前記素材
   に触れるように前記容器の中に形成した流路と、前記回
   転翼の回転速度を可変する可変速制御手段と、前記トッ
   プカバーに第１の洗濯工程を指示する第１の操作ボタン
   および第２の洗濯工程を指示する第２の操作ボタンとを
   設け、第２の洗濯工程における回転翼の回転速度を第１
   の洗濯工程における回転翼の回転速度より大にしたこと
   を特徴とする洗濯機。
7. 【請求項７】外枠と、該外枠に防振支持され、水受け槽
   となる外槽と、該外槽に内包され底部中央に回転翼を有
   して洗濯と脱水を行う洗濯槽と、前記洗濯槽内への洗濯
   物の出し入れを可能にする開口を有するように前記外枠
   の上面に設けられたトップカバーと、前記外槽内に給水
   する給水手段と、前記外槽内の水を排水する排水手段
   と、洗濯、すすぎ及び脱水の各工程の制御を行う工程制
   御手段とを備えた洗濯槽において、 前記給水手段の給水経路途中にイオン交換能を持つ素材
   を収めた容器と、前記給水手段で給水した水が前記素材
   に触れるように前記容器の中に形成した流路と、前記回
   転翼の回転速度を可変する可変速制御手段と、前記トッ
   プカバーに第１の洗濯工程を指示する第１の操作ボタン
   および第２の洗濯工程を指示する第２の操作ボタンとを
   設け、第２の洗濯工程における回転翼の回転速度を第１
   の洗濯工程における回転翼の回転速度より大とし、かつ
   第２の洗濯工程における洗濯用水量を第１の洗濯工程に
   おける洗濯用水量より少としたことを特徴とする洗濯
   機。