JP2007195865A - 洗濯機およびその洗濯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗剤を使用せず、節水が可能な洗濯機を実現する。
【解決手段】外枠１内部に洗濯水を収容する外槽２と、この外槽に内部に洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽３を備えた洗濯機において、前記外槽２へ軟水化装置５で軟水化した水を供給し、この軟水をヒータ２３で加熱し温水にする。そして、循環ポンプ１５を運転し、外槽３内の水を循環し、微細気泡発生装置１６で生成した微細気泡を外槽３内に供給しながら、洗濯兼脱水槽３を正逆回転し洗濯を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯機およびその洗濯方法に関する。

一般的な洗濯機は、外枠体内に、洗濯水を収容する外槽と、外槽の内部にあり、洗濯物を収容し、回転自在に支持された洗濯兼脱水槽と、洗濯兼脱水槽を駆動する駆動装置と、外槽に水を供給する給水手段とで構成されている。そして、外槽内に洗剤と水を供給して洗いを行い、次に水を供給してすすぎを行うようになっている。洗剤を使用しているため、すすぎ性能を確保するためには、十分な水量の水ですすぎを行う必要があり、節水という面からは、限界があった。また、洗いで使った洗剤液をそのまま排水しているため、環境への影響や排水処理にコストがかかるなどの問題があった。

洗剤の使用量を少なくした洗濯機として、微細気泡を使用した洗濯機やオゾン水を使用した洗濯機が提案されている。微細気泡の作用により、洗濯機の機械作用や洗剤の使用量を低減したものである。また、オゾン水を使用することにより、洗剤の使用量やすすぎ水量を低減したものである。

しかし、いずれの場合も洗剤は必要で、真に環境への影響を考慮すると、洗剤を使用しないほうが好ましい。また、微細気泡は、その気液界面に洗剤（界面活性剤）が吸着するため、洗濯水の洗剤濃度が低下し、洗浄力が低下してしまうという問題がある。また、オゾン水も洗剤に影響を及ぼし、洗剤が変質、分解するため、洗浄力が低下してしまう。

特開２００２−３０６８８６号公報（特許文献１）では、微細気泡発生・循環装置を備え、洗濯槽に微細気泡を導入し、洗濯槽を基本的に静止状態として、布傷みを押えた洗濯を行う。また、軟水を使用し洗剤の使用量を低減する。

特開平１１−２６７３９１号公報（特許文献２）では、洗濯水に微細気泡を大量に噴流混合し、洗濯機の攪拌機構を不要とし、洗剤の使用量を低減する。

特開平４−２４４１９８号公報（特許文献３）では、オゾン水と洗剤を含む洗浄液を用いて洗濯をし、洗剤やすすぎ水量を低減する。

特開２００２−３０６８８６号公報 特開平１１−２６７３９１号公報 特開平４−２４４１９８号公報

上述のように、従来の微細気泡やオゾン水を使用した洗濯機では、洗剤の使用量を低減しているが、洗剤と併用すると洗剤の働きを阻害する作用が微細気泡やオゾン水が有しており、十分な洗浄力が得られないという問題があった。

本発明の目的は、このような問題を解決して、洗剤を使用せずに洗浄力を確保するとともに、節水や環境への負荷を低減することにある。

本発明は、外枠に内置され、洗濯水を溜める外槽と、この外槽に内置され、洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽を備えた洗濯機において、前記外槽へ水を供給する給水手段と、前記供給される水を軟水化する軟水化手段と、前記軟水化された水を加熱する加熱手段と、前記軟水内に微細気泡を混入させる微細気泡発生循環手段とを備えたことを特徴とする。

また、外枠に内置され、洗濯水を溜める外槽と、この外槽に内置され、洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽を備えた洗濯機において、前記外槽へ水を供給する給水手段と、オゾン生成手段と、給水した水に微細気泡を混入させる微細気泡発生循環手段とを備え、前記オゾン生成手段で生成したオゾンを前記微細気泡発生循環手段へ供給し、前記給水した水にオゾン微細気泡を混入させることを特徴とする。

また、前記外槽に洗濯水の溢水部を設けるようにしたことを特徴とする。

このように構成した洗濯機は、軟水を使用することにより、負に帯電している水中の繊維や汚れに硬度成分が吸着することがない。また、皮脂汚れのような油汚れと硬度成分が結合し水に不溶化することがない。

このため、汚れ落ちを阻害する要因を排除できる。また、加熱手段で水を温水にすることにより、皮脂汚れのような油汚れが流動化し落ちやすくなる。微細気泡は、気液界面の表面張力により、気泡径が小さいほど内部の圧力が高くなり、この気泡が崩壊する時に圧力波が発生し、これによる洗浄効果を有している。

従って、軟水と温水と微細気泡を併用することで、汚れを衣類から効率良く落とすことができる。

また、微細気泡は、体積当たりの表面積が大きく、水中での浮上速度が遅く滞在時間が長いことから、（１）気体の溶解効率が高い、（２）気液界面に水中の不純物を吸着、浮上させ水を浄化する、などの作用があり、衣類から落ちた汚れを微細気泡が吸着し、汚れが衣類に再付着することを防ぐことができる。

さらに、微細気泡とともに水面に浮上した汚れを外槽に設けた溢水部からオーバーフローさせることで、汚れを効率良く除去することができる。

さらに、微細気泡は気体の溶解効率が高いため、オゾン微細気泡とすることで、効率良くオゾンを水へ溶解させオゾン水を生成できる。オゾンは非常に酸化力が強く、有害物質を分解し、殺菌や消臭作用を有しているため、洗濯物の殺菌、消臭が行える。

また、有機物の分解作用による洗浄作用や漂白作用も有していたため、微細気泡の崩壊時の圧力波による洗浄効果に加えて、オゾンが汚れを分解し低分子量化するため、汚れが洗濯物から離脱しやすくなり、洗浄力を高めることができる。ジュースやワインなどのシミ汚れを漂白することができる。

さらに、洗剤を使用しないため、すすぎを行わなくてもよいため、洗濯に使用する水量を減らすことができ、排水が環境へ及ぼす悪影響をなくすこともできる。

以下、本発明の実施例について説明する。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照し説明する。

図１は、本実施例の洗濯機の全体構成を示す概略図である。図において、１は洗濯機の外枠体、２は洗濯水（洗い水、すすぎ水）を収容する円筒状の外槽、３は洗濯物を収容する円筒状の洗濯兼脱水槽で表面に多数の貫通穴３ａを有しており、外槽２の中に正逆方向に回転自在に支持されている。２３はヒータ（加熱手段）で、外槽２底部に形成した凹状の窪み部２ａに収容されている。

４は水道等からの給水配管、５は水中の硬度成分を除去する軟水化装置、６は外槽２への軟水供給配管、７は軟水給水配管６の途中に設けた給水弁である。給水弁７を開くと、水は給水配管４を通り、軟水化装置５（軟水化手段）で軟水化されて、軟水給水配管６から外槽２内に供給される。ヒータ２３に通電することで、外槽２に供給された洗濯水を加熱し温水にできる。給水配管４、給水弁７、軟水給水配管６は、給水手段に含まれる。

１０は外槽２の底部に接続した排水配管、１１は排水弁、１２は外槽２内の洗濯水を洗濯機外へ導く排水管である。

１３は糸くずフィルタ、１４は排水配管１０から分岐した吸込み配管、１５はポンプ、１６はポンプ１５の吐出部に設けた微細気泡発生装置、１７は微細気泡発生装置１６で作った微細気泡混入水の吐出配管で、外槽２の底部に接続している。

微細気泡発生循環手段は、微細気泡発生装置１６、ポンプ１５、吐出配管１７、排水配管１０、糸くずフィルタ、吸込み配管１４を含む。

１８は空気吸込み管、１９はオゾンガス発生装置（オゾン生成手段）、２０はオゾンガス供給配管、２２はオゾンガス供給配管の途中に設けた切換弁である。オゾンガス供給配管２０は、吸込み配管１４に繋がっている。オゾンガス発生装置１９は、外槽２への最大給水水位より高い位置に設置してあるため、いかなる場合でもオゾンガス発生装置１９内へ水が浸入することはない。

排水弁１１を閉じた状態でポンプ１５を運転すると、外槽２内の洗濯水は排水配管１０から吸込み配管１４に入り糸くずフィルタ１３で水中の糸くずを除去されポンプ１５に吸込まれる。そして、ポンプ１５から吐出され微細気泡発生装置１６を通り、吐出配管１７か外槽２内に戻るように循環する。この時、吸込み配管１４内は負圧になっているため、切換弁２２を開くと空気が空気吸込み管１８から吸引され、オゾンガス発生装置１９、オゾンガス供給配管２０を通り、水と共にポンプ１５内に入り微細気泡発生装置１６内で微細気泡化され、外槽２内に微細気泡混入水が供給される。微細気泡は、オゾンガス発生装置１９を運転するとオゾン微細気泡となり、オゾンガス発生装置１９を運転しない場合は空気微細気泡となる。

次に、本実施例に係わる洗濯機の動作を説明する。

洗濯兼脱水槽３に洗濯物を投入する。給水弁７を開き軟水化装置５で軟水化された水を軟水給水配管６から外槽２内に規定量給水する。ヒータ２３に通電し給水された水を加熱し規定水温まで温め、温水にする。

洗濯兼脱水槽３を正逆回転させ洗濯物を攪拌し洗い工程に入る。なお、規定水温に達するまでは、洗濯兼脱水槽３の運転を間欠的に行っても良い。規定水温に達したら、ポンプ１５を運転し、外槽２内の軟水化された温水（洗い水）を循環する。

同時に切換弁２２を開き微細気泡発生装置１６で微細気泡を発生させ、循環水中に微細気泡を混入させる。微細気泡混入水は外槽２に入り洗濯兼脱水槽３の貫通穴を通し洗濯兼脱水槽３内に流入する。

洗濯兼脱水槽３の回転数は、洗濯物が洗濯兼脱水槽３の上方に持上げられ低部に落下する運動を繰り返すように設定してある。従って、洗濯物は微細気泡が混入した軟水化された温水に落下することになる。洗い工程は、予め決められた時間あるいは使用者が設定した時間行う。

水に含まれる硬度成分（カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの多価陽イオン）は、陰イオン系の界面活性剤を用いた洗剤に対しては、硬度成分と結合することにより水に不溶の金属石鹸を生成し、洗剤の洗浄力を阻害することが知られている。

本実施例のように、洗剤を使用しない場合においても、硬度成分は洗浄力を阻害する。人が着用する衣類に付着する汚れは、人体から発生する皮脂汚れや蛋白汚れ、食品や生活環境からの汚れが主なものである。

一般に、水中の繊維や汚れは負に帯電している。このため、硬度成分が吸着しやすく、汚れの除去が妨げられるだけでなく、汚れの再付着も促進される。また、皮脂汚れと硬度成分が結合することで、皮脂汚れが不溶化し汚れ落ちが阻害される。軟水化することで、このような弊害がなくなるため、洗浄力を高くできる。

水温が高いと洗浄力が向上することは、一般に良く知られている。洗剤を使用した場合は、洗剤の活性が高くなることや洗剤の溶解が促進させるためである。一方、水温を高くすると、汚れ、特に皮脂汚れのような油汚れが流動化し落ちやすくなることも、洗浄力向上の大きな要因である。

従って、洗剤を使用しない場合でも水温を高くすることで洗浄力を高くすることができる。

このように、温水と軟水を併用することで、洗剤を使用しなくても洗浄力を高くすることが可能である。洗濯物から落ちて水中に出てきた汚れがどうなるかを考えると、洗剤を使用した場合は、洗剤の再付着防止作用で、界面活性剤が汚れを包み込み洗濯物へ再び付着するのを防ぐ。

しかし、洗剤を使用しない場合は、洗濯物から落ちた汚れが洗濯物に再付着してしまう可能性が高い。微細気泡混入水を使用することで、この再付着の可能性を大幅に低減できる。

直径が５０μｍ以下の微細気泡には、次のような特徴と作用がある。体積当たりの表面積が大きく、水中での浮上速度が遅く滞在時間が長いことから、気体の溶解効率が高い、気液界面に水中の不純物を吸着、浮上させ水を浄化する、などである。

このため、洗濯物から離脱し水中に出てきた汚れは微細気泡に吸着し、洗濯物への再付着を防ぐことができる。また、微細気泡は、気液界面の表面張力により、気泡径が小さいほど内部の圧力が高くなり、この気泡が崩壊する時に圧力波が発生し、これによる洗浄効果も有している。

従って、微細気泡混入水に洗濯物が落下することで、微細気泡が崩壊し、洗濯物に圧力波が作用し洗浄力が発生する。温水を併用することで、皮脂汚れが流動化しているため、より高い効率で汚れを落とすことができる。さらに、軟水を使用することで、汚れや繊維への硬度成分付着による洗浄力低下が起きないため、一層高い洗浄力が得られる。

また、微細気泡はサイズが非常に小さいため、布の内部にまで入り込みやすく、表面だけでなく比較的落ちにくい内部の汚れにも作用する。微細気泡は崩壊により消滅するため、洗い工程中はポンプを常に運転し、微細気泡を供給し続ける必要がある。

図２は、温水、軟水、微細気泡の洗浄効果の一例である。図中ＭＢは、微細気泡混入水を示す。水温は２０℃と４０℃、硬度は０ｐｐｍ（軟水）と１２０ｐｐｍ（硬水）である。硬度は炭酸カルシウム換算値である。洗浄力は、２０℃の硬水で洗剤を使用した場合の洗浄力（図中一番左に示す）を基準とした相対値で示してある。

左から２〜５番目が硬水の結果、６〜９番目が軟水の結果である。図から分るように、どの条件でも硬水より軟水の方が、２０℃より４０℃の方が、微細気泡がない場合より微細気がある水の方が高い洗浄力を示している。これは、上述した作用によるものである。

ここで注目すべき点は、軟水、４０℃、微細気泡水の洗浄力の高さである。基準とした洗剤を使用した場合の洗浄力を洗剤を用いずに越す値を示している。水温２０℃硬水を軟水にすると、洗浄力相対値が約０．０６ポイント上昇する（軟水効果）。

さらに軟水で２０℃から４０℃にすると洗浄力が約０.２４ポイント上昇し（温度効果）、微細気泡を使用すると０．２３ポイント上昇する（ＭＢ効果）。この効果分を足し合わせると図中破線で示すように洗浄力相対値は０．９５になる。

しかし、実際には、ここの効果を加えた値より０．１９ポイントも高い洗浄力を示している。このことは、軟水と温水と微細気泡を組み合わせることにより、単独の洗浄力向上効果を加えたものより高い効果、すなわち相乗効果を有していることがわかる。

どれか一つの要素が欠けると、洗浄力相対値は０．３８から０．４３ポイントも低下してしまう。

洗い工程を終了すると、ポンプ１５を停止し、排水弁１１を開き外槽２内の洗い水を配水管１２から機外へ排水する。そして、洗濯兼脱水槽３を高速に回転し、脱水を行う。

次に、すすぎ工程を行う。排水弁１１を閉じ、給水弁７を開き軟水を外槽２へ給水し、洗濯兼脱水槽３を正逆回転させる。このとき、ポンプ１５を運転し、すすぎ水中に微細気泡を混入した方がよい。これにより、すすぎ水中に出てきた汚れを微細気泡に吸着させ、すすぎ効果を高めることができる。すすぎが終了したら、排水弁１１を開き、洗濯兼脱水槽３を高速に回転し脱水を行い、洗濯を終了する。

洗剤を使用した場合は、通常すすぎ工程は２回以上行うが、洗剤を使用していないため、すすぎは１回で十分である。これにより洗濯での使用水量の低減が可能である。また、排水に洗剤成分が含まれないことから、排水処理のコストを大幅に低減できる。

次に、オゾン発生装置１９を使用して、オゾン微細気泡混入水を洗いやすすぎに使用した場合の効果について述べる。微細気泡は、上述したように気体の溶解効率が高く、効率良くオゾンを水へ溶解させオゾン水を生成できる。

オゾンは非常に酸化力が強く、有害物質を分解し、殺菌や消臭作用を有していることが知られている。従って、オゾン水中で洗いやすすぎを行うことで、洗濯物の殺菌、消臭が行える。また、有機物の分解作用による洗浄作用や漂白作用も有している。

すなわち、微細気泡の崩壊時に、上述した圧力波の洗浄効果に加えて、オゾンが汚れを分解し低分子量化するため、汚れが洗濯物から離脱しやすくなり、洗浄力を高める効果がある。

さらに、ジュースやワインなどの植物系のシミ汚れに対しては、塩素系の漂白剤以上の漂白作用を有している。なお、殺菌や消臭作用に関しては０．４ｐｐｍ程度の低いオゾン濃度で十分な効果を発揮する。一方、洗浄や漂白作用のためには、短時間に効果を得るために１ｐｐｍ以上の濃度の方が好ましい。

オゾン水は、また、殺菌作用だけでなく付着している微生物の剥離効果を有している。この効果は、０．１や０．２ｐｐｍという低いオゾン濃度でも発現する。

このため、衣類や洗濯槽に付着している微生物は、オゾン水に触れると別の場所に移動（大部分は水中に移動）し、排水時に洗濯機外に排出される。このため、殺菌を行わなくても、衣類や洗濯槽から微生物を排除できる。

また、低濃度であるため、衣類や洗濯機の構成材料へのダメージが少ない。洗濯槽や外槽に耐腐食性の高い材料を使用する必要がなく、洗濯機のコストアップを抑えられる。

本発明の別の一実施例について、図面を参照し説明する。

図３は、本実施例の洗濯機の全体構成を示す概略図である。

図において、図１と同一符号は同一部分を示すので、説明は省略する。２ｂは、外槽２の外周面中央付近に凹状に形成されたオーバーフロー水の水受け部（溢水部）である。水受け部２ｂの堰２ｃの位置は、外槽２への最大給水量時の水面と同一となるようにしてある。

２４はオーバーフロー管で、水受け部２ｂの底面から排水管１２に接続している。外層２から水受け部２ｂに流入した水は、オーバーフロー管２４、排水管１２を通り機外へ排水される。２ｄは給水口で、水受け部２ｂの対向位置に設けられている。

給水口２ｄは、円筒状の外槽２の中心軸に平行なスリット状で、給水は薄い膜状になって外槽２内に流入する。給水口２ｄの垂直方向高さは、堰２ｃと同一、あるいは、やや低く設定してある。

３ｂは洗濯兼脱水槽３の円筒面に設けた貫通穴Ｂで、貫通穴３ａよりも単位面積当たりの開口面積が大きく（穴径のサイズが大きい、あるいは穴の数が多い）、洗濯兼脱水槽３の中心軸に平行に配置している。

貫通口３ｂは円周方向に２列設けてあり、洗濯兼脱水槽３を規定の位置に停止した時に、水受け部２ｂの堰２ｃおよび給水口２ｄと対面する。

実施例１で述べたように、微細気泡は、水中の汚れを気液界面に吸着し、水面に浮上させる作用を有している。本実施例は、微細気泡とともに浮上した汚れを効率良く外槽２外へ排出するためのものである。

次に、本実施例に係わる洗濯機の動作を説明する。

洗い工程の途中までは、実施例１と同一である。洗いを規定時間行った後、洗濯物が洗濯兼脱水槽３の上方に持上げられないように、洗濯兼脱水槽３の回転数を下げ、または、正逆回転の回転時間を短くする。

こうすることで、洗濯物は、水中で小さく振られ、攪拌による洗い水の流れが小さくなり、水面の乱れが小さくなる。このため、微細気泡に吸着し洗い水中に分散していた汚れは、水面に浮上、集積する。

そして、給水弁７を開き外槽２内に追加給水を行うと外槽２内の水面が上昇し、やがて水面に集まった汚れは堰２ｃを越え入水部２ｂに流出し機外へ排出される。

汚れの排出効率を高めるためには、洗濯兼脱水槽３の回転を規定の位置で停止し、洗濯兼脱水槽３を固定し、貫通穴Ｂと水受け部２ｂの堰２ｃおよび給水口２ｄがほぼ一直線上に並ぶようにする。

給水口２ｄからの給水により外槽２内の水位が上昇し、給水口２ｄに近づく。給水口２ｄから膜状に給水しているため、給水口２ｄから貫通口Ｂ３ｂを通り洗濯兼脱水槽３内を横切り、反対側の貫通口Ｂ３ｄを通り堰２ｃに至る流れが生ずる。

水面に浮上している汚れは、この流れとともに水受け部２ｂに流れるため、効率良く汚れを排除することができる。

洗い工程を終了すると、排水、脱水を行い、すすぎ工程に移行する。すすぎ工程の最後に上述と同様に汚れの排除を行うことで、すすぎ効率をさらに高めることができる。

以上の説明では、汚れの排除を洗い工程やすすぎ工程の最後に行っているが、次のように、各工程の途中で汚れの排除を行ってもよい。

すなわち、洗濯兼脱水槽３を大きく動かす洗いまたはすすぎと、洗濯兼脱水槽３を規定の位置で停止し、汚れを排出する動作とを繰り返し行うようにする。こうすることで、洗い水やすすぎ水中の汚れの濃度があまり高くなることがないため、汚れの洗濯物への再付着の可能性をさらに低減することができる。

また、洗剤を使用していないため、洗い工程の途中で汚れの排除を行う回数を適切に設定することで、すすぎ工程を別に行わなくてもよい。

汚れの排除回数は、予め決めた回数（例えば、汚れが少ない物用の洗濯コースでは回数を少なく、汚れが多い場合は回数を多くする）や、外槽３の最大水位付近（喫水面）に汚れ検知センサ（例えば、電導度センサや光学的な透過センサ）を設け、水面に浮いた汚れの量に応じて回数を変えるようにしてもよい。

なお、図示はしていないが、洗濯兼脱水槽３を規定の位置に停止させるために、洗濯兼脱水槽３の回転方向位置を検出する位置センサが必要なことは当然である。

本発明の実施例１における洗濯機の全体構成を示す概略図である。 実施例１の洗濯機における洗浄効果を説明するグラフである。 本発明の実施例２における洗濯機の全体構成をしめす概略図である。

符号の説明

２…外槽、２ｂ…水受け部、２ｄ…給水口、３…洗濯兼脱水槽、５…軟水化装置、１５…循環ポンプ、１６…微細気泡発生装置、１９…オゾン発生装置、２３…ヒータ。

Claims (5)

1. 外枠に内置され、洗濯水を溜める外槽と、この外槽に内置され、洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽を備えた洗濯機において、
   前記外槽へ水を供給する給水手段と、前記供給される水を軟水化する軟水化手段と、前記軟水化された水を加熱する加熱手段と、前記軟水内に微細気泡を混入させる微細気泡発生循環手段とを備えたことを特徴とする洗濯機。
2. 請求項１記載の洗濯機において、
   オゾン生成手段を備え、このオゾン生成手段で生成したオゾンを前記微細気泡発生循環手段へ供給し、前記軟水中にオゾン微細気泡を混入させることを特徴とする洗濯機。
3. 外枠に内置され、洗濯水を溜める外槽と、この外槽に内置され、洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽を備えた洗濯機において、
   前記外槽へ水を供給する給水手段と、オゾン生成手段と、給水した水に微細気泡を混入させる微細気泡発生循環手段とを備え、前記オゾン生成手段で生成したオゾンを前記微細気泡発生循環手段へ供給し、前記給水した水にオゾン微細気泡を混入させることを特徴とする洗濯機。
4. 請求項１または請求項３記載の洗濯機において、
   前記外槽に洗濯水の溢水部を設け、該溢水部と水平方向に対向した位置に給水手段からの給水口を設けたことを特徴とする洗濯機。
5. 洗濯水として温水および軟水を使用する洗濯方法において、
   前記洗濯水に微細気泡を混入させた洗剤未使用の洗濯液で洗濯することを特徴とする洗濯方法。

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