專利名稱：金屬離子溶出組件以及具有該組件的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使具有抗菌性的金屬離子溶出到水中的金屬離子溶出組件以及使用含有通過該金屬離子溶出組件溶出的金屬離子的水的設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，隨著女性就業(yè)率的提高和夫妻加一個(gè)孩子的三口之家的增多，白天家中無人的家庭的數(shù)量在增加，這種家庭進(jìn)行室內(nèi)晾曬的機(jī)率增加。此外，即使對于白天有人在家的家庭來說，遇到雨天時(shí)仍要進(jìn)行室內(nèi)晾曬。這種室內(nèi)晾曬與露天晾曬相比，容易在洗滌物上滋生細(xì)菌和霉菌。特別是在梅雨等高濕低溫季節(jié)，洗滌物的干燥需要很長時(shí)間時(shí)，這種趨向更為顯著。在滋生情況嚴(yán)重時(shí)，洗滌物還會散發(fā)臭味。因此，平常不得不進(jìn)行室內(nèi)晾曬的家庭強(qiáng)烈希望能夠?qū)Σ碱愡M(jìn)行抗菌處理以抑制細(xì)菌和霉菌的滋生。
因此近來，對纖維實(shí)施了抗菌防臭加工或抑菌加工的衣類在增多。但是，要使家庭內(nèi)的纖維制品全部經(jīng)過抗菌防臭加工是困難的。而且，抗菌防臭加工的效果會隨著洗滌次數(shù)的增加而降低。
為此，人們提出了每次進(jìn)行洗滌時(shí)對洗滌物進(jìn)行抗菌處理的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1記載了裝備有能夠產(chǎn)生具有殺菌能力的金屬離子的離子發(fā)生設(shè)備的電動洗衣機(jī)。此外，專利文獻(xiàn)2記載了具有向清洗水中添加銀離子的銀離子添加組件的洗衣機(jī)。
作為具有抗菌性的金屬離子，銀離子、銅離子等已為人們所知。特別是銀離子，自古人們就知道具有殺菌作用。具有抗菌性的金屬離子具有比氯穩(wěn)定、殺菌效果持續(xù)、不生成有害物質(zhì)等特點(diǎn)。
通常，金屬離子的溶出可使用電極式金屬離子溶出組件進(jìn)行。對于電極式金屬離子溶出組件來說，通過在電極間施加電壓，電流在電極間流通，根據(jù)庫侖定律，金屬離子將從作為陽極的電極中溶出。通常，所溶出的金屬離子的濃度是靠電極間流動的水的水量和電極中流通的電流進(jìn)行控制的。
此外，作為電極式金屬離子溶出組件，通常會發(fā)生碳酸鈣等附著到作為陰極的電極上的所謂水垢附著問題，因此，一般是使施加在電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)而使陽極和陰極周期性變換以防止水垢的附著。
專利文獻(xiàn)1實(shí)開平5-74487號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2001-276484號公報(bào)電極式金屬離子溶出組件在溶出的金屬離子例如為銀離子時(shí)，陽極電極使用的是銀電極或含銀電極，當(dāng)將其與陰極電極一起放入水中并在電極間施加電壓時(shí)，將在陽極電極上發(fā)生Ag→Ag++e-的反應(yīng)，使銀離子(Ag+)溶出到水中。隨著銀離子(Ag+)不斷溶出，陽極電極將不斷損耗。
另一方面，對于陰極電極來說，無論電極為何種材質(zhì)，均會在發(fā)生H++e-→1/2H2的反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣的同時(shí)，在電極表面析出由水中溶存成分構(gòu)成的水垢(碳酸鈣和碳酸鎂等)。此外，陽極電極的成分金屬的氯化物和硫化物也會在陰極電極的表面析出。因此，隨著電極式金屬離子溶出組件的長期使用，水垢和金屬氯化物、金屬硫化物會厚厚地堆積在陰極電極的表面，妨礙金屬離子的溶出。于是，將導(dǎo)致金屬離子的溶出量變得不穩(wěn)定，電極的損耗不均勻。
此外，即便陰極電極上不附著水垢，有時(shí)也會由于水質(zhì)的關(guān)系而導(dǎo)致金屬離子的溶出效率降低。例如，在水的硬度高、水的導(dǎo)電率高、水的氯化物離子濃度高等場合，即便陰極電極的表面沒有水垢析出，也會發(fā)生金屬離子的溶出量減少、金屬離子濃度降低的問題。
如上所述，不僅水垢的附著，水質(zhì)不良也會導(dǎo)致金屬離子的溶出效率降低。對于水垢的附著，雖然如上所述使施加在電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)而使得陽極和陰極周期性變換，可在一定程度上加以防止，但在實(shí)際環(huán)境下，這種水垢的附著和水質(zhì)不良導(dǎo)致金屬離子溶出效率降低的機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，而且彼此間還具有相輔相成的作用，會出現(xiàn)無法充分防止水垢附著從而導(dǎo)致金屬離子的溶出效率進(jìn)一步降低的問題。
一般來說，增大電極中流通的電流的值能夠改善防止水垢附著的效果以及金屬離子的溶出效率，但會帶來電極損耗加劇、電極壽命縮短的問題以及金屬離子溶出濃度過高的問題。若金屬離子溶出濃度過高，則會產(chǎn)生經(jīng)裝備有電極式金屬離子溶出組件的洗衣機(jī)洗滌的衣類變色等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題而提出的，其目的是，提供一種金屬離子的溶出能夠長期高效率地穩(wěn)定地進(jìn)行的金屬離子溶出組件以及具有該組件的設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件具有多個(gè)電極以及在所述電極間施加電壓的驅(qū)動電路，通過在所述電極間施加電壓而從作為陽極的電極上溶出金屬離子的金屬離子溶出組件，其特征是，具有對所述驅(qū)動電路如下進(jìn)行控制的控制電路，即，使得施加在所述電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)，并且，在從施加在所述電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后到經(jīng)過既定時(shí)間為止的期間為所述電極中流通的電流的電流值為第1電流值的第1電流模式，之后變成所述電極中流通的電流的電流值為與第1電流值不同的第2電流值的第2電流模式。
按照這種方案，通過將第1電流值設(shè)定為防止水垢附著的最佳電流值，將第2電流值根據(jù)水質(zhì)設(shè)定為使金屬離子溶出效率達(dá)到最佳的電流值，便能夠在施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期防止水垢的附著，并且，能夠防止施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期經(jīng)過后電極中流通的電流過大。由此，可使施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期經(jīng)過后金屬離子的溶出穩(wěn)定，而且不會發(fā)生電極壽命縮短的問題和金屬離子溶出濃度過高的問題。因此，能夠使金屬離子的溶出長期高效率地穩(wěn)定地進(jìn)行。
此外，從防止發(fā)生電極壽命縮短的問題和金屬離子溶出濃度過高的問題的角度來說，最好是，使第1電流值大于第2電流值。
此外，從防止發(fā)生電極壽命縮短的問題和金屬離子溶出濃度過高的問題的角度來說，最好是，使第1電流模式的時(shí)間短于第2電流模式的時(shí)間。
此外，最好是，所述驅(qū)動電路在第1電流模式期間進(jìn)行恒壓驅(qū)動，在第2電流模式期間進(jìn)行恒流驅(qū)動。使所述驅(qū)動電路在第1電流模式期間進(jìn)行恒壓驅(qū)動，可使得第1電流模式期間產(chǎn)生與水質(zhì)和電極間狀態(tài)相適應(yīng)的最大電流，提高防止水垢附著的效果。
此外，最好是，施加在所述電極間的電壓的極性是中間隔著電壓施加休止期進(jìn)行周期性翻轉(zhuǎn)的。按照這種方案，在電壓施加休止期，從電壓施加休止期之前為陽極的電極中溶出的金屬離子能夠遠(yuǎn)離到距該電極足夠遠(yuǎn)的位置，因此，即便該電極在電壓施加休止期之后變成陰極，也不會將電壓施加休止期之前溶出的金屬離子吸引回來。其結(jié)果，不會造成為溶出金屬離子而消耗的電能的浪費(fèi)，而且能夠避免金屬離子達(dá)不到所希望的總量的情況發(fā)生。此外，在將本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件組裝在設(shè)備中使用的場合，通過設(shè)置電壓施加休止期，能夠降低金屬離子在水中的濃度的離散性。因此，在溶出的金屬離子為具有抗菌性的金屬離子時(shí)，很容易做到在很寬的范圍內(nèi)均勻地發(fā)揮抗菌效果。
此外，最好是，從第1電流模式中間經(jīng)過電壓施加休止期轉(zhuǎn)移到第2電流模式。按照這種方案，施加在電極間的電壓的極性轉(zhuǎn)換之前為陰極的電極上所析出的水垢等，由于在第1電流模式期間從施加在電極間的電壓的極性轉(zhuǎn)換后變成陽極的電極上溶出金屬離子而能夠從該電極上剝離。而且，從該電極上剝離的水垢在電壓施加體止期期間能夠遠(yuǎn)離到距與該電極相向的電極足夠遠(yuǎn)的位置，因此，剝離后的水垢難以再次附著。由此，可防止水垢等堆積在電極表面，能夠使金屬離子穩(wěn)定地溶出。
此外，最好是，在所述電壓施加休止期期間將所述電極間短路。按照這種方案，可使電壓施加休止期期間的電極間的殘留電位差完全變成零，因而能夠防止電壓施加休止期期間析出水垢。
此外，最好是，具有對存在于所述電極間的水的水質(zhì)進(jìn)行檢測的水質(zhì)檢測部，所述控制電路根據(jù)所述水質(zhì)檢測部所檢測到的水質(zhì)改變第1電流值和第2電流值中的至少一個(gè)。按照這種方案，無論所使用的水的水質(zhì)如何，均能夠始終恰當(dāng)?shù)胤乐顾傅母街约?或者始終保證恰當(dāng)?shù)慕饘匐x子溶出濃度。
此外，最好是，具有對存在于所述電極間的水的水質(zhì)進(jìn)行檢測的水質(zhì)檢測部，所述控制電路根據(jù)所述水質(zhì)檢測部所檢測到的水質(zhì)，改變第1電流模式的時(shí)間與第2電流模式的時(shí)間的時(shí)間比、與施加在所述電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)周期之中的至少一個(gè)。按照這種方案，即使受電路等的制約而電流值存在上限，但無論所使用的水的水質(zhì)如何，均能夠始終恰當(dāng)?shù)胤乐顾傅母街约?或者始終保證恰當(dāng)?shù)慕饘匐x子溶出濃度。
此外，最好是，所述水質(zhì)檢測部對水的硬度、水的導(dǎo)電率、以及水的氯化物離子濃度之中的至少一種進(jìn)行檢測。由于金屬離子溶出效率與水的硬度、水的導(dǎo)電率以及水的氯化物離子濃度有關(guān)，因此，按照這種方案，無論所使用的水的水質(zhì)如何，均能夠始終保證恰當(dāng)?shù)慕饘匐x子溶出濃度。
此外，最好是，所述水質(zhì)檢測部是通過對所述電極間的電壓和所述電極中流通的電流之中的至少一個(gè)進(jìn)行檢測來檢測水質(zhì)的。按照這種方案，水質(zhì)檢測部能夠以比較簡單且低廉的電路實(shí)現(xiàn)。
此外，最好是，所溶出的金屬離子的一部分或全部是銀離子、銅離子或鋅離子之中的某一種。按照這種方案，能夠利用銀離子、銅離子或鋅離子的優(yōu)異的殺菌效果和防霉效果。
此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的設(shè)備以具有上述某一種金屬離子溶出組件而構(gòu)成。作為本發(fā)明所涉及的設(shè)備的一個(gè)例子，可列舉出洗衣機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供金屬離子的溶出能夠長期高效率地穩(wěn)定地進(jìn)行的金屬離子溶出組件以及具有該組件的設(shè)備。


圖1是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件所具有的離子溶出部的俯視剖視圖。
圖2是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件所具有的電極的立體圖。
圖3是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的電路構(gòu)成圖。
圖4是第1實(shí)施方式中的各部信號和電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖5是第2實(shí)施方式中的各部信號和電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖6是第3實(shí)施方式中的各部信號和電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖7是第4實(shí)施方式中的各部信號和電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖8是溶出效率與水的硬度的關(guān)系圖。
圖9是溶出效率與水的導(dǎo)電率的關(guān)系圖。
圖10是溶出效率與水的氯化物離子濃度的關(guān)系圖。
圖11A、圖11B、圖11C是根據(jù)水質(zhì)改變電流值時(shí)電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖12A、圖12B是根據(jù)水質(zhì)改變第1電流模式與第2電流模式的時(shí)間比時(shí)電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖13A、圖13B是根據(jù)水質(zhì)改變極性翻轉(zhuǎn)周期和時(shí)間比二者時(shí)電極中流通的電流的時(shí)序圖。
圖14是本發(fā)明所涉及的洗衣機(jī)的縱向剖視圖。
附圖標(biāo)記的說明1工頻電源2絕緣變壓器3全波整流電路4穩(wěn)壓電路5恒流電路6主控制部7電流值設(shè)定電路8電壓值設(shè)定電路9電壓檢測電路10 電流檢測電路100 離子溶出部101 外殼102、103 電極104 流入口105 流出口106、107 電極保持部件108、109 接線端子C1 濾波電容器Q1～Q4 NPN型晶體管
R1、R2 電阻器具體實(shí)施方式
下面，對本發(fā)明的實(shí)施方式結(jié)合附圖進(jìn)行說明。首先，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件所具有的離子溶出部的構(gòu)造進(jìn)行說明。離子溶出部的俯視剖視圖示于圖1，電極的立體圖示于圖2。
離子溶出部100具有外殼101。外殼101在其長度方向上的一端具有水的流入口104，另一端具有水的流出口105。
此外，離子溶出部100在其外殼101內(nèi)具有兩片電極102、103。在外殼101的內(nèi)部，以順沿于從流入口104向流出口105流動的水流的狀態(tài)，兩片片狀電極102、103相向設(shè)置。
當(dāng)在外殼101中存在有水的狀態(tài)下在電極102、103之間施加既定的電壓時(shí)，將從作為陽極的電極上溶出電極構(gòu)成金屬的金屬離子。作為電極102、103的一個(gè)例子，可采用大小為20mm×50mm、厚度為1mm左右的銀片，它們借助于電極保持部件106、107隔開大約5mm的距離設(shè)置。此外，電極102和接線端子108以及電極103和接線端子109分別由相同的金屬材料成形為一體而成。
當(dāng)邊進(jìn)行恒流控制而使通水中的電流值為29mA邊在電極102、103之間施加電壓時(shí)，能夠產(chǎn)生通水量為20L/分鐘且銀離子濃度約為90ppb的含有銀離子的水。這將意味著，即使以近似于自來水的水壓通水，也能夠產(chǎn)生含有足以發(fā)揮抗菌性的濃度的銀離子的水。
電極102、103的材料并不限于銀。只要是能夠產(chǎn)生具有抗菌性的金屬離子的金屬即可。除了銀之外，也可以選擇銅、銅銀合金、鋅等材料。從銀電極中溶出的銀離子、從銅電極中溶出的銅離子、以及從鋅電極中溶出的鋅離子可發(fā)揮優(yōu)異的殺菌效果和防霉效果。從銀銅合金中能夠同時(shí)溶出銀離子和銅離子。
對于離子溶出部100，可通過是否在電極102、103之間施加電壓來決定金屬離子的溶出/非溶出。此外，通過對電極中流通的電流和電壓施加時(shí)間進(jìn)行控制，可控制金屬離子的溶出量。與從作為一般抗菌材料使用的沸石等金屬離子載體上溶出金屬離子的釋放方式相比，是否投放金屬離子以及金屬離子濃度的調(diào)節(jié)均靠電氣方式進(jìn)行，因而使用起來更為方便。
下面，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的電路構(gòu)成進(jìn)行說明。本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的電路構(gòu)成示于圖3。
絕緣變壓器2將從一次側(cè)工頻電源1輸入的100V的交流電壓降低到既定交流電壓而從二次側(cè)輸出，并且，為了安全，一次側(cè)與二次側(cè)之間是絕緣的。絕緣變壓器2的輸出電壓經(jīng)全波整流電路3整流、濾波電容器C1濾波后，由穩(wěn)壓電路4輸出恒定電壓。
穩(wěn)壓電路4輸出的恒定電壓經(jīng)電阻器R1提供給恒流電路5。恒流電路5的作用是，即使電極102、103之間的電阻值發(fā)生變化也能夠輸出既定大小的電流。
在恒流電路5的輸出側(cè)，有NPN型晶體管Q1的集電極和NPN型晶體管Q2的集電極與之相連。此外，NPN型晶體管Q1的發(fā)射極和NPN型晶體管Q3的集電極連接在一起并連接到電極102上，NPN型晶體管Q2的發(fā)射極和NPN型晶體管Q4的集電極連接在一起并連接到電極103上。此外，NPN型晶體管Q3的發(fā)射極和NPN型晶體管Q4的發(fā)射極連接在一起并通過電阻器R2接地。而且，由微計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的主控制部6輸出的控制信號S1～S4分別輸入到NPN型晶體管Q1～Q4的基極。
當(dāng)控制信號S1和S4為高電平信號、控制信號S2和S3為低電平信號時(shí)，NPN型晶體管Q1和Q4導(dǎo)通，NPN型晶體管Q2和Q3關(guān)斷。在該狀態(tài)下，電極102上施加的是正電壓，電極103上施加的是負(fù)電壓。其結(jié)果，電極102成為陽極，電極103成為陰極，電流從作為陽極的電極102向作為陰極的電極103流動。由此，從金屬離子溶出組件上產(chǎn)生陽離子的抗菌性金屬離子和陰離子。
另一方面，當(dāng)控制信號S1和S4為低電平信號、控制信號S2和S3為高電平信號時(shí)，NPN型晶體管Q1和Q4關(guān)斷，NPN型晶體管Q2和Q3導(dǎo)通。在該狀態(tài)下，電極102上施加的是負(fù)電壓，電極103上施加的是正電壓。其結(jié)果，電極103成為陽極，電極102成為陰極，電流從作為陽極的電極103向作為陰極的電極102流動。由此，從金屬離子溶出組件上產(chǎn)生陽離子的抗菌性金屬離子和陰離子。
電壓檢測電路9對恒流電路5的輸出電壓進(jìn)行檢測，將該檢測結(jié)果輸出給主控制部6。電流檢測電路10對流經(jīng)電阻器R2的電流進(jìn)行檢測，將該檢測結(jié)果輸出給主控制部6。電壓值設(shè)定電路8按照來自主控制部6的指示對穩(wěn)壓電路4的輸出電壓值進(jìn)行設(shè)定。電流值設(shè)定電路7按照來自主控制部6的指示對恒流電路5的輸出電流值進(jìn)行設(shè)定。
下面，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的工作原理進(jìn)行說明。首先，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的第1實(shí)施方式所涉及的工作原理結(jié)合圖3和圖4進(jìn)行說明。圖4是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件進(jìn)行第1實(shí)施方式所涉及的動作時(shí)的各部信號及電極中流通的電流的時(shí)序圖。
主控制部6中內(nèi)裝有計(jì)數(shù)器(未圖示)，依據(jù)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在內(nèi)部生成模式轉(zhuǎn)換信號S5。模式轉(zhuǎn)換信號S5是高電平和低電平周期性變換的信號。此外，模式轉(zhuǎn)換信號S5的高電平和低電平是彼此不同的值。
主控制部6依據(jù)模式轉(zhuǎn)換信號S5生成控制信號S1～S4，將控制信號S1～S4分別輸出給NPN型晶體管Q1～Q4?？刂菩盘朣1、S4和控制信號S2、S3相互變換為高電平和低電平。而且，控制信號S1～S4分別在模式轉(zhuǎn)換信號S5翻轉(zhuǎn)而出現(xiàn)上升沿時(shí)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。于是，在區(qū)間T1、T3、T5，電極102成為陽極，電極103成為陰極，電流從作為陽極的電極102向作為陰極的電極103流動，而在區(qū)間T2、T4，電極103成為陽極，電極102成為陰極，電流從作為陽極的電極103向作為陰極的電極102流動。如上所述，施加在電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)，因而能夠防止水垢的附著。
此外，主控制部6在模式轉(zhuǎn)換信號S5為高電平時(shí)，對電流值設(shè)定電路7這樣進(jìn)行控制，即，使得恒流電路5輸出的電流的值比模式轉(zhuǎn)換信號S5為低電平時(shí)大。在模式轉(zhuǎn)換信號S5為高電平時(shí)，主控制部6對電流值設(shè)定電路7進(jìn)行控制而使得電極中流通的電流Io達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第1電流值，在模式轉(zhuǎn)換信號S5為低電平時(shí)，主控制部6對電流值設(shè)定電路7進(jìn)行控制而使得電極中流通的電流Io達(dá)到比第1電流值大的預(yù)先設(shè)定的第2電流值。由此，在模式轉(zhuǎn)換信號S5為高電平時(shí)，電極中流通的電流Io的值要比模式轉(zhuǎn)換信號S5為低電平時(shí)大。
通過使施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期電極中流通的電流增大，可提高防止水垢附著的效果。此外，由于能夠在施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期防止水垢的附著，因此，施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期經(jīng)過之后金屬離子的溶出穩(wěn)定。使施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期電極中流通的電流增大之所以能夠提高防止水垢附著的效果，其機(jī)理可以考慮是由于，在施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后變成陽極的電極上，因水垢附著面的銀等金屬電極的溶出而使得水垢與電極之間的結(jié)合力減弱，以及水垢與電極表面之間存在電動斥力。
隨著電極中流通的電流的增大，會發(fā)生電極壽命縮短的問題和金屬離子溶出濃度過高的問題，因此，本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件中，僅在施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后的電壓施加初期電極中有大電流流通。因此，在區(qū)間T1～T5的各個(gè)區(qū)間，使得第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)大于第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)。此外，為了避免發(fā)生電極壽命縮短的問題和金屬離子溶出濃度過高的問題，最好是，使第1電流模式m1的時(shí)間短于第2電流模式m2的時(shí)間。
在上述實(shí)施方式中，在區(qū)間T1～T5的各個(gè)區(qū)間，第1電流模式m1期間和第2電流模式m2期間均為恒流驅(qū)動，但也可以設(shè)計(jì)成，在區(qū)間T1～T5的各個(gè)區(qū)間，第1電流模式m1期間為恒壓驅(qū)動，第2電流模式m2期間為恒流驅(qū)動。在采取恒壓驅(qū)動的場合，主控制部6對電流值設(shè)定電路7和電壓值設(shè)定電路8進(jìn)行的控制使得電壓檢測電路9所檢測的電壓恒定。在第1電流模式m1期間采取恒壓驅(qū)動，可使得第1電流模式m1期間有與水質(zhì)和電極間狀態(tài)相適應(yīng)的最大電流流通，進(jìn)一步提高防止水垢附著的效果。在上述實(shí)施方式中，在區(qū)間T1～T5的各個(gè)區(qū)間，由于第1電流模式m1期間和第2電流模式m2期間均為恒流驅(qū)動，因而也可以不設(shè)置電壓值設(shè)定電路8。
所謂恒壓驅(qū)動，是指即使電極間的電阻值發(fā)生變化也能夠控制電壓保持恒定的值，但是，電源電壓的波動、溫度引起的電路零部件電阻的變化等因素會使電極間的電壓值改變，要達(dá)到完全恒定是困難的。此外，在由于電極間的電阻值顯著降低等原因而有可能有超出容許范圍的電流流通時(shí)，有必要將電壓降低。在這里，將恒壓驅(qū)動定義為，即使出現(xiàn)這種情況，即使電極間的電阻值發(fā)生變化也不必改變電壓而能夠控制施加在電極間的電壓大致恒定。所謂恒流控制，是指即使電極間的電阻值發(fā)生變化也能夠控制電流值保持恒定，但是，電極表面產(chǎn)生氣泡、電極的振動引起電極間距離的變化等會導(dǎo)致電極間的電阻值經(jīng)常變化，因此，要完全達(dá)到恒定是困難的，電流多少會發(fā)生變化。此外，有時(shí)由于電阻值顯著提高，會出現(xiàn)在電路的容許范圍的電壓下不能產(chǎn)生恒定的電流而電流降低的情況。在這里，將恒流驅(qū)動定義為，即便出現(xiàn)這種情況，通過與電極間電阻值的變化相對應(yīng)地改變電壓，大體上在電阻值增加時(shí)將電壓提高，在電阻值減小時(shí)將電壓降低，從而使電極間的電流值穩(wěn)定。
下面，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的第2實(shí)施方式所涉及的工作原理結(jié)合圖3和圖5進(jìn)行說明。圖5是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件進(jìn)行第2實(shí)施方式所涉及的動作時(shí)的各部信號及電極中流通的電流的時(shí)序圖。對于圖5中與圖4相同的部分賦予相同的編號并將其詳細(xì)說明省略。
模式轉(zhuǎn)換信號S5是在從低電平變換為高電平時(shí)從低電平經(jīng)過既定時(shí)間的中間電平而變換為高電平的信號。在模式轉(zhuǎn)換信號S5為中間電平時(shí)，主控制部6使控制信號S1～S4全部變成低電平。由此，施加在電極間的電壓的極性將經(jīng)過電壓施加休止期RT后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。
在電壓施加休止期RT內(nèi)，從電壓施加休止期RT之前為陽極的電極上溶出的金屬離子能夠遠(yuǎn)離到距該電極足夠遠(yuǎn)的位置，因此，即使該電極在電壓施加休止期RT之后變成陰極，也不會將電壓施加休止期RT之前溶出的金屬離子吸引回來。其結(jié)果，不會造成為溶出金屬離子而消耗的電能的浪費(fèi)，而且還能夠避免金屬離子達(dá)不到所希望的總量的情況發(fā)生。此外，在將本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件組裝在設(shè)備中使用的場合，通過設(shè)置電壓施加休止期RT，可降低金屬離子在水中的濃度的離散性。因此，在溶出的金屬離子為具有抗菌性的金屬離子時(shí)，很容易做到在很寬的范圍內(nèi)均勻地發(fā)揮抗菌效果。
下面，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的第3實(shí)施方式所涉及的工作原理結(jié)合圖3和圖6進(jìn)行說明。圖6是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件進(jìn)行第3實(shí)施方式所涉及的動作時(shí)的各部信號及電極中流通的電流的時(shí)序圖。對于圖6中的與圖5相同的部分，賦予相同的編號并將其詳細(xì)說明省略。
主控制部6使控制信號S1～S4在模式轉(zhuǎn)換信號S5翻轉(zhuǎn)出現(xiàn)下降沿之后的既定期間內(nèi)為低電平，因此，從第1電流模式m1經(jīng)過電壓施加休止期rt轉(zhuǎn)移到第2電流模式m2。由此，從施加在電極間的電壓的極性轉(zhuǎn)換之前為陰極的電極上析出的水垢等，由于在第1電流模式m1期間從施加在電極間的電壓的極性轉(zhuǎn)換之后為陽極的電極溶出金屬離子而從該電極上剝離。并且，由于從該電極上剝離的水垢在電壓施加休止期rt內(nèi)能夠遠(yuǎn)離到距與該電極相向的電極足夠遠(yuǎn)的位置上，因此，剝離后的水垢難以再次附著。由此，可防止水垢等堆積在電極表面，能夠使金屬離子穩(wěn)定地溶出。
下面，對本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的第4實(shí)施方式所涉及的工作原理結(jié)合圖3和圖7進(jìn)行說明。圖7是本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件進(jìn)行第4實(shí)施方式所涉及的動作時(shí)的各部信號及電極中流通的電流的時(shí)序圖。對于圖7中的與圖5相同的部分，賦予相同的編號并將其詳細(xì)說明省略。
第4實(shí)施方式與上述第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，模式轉(zhuǎn)換信號S5為中間電平時(shí)控制信號S1和S2變成低電平、控制信號S3和S4變成高電平。這樣，在電壓施加休止期RT內(nèi)，電極102、103之間短路，使得電極102、103之間的電位差為零。電壓施加休止期RT內(nèi)電極102、103之間的殘留電位差是即便是微量也能夠使水垢析出的重要原因，因此，使電極102、103之間短路而使得電極102、103之間的殘留電位差完全為零，以防止電壓施加休止期RT內(nèi)有水垢析出。
在第3實(shí)施方式的電壓施加休止期rt內(nèi)，同樣也可以使控制信號S1和S2為低電平、使控制信號S3和S4為高電平，從而使電極102、103之間短路，使得電極102、103之間的殘留電位差完全為零。
下面，就第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)的設(shè)定進(jìn)行說明。如在“背景技術(shù)”中已說明的，不僅水垢的附著，水質(zhì)不良也會導(dǎo)致金屬離子的溶出效率降低。
溶出效率與水質(zhì)的要素之一的硬度之間的關(guān)系示于圖8，溶出效率與水質(zhì)要素之一的水的導(dǎo)電率之間的關(guān)系示于圖9，溶出效率與水質(zhì)要素之一的水的氯化物離子濃度之間的關(guān)系示于圖10。在圖8～圖10中，以日本的自來水標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)(硬度100mg/L，導(dǎo)電率340S/cm，氯化物離子濃度54mg/L)為基準(zhǔn)，將使用這種水質(zhì)的水且金屬離子溶出組件的電極中流通的電流值為29mA時(shí)的金屬離子溶出效率作為100％，電極的尺寸相同，施加在金屬離子溶出組件的電極間的電壓的施加模式相同。
此外，在圖8～圖10中，特性曲線A1～A3是使金屬離子溶出組件的電極中流通的電流值為29mA時(shí)的特性曲線，特性曲線A4～A6是使金屬離子溶出組件的電極中流通的電流值為94mA時(shí)的特性曲線。
由圖8～圖10可知，水的硬度越高、水的導(dǎo)電率越高、水的氯化物離子濃度越高，金屬離子溶出效率越低。此外，對特性曲線A1～A3與特性曲線A4～A6進(jìn)行比較時(shí)可知，通過增加金屬離子溶出組件的電極中流通的電流值，可改善金屬離子溶出效率。
因此，根據(jù)水質(zhì)來設(shè)定第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)，能夠始終保證恰當(dāng)?shù)慕饘匐x子溶出濃度。
為此，在本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件中，使第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)根據(jù)水質(zhì)而變化。
例如，在使用導(dǎo)電率小的水質(zhì)的水的場合，如圖11A所示，使第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)減小，在使用導(dǎo)電率大的水質(zhì)的水的場合，如圖11C所示，使第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)增大。
此外，水垢是否容易析出也會因水質(zhì)而不同，因此，根據(jù)水質(zhì)來設(shè)定第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)，能夠始終恰當(dāng)?shù)胤乐顾傅母街?。因此，還可以根據(jù)水質(zhì)改變第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)。
在使用水垢容易析出的水質(zhì)的水的場合，如圖11A或圖11C所示，使第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io(第1電流值)增大即可，在使用水垢難以析出的水質(zhì)的水的場合，如圖11B所示，使第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io(第1電流值)減小即可。
此外，在圖11A～圖11C中，是根據(jù)水質(zhì)改變電流值的設(shè)定值的，但也可以根據(jù)水質(zhì)改變第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比。
例如，在使用導(dǎo)電率大且水垢容易析出的水質(zhì)的水的場合，如圖12A所示，使第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)、第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)增大即可，在使用導(dǎo)電率大且水垢非常容易析出的水質(zhì)的水的場合，如圖12B所示，在使第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)、第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io值(第2電流值)增大的同時(shí)，使第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比增大即可。
雖說水垢的析出越容易，將第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)設(shè)定得越大即可，但由于受電路等因素的制約，很多情況下電流值存在著上限。在這種電流值存在上限的場合，如上所述根據(jù)水質(zhì)改變第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比是有用的。
可以考慮采取這樣的方案，即，在每次使用具有本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的設(shè)備時(shí)，將第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)、第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)、或者第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比設(shè)定為最佳值。此外，也可以考慮采取這樣的方案，即，將輸入有關(guān)水質(zhì)的信息的機(jī)構(gòu)設(shè)置在具有本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的設(shè)備中，根據(jù)所輸入的有關(guān)水質(zhì)的信息將第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)、第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)、或者第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比設(shè)定為最佳值。但是，最好是采取這樣的方案，即，本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件本身具有對水質(zhì)進(jìn)行檢測的水質(zhì)檢測部，根據(jù)檢測到的水質(zhì)將第1電流模式m1期間電極中流通的電流Io的值(第1電流值)、第2電流模式m2期間電極中流通的電流Io的值(第2電流值)、或者第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比設(shè)定為最佳值。
此外，改變施加在電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)周期也能夠應(yīng)對不同的水質(zhì)。例如，若在保持第1電流模式m1的時(shí)間與第2電流模式m2的時(shí)間的時(shí)間比的情況下使周期延長，則其最終結(jié)果可提高離子溶出效率。也可以如圖13A和圖13B所示，使極性翻轉(zhuǎn)周期和時(shí)間比二者均改變。圖13A和圖13B是根據(jù)水質(zhì)改變第1電流模式m1的時(shí)間而不改變第2電流模式m2的時(shí)間的例子。在使用導(dǎo)電率大且水垢容易析出的水質(zhì)的水的場合，采取圖13A所示的方案，在使用導(dǎo)電率大且水垢非常容易析出的水質(zhì)的水的場合，采取圖13B所示的方案。
在這里，就最好將其設(shè)置在本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件中的水質(zhì)檢測部的一個(gè)例子進(jìn)行說明。由圖3中的電壓檢測電路9和電流檢測電路10構(gòu)成了水質(zhì)檢測部。電壓檢測電路9在NPN型晶體管Q1、Q4導(dǎo)通而NPN型晶體管Q2、Q3關(guān)斷期間，或者NPN型晶體管Q1、Q4關(guān)斷而NPN型晶體管Q2、Q3導(dǎo)通期間，對施加在電極102、103之間的電壓進(jìn)行檢測。此外，電流檢測電路10對電極102、103中流通的電流進(jìn)行檢測。
通過對既定條件下在電極102、103之間施加電壓時(shí)電極102、103之間所施加的電壓值和電極102、103中流通的電流值進(jìn)行檢測來進(jìn)行水質(zhì)的檢測。例如，關(guān)于水質(zhì)的要素之一的導(dǎo)電率低這一點(diǎn)，可根據(jù)電極102、103之間施加的電壓雖然高但電極102、103中流通的電流小檢測出來。
本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件可裝備在各種設(shè)備中。在這里，以將本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件裝備在洗衣機(jī)中為例進(jìn)行說明。裝備有上述本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件的洗衣機(jī)的縱向剖視圖示于圖14。對于圖14中的與圖1相同的部分賦予相同的附圖標(biāo)記。
在圖14所示的洗衣機(jī)中，上述本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件所具有的離子溶出部100安裝在給水路徑110中，該離子溶出部100所產(chǎn)生的具有抗菌性的金屬離子被添加到洗滌水中使用。由此，對洗滌物以具有抗菌性的金屬離子進(jìn)行抗菌處理以防止細(xì)菌和霉菌的滋生，還能夠防止產(chǎn)生臭味。
此外，圖14所示的洗衣機(jī)，即使銷售到海外的水質(zhì)不同的各種地區(qū)，也不會受水質(zhì)的影響而能夠維持最佳的金屬離子濃度，發(fā)揮抗菌效果，而且還能夠避免因水質(zhì)的不同而導(dǎo)致電極壽命出現(xiàn)差異。
以上就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的范圍并不受此限定，還可以在不超出發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更而加以實(shí)施。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的金屬離子溶出組件能夠應(yīng)用于以洗衣機(jī)為首的使用水的各種設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種金屬離子溶出組件，具有多個(gè)電極以及在所述電極間施加電壓的驅(qū)動電路，通過在所述電極間施加電壓而從作為陽極的電極上溶出金屬離子，其特征是，具有對所述驅(qū)動電路如下進(jìn)行控制的控制電路，即，使得施加在所述電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)，并且，在從施加在所述電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后到經(jīng)過既定時(shí)間為止的期間為所述電極中流通的電流的電流值為第1電流值的第1電流模式，之后變成所述電極中流通的電流的電流值為與第1電流值不同的第2電流值的第2電流模式。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，第1電流值大于第2電流值。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，第1電流模式的時(shí)間短于第2電流模式的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所述驅(qū)動電路在第1電流模式期間進(jìn)行恒壓驅(qū)動，在第2電流模式期間進(jìn)行恒流驅(qū)動。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，施加在所述電極間的電壓的極性是中間隔著電壓施加休止期進(jìn)行周期性翻轉(zhuǎn)的。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，從第1電流模式中間經(jīng)過電壓施加休止期轉(zhuǎn)移到第2電流模式。
7.如權(quán)利要求5所述的金屬離子溶出組件，其特征是，在所述電壓施加休止期期間將所述電極間短路。
8.如權(quán)利要求6所述的金屬離子溶出組件，其特征是，在所述電壓施加休止期期間將所述電極間短路。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，具有對存在于所述電極間的水的水質(zhì)進(jìn)行檢測的水質(zhì)檢測部，所述控制電路根據(jù)所述水質(zhì)檢測部所檢測到的水質(zhì)改變第1電流值和第2電流值中的至少一個(gè)。
10.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，具有對存在于所述電極間的水的水質(zhì)進(jìn)行檢測的水質(zhì)檢測部，所述控制電路根據(jù)所述水質(zhì)檢測部所檢測到的水質(zhì)，改變第1電流模式的時(shí)間與第2電流模式的時(shí)間的時(shí)間比、與施加在所述電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)周期之中的至少一個(gè)。
11.如權(quán)利要求9所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所述水質(zhì)檢測部對水的硬度、水的導(dǎo)電率、以及水的氯化物離子濃度之中的至少一種進(jìn)行檢測。
12.如權(quán)利要求10所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所述水質(zhì)檢測部對水的硬度、水的導(dǎo)電率、以及水的氯化物離子濃度之中的至少一種進(jìn)行檢測。
13.如權(quán)利要求9所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所述水質(zhì)檢測部是通過對所述電極間的電壓和所述電極中流通的電流之中的至少一個(gè)進(jìn)行檢測來進(jìn)行水質(zhì)的檢測的。
14.如權(quán)利要求10所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所述水質(zhì)檢測部是通過對所述電極間的電壓和所述電極中流通的電流之中的至少一個(gè)進(jìn)行檢測來檢測水質(zhì)的。
15.如權(quán)利要求1所述的金屬離子溶出組件，其特征是，所溶出的金屬離子的一部分或全部是銀離子、銅離子或鋅離子之中的某一種。
16.一種設(shè)備，其特征是，具有權(quán)利要求1～15之任一權(quán)利要求所述的金屬離子溶出組件。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征是，所述設(shè)備是洗衣機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的金屬離子溶出組件具有多個(gè)電極(102、103)、在所述電極間施加電壓的驅(qū)動電路(未圖示)、以及對所述驅(qū)動電路如下進(jìn)行控制的控制電路(未圖示)，即，使得施加在所述電極間的電壓的極性周期性翻轉(zhuǎn)，并且，在從施加在所述電極間的電壓的極性翻轉(zhuǎn)后到經(jīng)過既定時(shí)間為止的期間為所述電極中流通的電流的電流值為第1電流值的第1電流模式，之后變成所述電極中流通的電流的電流值為與第1電流值不同的第2電流值的第2電流模式。
文檔編號D06F39/00GK101044095SQ20058001327
公開日2007年9月26日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
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