洗衣机 本发明涉及设有对洗涤物施予机械力的致动器的洗衣机。
在洗衣机中，为了除去污渍，除需要洗涤剂中含有的表面活性剂的作用效果外，还需要机械力的作用效果。在该机械力的作用下包含在表面活性剂中的污渍从衣物上脱落，从而使污渍从衣物上脱落。该机械力，通过使在洗衣机的底面设置的旋翼正反旋转，搅拌洗涤水中地衣物，以衣物之间相互摩擦时产生的摩擦力形式施加给衣物。即在洗涤剂的化学力和洗衣机的机械力的协同作用下使附在洗涤物上的污渍脱落。而且机械力与致动器的驱动速度和时间的乘积几乎成比例。在具有以旋翼作为致动器的洗衣机中，与旋翼的旋转速度和时间的乘积几乎成比例。
通常，洗衣机的旋翼用连接在工业电源上的单相感应电动机驱动。这时，旋翼的旋转速度由工业电源频率和电动机的极数及插入电动机的旋转轴和旋翼之间的减速机构决定。在通常的洗衣机中该旋转速度一定，用时间调整机械力。为了用旋转速度调整该机械力，如日本特开平3-198899号公报所述的那样在洗衣机中装载PWM型变流器电路使驱动电动机的电源频率可变。
在上述公报中所述的洗衣机，为了达到无论洗涤物量多少，施予洗涤物的机械力都相同的目的，根据洗涤物量控制旋翼的旋转速度。
在上述公报中所述的具有可改变旋翼速度装置的洗衣机，没有考虑根据洗涤物的污渍量改变施予洗涤物的机械力。即没有考虑按照污渍程受调节旋转速度。换句话说，无论是洗涤污渍严重的洗涤物，还是洗涤污渍少的洗涤物，只要洗涤物的量相同，则施加在洗涤物上的机械力是相同的。因此。不能期望对污渍少的洗涤物进行使布料损伤少的洗涤，和使污渍严重的洗涤物的污渍在使布料损伤尽可能少的情况下达到完全脱落的效果。
另一方面，在洗涤用水中含有的硬度成分钙离子、镁离子这样的2价阳离子使洗涤剂的洗涤能力大受影响。因为这些离子与洗涤剂中的表面活性剂反应生成不溶性的金属皂碱。所以用于洗涤的表面活性剂量减少，洗涤能力降低而且生成的金属皂碱不溶于水漂洗不充分时残留在衣物上，有时出现白色的斑点。
在日本特开平4-20395号公报中所述的洗衣机在向洗涤桶内供水通道的途中设置去离子装置。在该公报中公开了用离子交换树脂和活性炭作为去离子装置。此外，公开了备有与去离子装置并列的供水通路，选择性使用以延长活性炭的寿命的技术。
但是在特开平4-20395号公报中记载的去离子装置，没有考虑供给洗涤用水的必要流量、离子交换树脂的量、粒径或离子除去效率。即，若要想确保流量则需要多量的离子交换树脂，很难将去离子装置容纳在洗衣机内部或构成紧凑型。另一方面，若减少离子交换树脂量从而实现离子交换装置的紧凑化，则要得到通常必要的流量是困难的。而且在该公报中，没有考虑施予洗涤桶内衣物的机械力。
本发明的第1个目的在于，提供即使不进行麻烦的手洗等的前处理，也能够在尽可能短的时间内获得高的洗涤效果，同时能够减少洗涤物损伤的洗衣机。
本发明的第2个目的在于，在达到上述目的的同时，提供以紧凑型设置的，每分钟10L以上的流量下，能够除去洗涤用水中含有的阳离子的去离子装置的洗衣机。
为了达到上述第1个目的，在洗衣机供水通道的途中，本发明的洗衣机设置有降低供水中含有的钙离子和镁离子这样的硬度成分的离子交换装置，同时设置有改变致动器驱动速度的可变速控制装置作为用于对洗涤物施予机械力的致动器的控制装置。
利用上述装置，因为按照污渍程度能够改变致动器的驱动速度，所以能够使对洗涤物施予机械力的时间缩短而且，使用减少了钙离子和镁离子的洗涤水能够提高洗涤效果，降低机械力，即，即使减小致动器的驱动速度，也可保持洗涤效果并降低洗涤时间的增加。
为了达到上述第2个目的，在离子交换装置中，设有具有能够确保供水流量的量的离子交换能力的原料，并可以将该原料的交换能力再生后使用。
图1是按照本发明的全自动洗衣机的外观立体图。
图2是按照本发明的全自动洗衣机的纵截面图。
图3是按照本发明的全自动洗衣机的控制板图。
图4是按照本发明的后部容纳箱内部的平面图。
图5是按照本发明的去离子装置的立体图和纵截面图。
图6是按照本发明的全自动洗衣机的电接线块图。
图7是表示硬度和洗净率关系的图。
图8是表示通水量和泄漏硬度关系的图。
图9是表示离子交换树脂表面积和泄漏硬度的关系图。
图10是表示初次和再生后的通水量和泄漏硬度的关系图。
图11是表示因洗涤条件洗涤能力改变的图。
下面，参照图面说明本发明的实施例。
图1是关于本发明的全自动洗衣机的外观图，图2是沿着图1中AA线的纵截面图。外壳是由钢板制的外框1和安装在其上部的顶罩17等构成。作为水接收桶的外桶4，利用由从外框1的上部四角的吊棒，及螺旋形弹簧和滑动环组成的防震装置，被支持在外框1内部呈吊挂状态，贮存洗涤工序中的洗涤水和漂洗工序中的漂洗水(以下称作洗涤水)。在外桶4中，设有可自由旋转的不锈钢制的洗涤兼脱水桶5(以下称作洗涤桶)。在洗涤桶5侧面设有许多脱水孔5a，在中央底部设有用于对洗涤物施予机械力的、可以旋转的作为致动器的旋翼6，在上缘部设有平衡器5b。在外桶4的底面安装支持板10，在支持板10上固定驱动装置。
驱动装置由三相感应电动机7和齿轮减速机构和联轴器以及制动装置组合而成的传动装置9构成，把三相感应电动机7的旋转用皮带轮8a和皮带8b传送到传动装置9上。传动装置9的输出轴以密封状态与外桶4的底壁连通，伸入到外桶4内，与旋翼6及洗涤桶5连接。驱动装置，在洗涤工序和漂洗工序时使洗涤桶5静止使旋翼6按顺时针和逆时针方向旋转。且在脱水工序中使洗涤桶5按同一方向旋转。
在外桶4侧面下方设有把外桶内的水压传送给传感器11的水位传感器管12。而且，在外桶4底面设有进行排放洗涤水的排水阀13，用连接排水阀的排水软管16把洗涤水排出洗衣机外。
在外框1的上部设有顶罩17。顶罩17由投入洗涤物的投入口17a，和容纳去离子装置、自来水龙头口26、供水电磁阀的后部容纳箱17b，和容纳微型计算机等电部件的前部操作箱17c构成。在投入口17a的上面设有盖18。
在前部操作箱17c的上面安装如图3所示的操作面板19a，在其下面设有内置的微型计算机等的控制部分19b。而且在前部操作箱17c内，设有通过检测外桶4内的水压，判定贮存水直至规定水位的水位传感器11。在操作面板19a上配置电源开关20、各种显示器21、各种操作按钮22、蜂鸣器23，使用者用操作按钮22操作洗衣机，而且能够用显示器21、蜂鸣器23确认其动作状态。还设有表示离子除去处理(软水化)的由发光二板管构成的软水化表示24和催促并显示再生去离子装置的由发光二极管构成的盐投入表示25，指示通常的洗涤工序的标准洗涤按钮80，表示污渍严重的洗涤工序的高洗净洗涤按钮81。
图4是作为本实施例的主要构成的，涉及供给洗涤用水的后部容纳箱17b的卸下上盖时的背面部分的平面图(图1中用BB线表示的截面)(省略前侧)。在后部容纳箱17b中装有连结自来水龙头的软管的自来水龙头口26，与其连结的供水电磁阀27和由盐水注水电磁阀63，圆筒容器60构成的去离子装置28，吸浴池水的浴池水吸水泵45，向洗涤桶内流下洗涤水的倾斜流道46等。在倾斜流道46的上侧设置有开口于流道46的室A47和B48。供水电磁泵27的出口与离子交换装置28的入水口29a连结，盐注水电磁阀63的出口与离子交换装置28的盐注水口60h连结。离子交换装置28的出水口29b与室A47连结。
图5详细表示作为本实施例主要构成的去离子装置28。(a)是去离子装置28的整体立体图，(b)是其纵截面图。去离子装置28由圆筒容器60和盖61构成。圆筒容器60分为5个室。从上依次是，盐投入室60a、用防止盐粒流出过滤器60g与盐投入室60a相隔的盐水室60k、设置有出口29b的上部室60b、把入水口29a和出水口29b之间的上下面用网式滤清器29d隔开的树脂室29e、设有入水口29a的下部室60c。在入水口29a和出水口29b之间(上部室60b和下部室60c之间)的树脂室29e中填充钠型强酸性阳离子交换树脂(以下称为离子交换树脂)。上述离子交换树脂31除一般广泛使用的珠状物之外，也可以是纤维状。网式滤清器29d防止异物进入树脂室29e内并防止离子交换树脂31从树脂室29e流出。而且离子交换树脂31的上部和下部设置上部室60b和下部室60c，是为了防止仅离子交换树脂31层的一部分通水，使在整个离子交换树脂均一地流过水，以高效率的吸着金属离子。水从入水口29a进入下部室60c，充满下部室60c后在离子交换树脂31层均一地上升，流入到上部室60b并充满上部室60b后从出水口29b流出。为了使再生用食盐水在整个离子交换树脂31层中均一地流动，使盐水贮存一段时间，上部室60b是必要的。
使用者预先在盐投入室60a中投入盐62。投入的盐量约150g。这相当于后面所述的每进行再生处理离子交换树脂31一次所需要的20g盐量的7次的量，这需要使用者每周投入一次盐62。在盐投入室60a和盐水室60k之间配有几乎与盐投入室60a的内径等直径的防止盐粒流出的过滤器60g，以防止盐粒流出到盐水室60k中。由此，因为可以增大防止盐粒流出的过滤器60g的面积，使盐水通过过滤器的整个面流下到盐水室60k，所以能够确保盐水的流量。在盐投入室60a中，有来自盐注水口60h的盐注水管60i开口。盐水室60k和上部室60b用隔壁60d分开，在隔壁60d上设置通过盐水的孔60e。在该孔60e下面，在上部室60b一侧设置止回阀60f，在向洗涤桶5供水时止回阀60f将孔60e塞住，防止水从上部室60b流入到盐水室60k中。在下部室60c的底面，设计成盐水排出口29c与后部容纳箱17b的底面相贯通，和盐水排出口29c连接的盐水排出管64如图2所示那样与外桶4连接，将盐水排出到外桶内。在盖61的内圆周上设置凹沟61a，在上面开有空气孔61b。圆筒容器60的上部外圆周上有凸部61j，盖61其凹沟61a以嵌合的形式固定到圆筒容器60的凸部60j上。盖61比后部容纳箱17b的上面突出，使盖61的开关容易进行。而且，盖61是象丙烯酸树脂那样的透明部件，容易知道后面所述的每次洗衣时进行再生处理离子交换树脂所消耗盐的残余量。
自来水龙头的软管与自来水龙头口26连接。用供水电磁阀27的开关将自来水导入圆筒容器60的入水口29a，充满下部室60c后上升到填充离子交换树脂的室29e并通过该室。自来水在这里被软化即除去钙、镁离子，充满上部室60b从出水口29b流出。然后从室A47流下到倾斜流道46，供水到外桶4(洗涤桶5)。用与浴池水供水口45a连接的软管将来自浴池的水吸出。首先打开供水电磁阀27使来自自来水龙头口26的自来水通过去离子装置28、室A47后，把其中的一部分水从引水口45b引入到浴池水吸水泵45中。然后运转泵马达，从浴池水供水口45a自吸浴池水，从出水口45c通过室B48导入倾斜流道46，从这里供水到洗涤桶5。
在设有自来水龙头口26的后部容纳箱17b中设置用圆筒容器60构成的去离子装置28，是为了能够使供水配管长度变短，消减流道损失，减少流量也就是说缩短供水时间。在供水中因为填充离子交换树脂31的室29e通过自来水，所以该树脂填充的压力损失很大。为了尽可能祢补该损失，从自来水龙头口到圆筒容器60的配管长度最好在100mm以下。以前洗衣机的洗涤供水流量按照自来水压力都是从10到15升/分，为了在本实施例中得到与此相近的流量需要作上述考虑。
图6(a)是以微型计算机50为中心构成的洗衣机控制部分的块图。微型计算机50与操作按钮输入电路51和水位传感器11都连接，接受使用者的按钮操作、洗涤桶内的洗涤水水位的情报信号。从微型计算机50的输出与驱动电路52连接，供给浴池水泵45、供水电磁阀27、排水阀13等工频电源，控制它们的开关或运转。为了让使用者知道洗衣机的动作，也同蜂鸣器23和显示器21等报知装置相连接。电源电路53将工频电源整流平滑后，作为微型计算机50的必要的直流电源。54是亮灯时表示软水处理的发光二极管。发光二极管54装在前部操作箱17c上，在向离子交换树脂通水时亮灯，用软水化表示24让使用者知道在软水化处理中。55是亮灯时表示盐投入的发光二极管。发光二极管55装在前部操作箱17c上，当需要向去离子装置投入盐时亮灯，用盐投入表示25让使用者知道需要投入盐。
变流电路71将工频电源整流平滑后作成直流电源，逆变电路72把该直流电源作成3相交流电源，把三相交流电供给三相感应电动机逆变电路72由IGBT模块73和PWM信号电路74构成，IGBT的门端子上附加PWM信号，斩波直流电源后把3相交流电流供给三相感应电动机7的各UVW线圈。PWM信号电路74与微型计算机50连接，作成根据微型计算机的指示来决定供给三相感应电动机的三相交流电的频率和电压或各UVW相相位关系的PWM信号。图6(b)详细表示逆变电路72周围的部件。若UVW依次成120度的相位关系，则三相感应电动机按顺时针旋转，例如使VW相以与上述相反的相位关系按逆时针方向逆转。
下面说明按照实施例的去离子装置28的操作过程。
在本实施例中，使用者将洗涤物放入洗涤桶5中，按下电源开关19，一操作标准洗涤按钮80或高洗净洗涤按钮81，微型计算机就根据布量传感器测定洗涤物量，在显示器21上表示按照测定结果的水量、洗涤剂量，由此使用者可以获知。使用者把表示出的参考的适量洗涤剂投入洗涤桶5中。之后微型计算机打开供水电磁阀27。自来水从自来水龙头口26通过供水电磁阀27，由入水口29a流入到圆筒容器60的下部室60c。流入的自来水充满下部室60c后，在该压力下上升到室29e，自来水通过在室29e中用网式滤清器29d夹住填充的钠型强酸性阳离子交换树脂31之间，然后流出到上部室60b中。充满上部室60b后从出水口29b流出，通过室A47、倾斜路46贮存在外桶4(洗涤桶5)内。而且流向下部室60c的自来水的一部分不通过离子交换树脂31，而是通过与盐水排出口29c连接的盐水排水管流入外桶4内。若盐水排出口29c的内径是2mm，则在供水流量是15/分时通过排出管64的流量约为0.5L/分。该量是供水量的3％，影响很小。若盐水排出口29c的内径更小，则影响更小，由于毛细管现象难于排出再生用的盐水，所以上述2mm最合适。如果没有成本和空间的问题，则在盐水排出管64的途中设置阀门，在供水过程中关闭阀门，这样的方法的优点不言而喻。
自来水通过离子交换树脂31时，在离子交换作用中将其中含有的钙、镁离子被除去。在该洗涤供水过程中发光二极管亮灯，用软水化表示24或蜂鸣器23来表示在离子除去过程中或进行报知。供水过程中，离子交换装置28的上部室60b用自来水充满，因为这个压力止回阀60f的球体上升塞住孔60e。因此，在供水过程中自来水不会进入盐水室60k。除供水时外，因为上部室60b的气压是大气压，因重力止回阀60f的球体落下，孔60e呈开放状态。
下面说明按下高洗净洗涤按钮81，洗涤污渍严重的洗涤物的情况。微型计算机50根据水位传感器11知道规定量的洗涤水已经供水到外桶4内，于是关闭供水电磁阀27停止供水。并且为了使旋翼6 正逆旋转，在PWM信号电路74中输出使设定频率、电压、相位关系的三相电源间断供给三相感应电动机7的信息。其结果是，旋翼6开始正逆旋转，洗涤开始。此时，若按下高洗净洗涤按钮81开始洗涤，设定的三相电源的频率比在按下洗涤按钮80进行洗涤时所设定的频率更高。
象公知的那样感应电动机的转数与输入频率成比例。即感应电动机驱动的旋翼6的旋转速度与其频率成比例。例如按下标准洗涤按钮80时的频率设定为50Hz，旋转叶片旋转速度假如是110rpm，若按下高洗净洗涤按钮81时设定为68Hz，则旋翼旋转速度是150rpm。但是一般为了保持一定的电压和频率比并产生几乎相同的扭矩转数特性，所以希望如果频率增加则电压也增加。
供水到洗涤桶5内的洗涤水不含有钙、镁等阳离子，所以不会与投入的洗涤剂中的表面活性剂反应而生成金属皂碱。不会导致使有益于洗净的表面活性剂量减小从而使洗涤能力降低。在供水结束后，离子交换装置28内残留的水从与盐水排出口29c连结的盐水排出管64缓慢排出到外桶4中。
上述的结果是，洗涤时在洗涤桶内的洗涤用水中，表面活性剂的化学力增加。而且将旋翼的旋转速度设定成从标准洗涤的110rpm增加到150rpm的状态。并在溶解洗涤剂的洗涤用水中把洗涤物搅拌并洗净。因该化学力增加和伴随旋转速度增加而增加的机械力的协同作用，得到后面所述的高的洗涤能力。
钠型强酸性阳离子交换树脂31是象公知的那样，在交联的三维的高分子基体上，以化学键结合如磺酸基的离子交换基而成的合成树脂。含有钙、镁等2价阳离子的自来水一流过离子交换树脂之间，作为离子交换树脂的离子交换基的磺酸基就与自来水中的阳离子交换，结果除去自来水中的阳离子。化学式1、化学式2表示钠型强酸性交换树脂的离子交换反应式。
化学式1
化学式2
在这里，R是离子交换树脂的高分子基体。因为钠型离子交换树脂使-SO3的阴离子成为固定离子，使Na的阳离子成为偶合离子，所以利用离子的选择性除去水中含有的钙、镁等多价阳离子。在低浓度、常温下用强酸性阳离子交换树脂时，对价态高的离子其离子选择性大，对同一价态原子序数大的离子其离子选择性大。在天然水中含有的离子为化学式3的顺序。
化学式3
Na+＜K+＜Mg2+＜Ca2+
通过离子交换树脂的水中的钙、镁离子按照化学式1、化学式2从左边到右边的反应被树脂吸着并除去。相反高浓度的盐水一流入到吸着了钙、镁离子的树脂中，则按照化学式1、化学式2从右边到左边的反应解吸钙、镁离子，树脂回到原来的状态被再生。
实验室中使用的市售小型软水化装置，一般离子交换树脂量是1-2L，处理流量每小时10L(每分钟0.16L)。在上述的家庭用洗衣机中，为了缩短供水时间，直接从自来水龙头以每分钟10L以上的流量供水到洗涤桶内。因为上述市售小型软水化装置的处理流量其供水时间过长，所以不得不利用洗涤以外的时间，使分批处理的水贮存在贮水桶以后再利用。而且离子交换树脂量1-2L，装载(内置)在家庭用洗衣机中则容积过大。也就是说，家庭洗衣机需要解决上述离子交换树脂的处理流量、树脂量的问题。
在日本国内根据过去进行的自来水统计，在调查的件数中，总硬度在40ppm以下的件数是总数的一半，超过100ppm的件数占15％、相加平均数是54.5ppm。
图7中，表示日本国内的净化水硬度分布(自日本自来水协会公布的平成6年自来水统计)，及使用加入小型沸石的市售合成洗涤剂时，以洗涤剂浓度作为参数的洗净率和硬度的关系。硬度分布考虑净化水场每天的净化水量，例如可知总净化水量的约20％在40-50ppm之间。若各净化水场的净化水量与家庭的成比例，则总家庭的20％使用40-50ppm的自来水。全国的平均硬度是52.9ppm，总体的98％在100ppm以下。对于洗净率，在洗涤剂制造商指定洗涤剂量的洗涤剂浓度0.067wt％(重量％)时，因减半平均硬度52.9ppm可以使洗净率增加约50％之多。而且硬度在100ppm时使其减半可以得到同2倍洗涤剂量(浓度0.133wt％)相同的洗净率。即洗涤剂量(浓度)是标准的2倍时的洗净率可以在硬度下降、在标准洗涤剂量下得到。除去这样的硬度成分钙离子、镁离子能够大大改善洗衣机的洗涤能力。而且若得到与按原样使用自来水时相同的洗净率，则能够通过软水化减少洗涤剂的用量。更进一步，在硬度在40ppm以上的地区使用的洗涤剂量无需在必要量以上，对环境的影响也变小。
如图7所示，硬度在40ppm以下时洗净率几乎是定值，在其以上的硬度时洗净率降低硬度在40ppm以下时，因为合成洗涤剂中含有的沸石几乎把硬度成分全部吸着，表面活性剂充分发挥作用，所以洗净率几乎是定值在这个硬度值以上，因为沸石量不足，一部分表面活性剂与硬度成分反应生成金属皂碱。其部分表面活性剂减少，所以洗净率降低。因此，洗涤时使用加入沸石的合成洗涤剂时，希望从洗涤水中除去硬度成分钙离子、镁离子，直到40ppm。另一方面，生成金属皂碱时与图7不同，因为硬度增加的同时洗净率降低所以最好尽量除去所有的硬度成分。
离子交换树脂的离子交换性能由离子交换容量、离子交换速度等决定。洗衣机使用离子交换树脂时，如上所述，要求处理流量每分钟10-15L，使在洗衣机中可能装载的树脂量尽可能少。为了达到此目的，使离子交换速度尽量大从而确保处理流量，使离子交换容量增大从而可以减小树脂量。离子交换容量、离子交换速度随着离子交换树脂的交联度、树脂的构造(凝胶型、多孔性)和树脂直径等而变化。但是，交联度高的离子交换容量增加，但离子交换速度降低多孔型比凝胶型其离子交换速度提高，但离子交换容量减少。象这样，使离子交换树脂的交联度和构造两方面性能同时提高很困难。
图8是，对用于硬水软化最一般使用的交联度8％的钠型强酸性离子交换树脂，以离子交换树脂量和树脂直径作为参数，相对于通水量的泄漏离子浓度变化的实验结果。原水的总硬度是100ppm，流量是15L/分。在实验的树脂量、树脂直径时，在哪种情况下都有硬度成分泄漏，其浓度根据树脂量、树脂直径而不同。在通水初期阶段，在树脂直径相同时，树脂量多的泄漏离子浓度小，在树脂量相同时，树脂直径小的泄漏离子浓度小。图9是相对于离子交换树脂的总表面积(计算值)，将图8中的通水初期阶段的泄漏离子浓度进行整理换算的结果。从图可知，泄漏离子浓度同离子交换树脂的总表面积几乎成反比例，离子交换速度与离子交换树脂的总表面积成比例。因为离子交换树脂的总表面积与离子交换树脂量成正比与离子交换树脂直径成反比所以能够通过减小树脂直径减小树脂量。泄漏离子浓度的变化，在通水初期阶段几乎保持在一定浓度，但若通水量逐渐增加，则从某点开始急剧增加，最后失去离子交换能力达到与原水相同的浓度。离子交换容量，用泄漏离子浓度线与原水离子浓度线围成的面积(例如树脂量100ml、树脂直径0.1-0.2mm时，图中ABCA围成的面积)表示，但是与树脂直径无关，仅与树脂量成比例。
图8的离子交换树脂的离子交换容量是2.0meq/mL-R(每1mL离子交换树脂2.0当量)，用每1mL树脂的CaCO3换算，能够除去100mg的硬度成分。现在，考虑总硬度100ppm的自来水以流量15L/分流动，将额定容量9Kg全自动洗衣机高水位的1次的水量88L进行软水化的情况。软水化若达到不使加入沸石的合成洗涤剂的洗涤能力受到影响的40ppm，则应当除去的硬度成分是5.28g(CaCO3换算)，若仅考虑离子交换容量则必要的最少树脂量可以是5.28mL这样的少量。但是，若考虑离子交换速度则该树脂量不能使软水化达到40ppm。实际上象图8那样，若树脂直径在0.1-0.2mm时树脂量没有100mL、树脂直径在0.3-0.5mm时树脂量没有150mL，树脂直径在0.3-1.1mm时树脂量没有260mL，则不能达到40ppm以下。但是，使树脂直径为0.1-0.2m和0.3-0.5mm时，即使处理流量是每分15L，也能使树脂量少至100-150mL，使其在家庭洗衣机的装载成为可能。
图10是，在使用树脂直径0.1-0.2mm，树脂量100mL的离子交换树脂的去离子装置中，以流量15L/分流过自来水(总硬度100ppm)时的泄漏离子浓度与通水量的关系。图中●符号是指初次通水时即离子交换树脂是新的情况。通水量达到50L之前，泄漏离子浓度一定约12ppm，从这里开始泄漏离子浓度增加，但是通水量在达到100L之前泄漏离子浓度保持在40ppm以下。然后，通水量在150L时失去离子交换能力，泄漏离子浓度变为与原水硬度相同。因此，用上述盐水的再生处理是必要的。对于该再生处理在后面说明。若供水到额定容量9kg全自动洗衣机的高水位(水量88L)，则洗涤水的硬度成为用图中○符号表示的约18ppm，没有发生由硬度产生的洗涤性能降低。
图11是用条形图表示的，以现有的工频电源(50Hz)驱动感应电动机对人工污染布的洗涤能力为标准(JIS规定的洗衣机的洗涤性能评价法)，以旋翼旋转数、时间、采用去离子装置后的洗涤用水软水化作为参数的实验结果的洗涤能力。与标准(用a表示的旋翼的旋转速度110rpm、时间9分钟、洗涤用水硬度100ppm、洗涤能力1)相比其他条件与a相同仅旋翼的旋转速度是它的1.36倍(150rpm)(用b表示)，则洗涤能力成为1.25倍。同样地仅时间是它的2倍(18分钟)，则洗涤能力成为1.29。同样地使用用去离子装置使硬度降低60％的洗涤用水(用d表示)，则洗涤能力成为1.26。同样地使洗涤剂量即洗涤剂浓度是它的1.2倍(用e表示)，则洗涤能力是1.09。
从这个结果，可知去离子装置对洗涤的效果是，达到与机械力是基准值的2倍时几乎相同的效果。并且可知，使旋翼的速度成为1.36倍从而增加机械力，和使时间成为2倍从而增加机械力对于洗涤产生相同的效果。
另一方面，通过主妇监督者的主观评价，得到的结果是，襟、袖等污渍若在上述实验的洗涤能力不到1.6时，则不能给主妇以污渍脱落的印象。也就是说，这说明为了解决主妇用现有的洗衣机不能使衬衫的襟、袖的污渍脱落，虽然对此不满意但把污渍部分用高浓度洗涤剂浸泡并用手搓洗以后，再用洗衣机洗涤的情况，有必要使实验的洗涤能力达到1.6。
为了得到该洗涤能力，如果仅仅依靠机械力，根据图11的结果，那么若要使旋转速度和标准相同，必须使时间增加到3倍。且若要使时间和标准相同，必须使旋转速度增大为几乎2倍。
但是，增加机械力关系到增加洗涤物的损伤，使洗涤物的状态恶化。而且因为绕布现象也增加，洗涤结束后从洗涤桶内取出洗涤物需要更多的气力。伴随着旋转速度的增加噪音增加以及由时间增加带来的电耗增加。即仅靠机械力是非常不现实的。
在本实施例中，由去离子装置产生的软水化使洗涤能力提高，旋翼实用旋转速度成为1.3倍，如图11中f所示能够得到达到约1.57的洗涤能力。
洗涤用水的软水化效果提高了洗涤剂的起泡性能。特别是用粉末肥皂更显著。而且通过使旋转速度增加，使洗涤用水更好的搅拌，因促进空气在水中的溶解从而起泡更好。所以洗涤物被泡包围着并漂浮，即使洗涤用水很少，洗涤物之间的接触摩擦的机会也会增加。即用少量的洗涤用水增加了给予洗涤物的机械力。
在标准洗涤中，若对于洗涤物5Kg使用水56L、洗涤浓度0.067wt％的洗涤剂量37g，则在高洗净洗涤中对于相同的洗涤物5Kg，在水是45L时，用相同的洗涤剂量37g能够使洗涤浓度成为1.2倍0.08wt％。这样做能够得到如图11所示的，洗涤能力1.62％这样的高洗涤能力。
如上述说明的本实施例中，对污渍严重的洗涤物设置高洗净洗涤过程对是额定容量的60-70％(约5Kg)的洗涤物，通过由去离子装置产生的洗涤用水软水化和增加旋翼的旋转速度，能发挥高洗涤能力。
结束洗涤工序后，微型计算机50打开排水阀13，将外桶4内的洗涤水排出。排水结束后，转到脱水过程。在脱水工序中，微型计算机50控制传动装置9的螺线管9a，用三相感应电动机7使洗涤桶5高速旋转。这期间排水阀13是开放着的。
脱水工序结束后，关闭排水阀13，接着进行漂洗工序。漂洗工序根据其方法通常进行1次到2次。一旦水贮存在外桶4内之后，旋转旋翼6，稀释在衣物上残留的洗涤剂，因为这个在漂洗中，需要与以前洗涤供水几乎相同的水量。因此，通过去离子装置28的水量，以前洗涤中供水88L，该漂洗中88×2次，共计264L。如图10所示，通水量在150L时失去离子交换能力，所以从第一次漂洗供水的途中开始硬度与原水相同。但是，因为在漂洗工序中硬度没有影响，所以即使供给硬度高的水也没有关系。因为在漂洗工序时的供水，除最终漂洗工序外，与洗涤工序时完全相同，所以在这里说明使水贮存在外桶4中后进行的最终漂洗工序，和在最终漂洗工序中进行的离子再生树脂31的再生处理。首先打开供水电磁阀27，与上述洗涤工序一样使自来水通过去离子装置28，把漂洗水供给到外桶4内。自来水充满去离子装置的上部室60b，止回阀60f使孔60e呈塞住的状态(这根据打开供水电磁阀后经过所定时间的情况来判断)后，微型计算机50打开盐注水电磁阀63。自来水通过电磁阀63，从盐注水口60h、盐注水管60i流入到盐投入室60a。盐注水管60i的开口部分最好是作成使自来水呈淋浴状注入到盐62的形状。该注水量是60-70mL这样的少量就足够了。该量根据使至少1桶(88L)洗涤水的硬度在40ppm以下所需的盐量设定。减小盐注水管60i的内径，在盐注水通道的途中进入节流喷嘴(图中未示出)，从而缩小通路，在使流量减小的同时，控制盐注水电磁阀63的开放时间调整注水量。经过所定量例如60mL(图5中直至虚线B)的注水时间后，微型计算机50控制盐注水电磁阀63停止注水。这时供水电磁阀27还开着，继续供水。因为在盖61的上面设有空气孔61b，所以注入到盐投入室60a的自来水一边溶解盐62，一边通过防止盐粒流出的过滤器60g，流入到盐水室60k中，但是因为止回阀60f塞住孔60e，所以盐水室60k一满，流入就停止。
用水位传感器11一验知到所定量的水已供水到外桶4中，微型计算机50就关闭供水电磁阀27停止供水，使旋翼6正逆旋转搅拌洗涤物开始漂洗。在该漂洗工序中因为不需要机械力，所以旋翼的旋转速度可以与标准洗涤相同。供水一停止，圆筒容器60内的自来水，利用自来水水面(图5中虚线A)与盐水排出管64出口的高度差产生的压头，从盐水排出口29c通过盐水排出管64缓缓地流出。同时因为来自出水口29b的空气进入上部室60b，使其中的气压成为大气压，所以止回阀60f的球体在重力下下落，孔60e打开。于是盐水室60e内的盐水从孔60e慢慢地流下到上部室60b中，溶解来自盐投入室60a的盐62的这部分盐水补充给盐水室60k。这持续到没有自来水注入盐投入室60a。此时，在流入到盐水室60k的盐水中溶解约20-22g的盐，浓度是26wt％。该浓度几乎与盐的饱和浓度(盐的溶解度是每100mL水35.7g,0℃时)相等。之后盐水流下到离子交换树脂31层，经过下部室60c从盐水排出口29c通过盐水排出管64，排出到装有漂洗用水的外桶4内，用漂洗水稀释。盐水流入离交换树脂31内时，发生从化学式1、化学式2右边到左边的反应，供水中在自来水通过时已离子交换的钙离子、镁离子与盐水中的钠离子发生置换。在这里，离子交换树脂31再生，离子交换能力复活，能够在下次洗涤的洗涤工序中供水时被利用。钙离子、镁离子与盐水一起排出到漂洗水中。
盐投入室60a内的盐62每次再生消耗约20g，逐渐减少。使用者通过透明盖61可知盐投入室60a中残留的盐量，用完后则打开盖61进行补充。
盐水在漂洗工序的搅拌时间(3-4分钟)内完全流入到外桶4内。此时，最好是使来自盐水排出管64的盐水排出量少于来自盐水室60k的盐水供水量。这用来使盐水贮存在上部室60b。因为这种做法，盐水不会仅通过离子交换树脂31层的一部分，而是均一的通过，从而进行高效率的再生。为达到这个目的，
(1)增大阻碍盐水通过的防止盐粒流出过滤器60g的面积，使充足量的盐水能够通过在实施例中约1分钟内使盐水通过。
(2)使孔60e的直径，比盐水排出口20c的内径或盐水排出管64的内径大。在实施例中，孔60e的内径3mm，盐水排出口20c的内径2mm。
而且，根据盐水排出管64的出口64a的位置，盐水流下时间不同。这是因为盐水的流下取决于圆筒容器60内的盐水水面和盐水排出管64的出口64a之间的压头。因此，出口64a远离下部室60c底部，盐水流下时间缩短。盐水排出口20c的内径是2mm时，若出口64a距离下部室60c的底部达到150mm，则在供给的60mL中溶解20g盐的盐水用3-4分钟大部分从圆筒容器60内流下到外桶4中。再者，实际上因为表面张力在离子交换树脂之间残留少量盐水，但对下次洗涤几乎没有影响。不用说，在盐水流下后，追加打开供水电磁阀27，通自来水1-2L，对离子交换树脂之间残留的盐水冲洗的工序更好。在最终漂洗工序和离子交换树脂再生工序结束以后，将漂洗水排出后，进行脱水工序，整个洗涤工序结束。
在本实施例中，供水时水从下部室60c向上流入到上部室60b，再生时溶解了盐的水从上部室60b向下流入到下部室60c中(在供水时和再生时水的流向相反)。再生用水向下流，是为了在重力下能够使再生用水流动，去离子装置28的构造能够简单化。而且，供水向上方流动，是因为从上部室60b向下部室60c流动时，自来水水压(0.3-8kgf/cm2)作用于上部室60b上，必须使止回阀60f有耐该压力的构造，关系到构造的复杂化和可靠性低此外，供水时和再生时水的流向相反，也因为一般公知在再生效率方面这是有利的。
在上述再生处理的离子交换树脂31中，下次供水时通过自来水(总硬度100ppm)时的泄漏浓度用图10符号■表示。通水刚开始后的泄漏离子浓度与初次(新品时)相同，但是比初次增加速度快，在60L弱时超过40ppm，在约90L时失去离子交换能力。在洗涤供水中硬度超过40ppm，但是贮存在外桶4中的洗涤水的硬度，如图10中的□符号表示的硬度即使在高水位(水量88L)也为约38ppm。因此，通过进行上述的再生处理，使用加入沸石的合成洗涤剂时，能够得到高水位1桶的不使洗涤性能降低的硬度在40ppm以下的洗涤水。在接着的漂洗工序中，因为没有离子交换能力，所以供给水的硬度与原水相同，但是不影响漂洗性能。即，因为离子交换树脂量设定为使洗涤供水中的离子交换能力达到饱和，故不能吸着必要量以上的离子，所以这涉及实现去离子装置的紧凑化和减少再生用的盐量。
再者，第2次后其泄漏离子浓度比初次的大，说明在上述再生处理中离子交换基不能完全再生。从图10求出初次的离子交换容量，是约10g(CaCO3换算)。为使其完全与盐水中的钠离子交换，若根据化学式1、化学式2，则需要盐12g。在上述的再生处理中供给的盐量约20-22g是足够的。若向盐的注水量少于60mL，则供水88L时的硬度超过40ppm.。因此，向盐中的注水量最低也需要60mL。在再生处理2次后离子交换容量约5.5g(CaCO3换算)，再生率是55％。为提高该再生率可以增加注水量或增加盐水。但是，因为在上述的再生率55％时刚好能够处理1桶(88L)，所以使其高于该再生率时过多消耗盐。因此，向盐中的注水量是60mL，假如考虑富裕量的话70mL也足够了。
根据本再生方法，将已进行离子交换的钙离子、镁离子与少量但高浓度的盐水一起加入漂洗水中。因此漂洗水的硬度比供给的高。但是，硬度成分对漂洗性能没有影响所以不存在问题。而且，在60mL水中溶解的20g盐中约6.5g使用于离子交换树脂的再生中，在漂洗水中排出13.5g。但是，因为用大量的漂洗水稀释，所以不用担心在构成洗涤桶5的不锈钢上生锈。由此，容量8Kg全自动洗衣机的使用水量是25-88L，而用该水稀释则浓度是0.054-0.015wt％，比生理盐水的0.9wt％低。
如上述说明的本发明，因为使离子交换树脂的树脂直径和树脂量最优化，所以在供水流量15L/分时，能够实现仅在洗涤供水时具有所定量的离子除去功能的紧凑型便宜的去离子装置，可以装载在洗衣机中。而且在漂洗供水时，因为没有离子除去能力不能吸着多余的离子，所以能够减少再生用的盐量。对于离子交换树脂的再生处理，使用任何家庭都有的盐溶解而成的盐水在最终漂洗工序中自动进行。因此，使用者只需每周一次(每洗涤7回一次)把约150g盐投入到盐投入室中这样简单的操作，无需额外花功夫。而且盐很便宜，几乎无需成本。
通过该去离子装置的洗涤用水其硬度大大减少，使提高洗涤剂的化学力成为可能也能够使洗涤性能大大提高。
进一步，对于污渍严重的洗涤物，用电动机的可变速控制装置提高旋翼的旋转速度，从而提高机械力，在与上述提高的化学力协同作用下使洗涤能力提高60％成为可能。此时，因为由去离子装置带来的化学力的提高提高了抑制洗涤时间的增加，及在洗涤时的电耗增加的效果，所以能够控制洗涤物的布损伤，布缠绕在现实的范围内，对以前视为困难的衬衫的襟、袖的污渍不必进行手洗等这样的前处理，仅用洗衣机就可以使其脱落。
为了提高洗涤效果不仅要提高旋翼的旋转速度(致动器的驱动速度)，还需要考虑夜间使用时，通过控制(调整)来降低旋转速度，实现噪音小的静运动(运动方式)。在这样的运动方式(洗涤方式)中，为防止洗净效果降低，用由软水化产生的洗净效果来补偿施加在洗涤物上的机械力的降低。由此，能够降低洗涤时间(施予机械力时间)的增加，同时能够得到高洗净效果。
在以上的说明中，向盐62注入自来水是在最终漂洗工序的供水过程中进行的，但是如下面那样进行也会得到同样的效果。打开供水电磁阀27，把最终漂洗工序的水供给到外桶4中。用水位传感器11一验知到所定量的水已供水到外桶4，微型计算机50就关闭供水电磁阀27，供水停止，使旋翼6正逆转搅拌洗涤物，开始漂洗。供水一停止，圆筒容器60内的自来水就通过出水口29b和盐水排出管64流出，降低上部室60b内的水位同时，止回阀60f的球体因重力落下，打开孔60e。一旦上部室60b内的水位比出水口29b低，则自来水全部从盐水排出管64流出。并且，若上部室60b内的水位比出水口29b低(图5中虚线A)，则微型计算机50开启盐水注水阀63，把规定量的水供给到盐投入室60a中。供给到盐投入室60a的水一边溶解盐62，一边通过盐粒防止过滤器60g，流入到盐水室60k，从孔60e慢慢地流下到上部室60b中。此时，因为上部室60b内的水位，在出水口29b的下方，所以流下到上部室60b的盐水从出水口29b流出，没有浪费，供给的盐水全部通过离子交换树脂31内。因此，具有高效率进行离子交换树脂31的再生的优点。
虽然以三相感应电动机作为例子表示旋翼驱动电动机但是显然也可以用直流电动机等其他形式的电动机。这时，作为电动机的可变速控制装置，只要是设有可以改变电动机的施加电压的电路，改变施加电压从而控制电动机的旋转速度控制的结构就可以。显然也可以是用霍耳元件等的旋转传感器检测电动机的旋转速度，通过微型计算机反馈到变流电路，实现高精度旋转速度的结构。
另外，本发明是不限定于上述实施例，可以在不脱离要点的范围内进行各种改变来实施的技术方案。
根据上述的实施例，因为设置使具有离子交换能力的原料构成为紧凑型，并在装在洗衣机内的状态下，可以在再生处理后使用的去离子装置，以及按照洗涤物的污渍程度改变旋翼的旋转速度的可变速控制装置，所以同时提高了在洗涤中的化学力和机械力，通过其协同效果，能够提供没有增加时间和电量而具有高洗涤能力的洗衣机。而且可以将使用现有的洗衣机时视为困难的衬衫等的襟、袖处污渍脱落。
根据本发明的上述实施例，因为按照污渍程度能够改变致动器的驱动速度，所以不必使施予洗涤物机械力的时间白白地延长而能够获得高的洗涤效果。而且因为通过降低在洗涤水中含有的使洗净效果减弱的离子，提高了洗涤效果从而能够减轻机械力的减少，所以即使降低致动器的驱动速度也能够降低洗涤时间的增加。
而且因为能够使具有离子交换能力的原料在短时间内再生并使用，所以能够将离子交换装置或去离子装置以紧凑型设置在洗衣机内部。