JP2007075240A - 洗浄装置および同装置を備えた食器洗い機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的に安全性を確保して洗剤液を微細なミストに霧化する。
【解決手段】微粒化手段１６により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段２４を備え、前記微細化手段２４は、接地された筒状電極２７と、前記筒状電極２７の中心軸部に配設した高電圧を印加する棒状電極２８を設けた放電部２６と、前記棒状電極２８に電圧を印加する電源部２９とを有し、前記微粒化手段１６で微粒化した洗剤液を前記棒状電極２８の近傍で前記放電部２６に導入する構成としたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、汚れや付着物を除去する洗浄装置および同装置を備えた食器洗い機に関するものである。

従来、食器等の洗浄を行う食器洗い機は、洗剤液を霧化して食器の表面に付着させることにより汚れを落としやすくしたものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。図７は、前記公報に記載された食器洗い機の断面図を示すものである。図７に示すように、洗浄槽１の下部には、洗浄ポンプ２により加圧された洗浄水を食器等の被洗浄物３に噴射する洗浄手段４が設けられている。また、洗剤液飛散手段５が洗浄槽１の下部に備えられている。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。まず、洗剤液飛散手段５に洗剤を投入し、高濃度の洗剤液になる所定量の水が給水される。次に、洗浄手段４による洗浄の前処理工程として、洗剤液飛散手段５により洗剤液をミスト化して洗浄槽１内に飛散させ、この高濃度の洗剤液を被洗浄物３に付着させる。そして、所定時間放置することで被洗浄物３に付着した洗剤液のミストが被洗浄物３に付着している汚れの内部へ浸透し、洗剤の界面活性作用により汚れをほぐして剥がれ易い状態にする。

その後、本洗浄工程において、洗浄槽１内に水が給水され、洗浄ポンプ２で加圧された洗浄水が洗浄手段４より噴射され被洗浄物３を洗浄する。
特開２００５−５２４７０号公報

ミストは、その粒径によって外界との内外圧差が変化し、粒径が小さいほど内外圧差は大きくなる。ミストが汚れに付着した場合、この内外圧差が大きいほど汚れの内部へ洗剤液が入り込む浸透力が高くなり、より汚れを剥がし易くする。しかしながら、従来の洗剤液飛散手段５は、微粒化する構成として一般的な超音波振動子によるもの、あるいは圧力スプレーによるものがあり、この構成によって発生するミストの粒径は３〜５０μｍであり、このときのミストと外界との内外圧差は約０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２である。この内外圧差では、種々の汚れを効果的に除去するには浸透力が不十分であるという課題があった。

また、ミストは粒径によって拡散速度が変化し、粒径が小さいほど拡散速度が速い。したがって、微細なミストほど洗浄槽１内の隅々まで行き渡りやすい。従来のミストの粒径３〜５０μｍでは、飛散しても沈降しやすく、拡散が不十分であるために、洗浄槽内の被洗浄物の設置形態、あるいは被洗浄物の形状によっては洗い残りが生じるという課題も有していた。

以上のような課題を解決し、さらに洗浄力を向上させるために、ミストの微細化は非常に重要な技術的課題である。微細なミストを発生する方式として、例えば静電霧化方式がある。これは、先端の尖った多孔質の棒状吸水体と水タンクから成り、吸水体の下部が水に浸漬した構成となっている。この吸水体に高電圧を印加すると毛細管現象で水が吸い上げられ、その先端部に達した水がレイリー分裂を起こして数十ｎｍオーダーの粒径のミストとなって霧化するものである。

しかし、このような静電霧化方式では多孔質の吸水体を通じて霧化するため、洗剤液を用いると目詰まりして霧化することができないという課題がある。また、水を用いても棒状吸水体に毛細管現象で吸い上げられ先端部に達した水のみが帯電して分裂し霧化するため、数十ｎｍオーダーの粒径の微細なミストを発生させることができるものの、霧化量は０．００８ｇ／ｍｉｎと極めて小さい。したがって、洗浄装置に搭載する霧化方式としては実用化は困難である。

したがって、洗浄に必要十分な霧化量を確保し、高電圧下でレイリー分裂によりミストを微細化することができる霧化方式の実現が望まれる。但し、洗剤液のように水よりも導電率が高い液体が介在する装置の中で高電圧を印加することは、電気絶縁性を確保する為の十分な技術的工夫が必要である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗剤液を用いても電気的に安全で効率的に微細なミストに霧化することができ、洗浄に必要十分な霧化量を実現して、被洗浄物の設置形態や形状の影響を受けず、種々の汚れを効率的に除去することができる洗浄装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の洗浄装置は、微粒化手段により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段を備え、前記微細化手段は、接地された筒状電極と、前記筒状電極の中心軸部に配設した高電圧を印加する棒状電極を設けた放電部と、前記棒状電極に電圧を印加する電源部とを有し、前記微粒化手段で微粒化した洗剤液を前記棒状電極の近傍で前記放電部に導入する構成としたものである。

これによって、微粒化手段によって霧化された数μｍの洗剤液のミストは、微細化手段によってさらに数１０〜数１００ｎｍに微細化されるため、従来に比べ数１０〜数１００倍の内外圧差を有し、ミストの粒子個数も１０万〜１００万倍に増える。したがって、汚れの内部へ洗剤液のミストが入り込む浸透力が高くなり、より汚れをはがし易くすることができる。

また、棒状電極の近傍にミストを流入することで、棒状電極に沿って棒状電極の近くを下流側へと流れるため、低電圧印加で効率的にミストを微細化することができる。さらに、洗剤液のミストで筒状電極の内面が濡れることを軽減できるので、棒状電極と筒状電極が短絡することを軽減し電気的安全性を確保することができる。

本発明の洗浄装置は、洗剤液を電気的に安全で効率的に微細なミストに霧化することができ、洗浄に必要な霧化量を実現して、被洗浄物の設置形態や形状の影響を受けることなく、汚れに対する浸透力を高めて汚れを効率的に除去することができる。

第１の発明は、被洗浄物を収容する洗浄槽と、前記被洗浄物に付着させる洗剤液を貯留する貯留部と、前記貯留部の洗剤液を微粒化する微粒化手段と、前記微粒化手段により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段を備え、前記微細化手段は、接地された筒状電極と、前記筒状電極の中心軸部に配設した高電圧を印加する棒状電極を設けた放電部と、前記棒状電極に電圧を印加する電源部とを有し、前記微粒化手段で微粒化した洗剤液を前記棒状電極の近傍で前記放電部に導入する構成としたことにより、微粒化手段によって霧化された数μｍの洗剤液のミストは、微細化手段によってさらに数１０〜数１００ｎｍに微細化されるため、従来に比べ数１０〜数１００倍の内外圧差を有し、ミストの粒子個数も１０万〜１００万倍に増える。したがって、汚れの内部へ洗剤液のミストが入り込む浸透力が高くなり、より汚れをはがし易くすることができる。また、棒状電極と筒状電極間における電界強度は、棒状電極近傍が最も高く筒状電極に近づくと低下する。したがって、棒状電極の近傍にミストを流入することで、低電圧印加で効率的にミストを微細化することができる。さらに、洗剤液のミストで筒状電極の内面が濡れることを軽減できるので、棒状電極と筒状電極が短絡することを軽減し電気的安全性を確保することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の微粒化手段の出口に、筒状電極の直径よりも小さい筒状のガイドを設け、前記ガイドの出口を棒状電極の軸方向に向けて前記棒状電極の一端に対向させたことにより、簡便で且つ低コストな方法で棒状電極の近傍で軸方向へミストを効率良く導入することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明のガイドの出口から棒状電極までの距離は、前記棒状電極と筒状電極の電極間距離よりも長く設定したことにより、洗剤液のミストでガイド表面が濡れても高電圧が印加された棒状電極とガイド間の放電を防止し、棒状電極と筒状電極間で安定して放電を行うことができる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明において、ガイドから放出される微粒化した洗剤液を放電部へ導く２次ガイドを設けたことにより、ガイドから出たミストが放電部外に漏洩することなく放電部内に導入されるため、より効率的にミストを微細化することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の棒状電極の先端部から２次ガイドの内側表面までの距離は、棒状電極と筒状電極の電極間距離よりも長く設定したことにより、洗剤液のミストで２次ガイド表面が濡れても高電圧が印加された棒状電極と２次ガイド間の放電を防止し、棒状電極と筒状電極間で安定して放電を行うことができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、棒状電極は、筒状電極の入口側の開口部より内側にその先端部が位置するように設けたことにより、ミストで筒状電極が濡れた場合、層状に洗剤液が溜まり易い筒状電極入口端面と棒状電極は対向していないので、クーロン力により筒状電極端面に付着した洗剤液が棒状電極方向に引っ張られても棒状電極と筒状電極間が洗剤液で直接つながることを軽減し、さらに電気的安全性を確保することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、筒状電極の内面に撥水膜を形成したことにより、筒状電極内面が洗剤液で濡れることをさらに軽減し、棒状電極と筒状電極が短絡することを防止し電気的安全性を確保することができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、微粒化手段で微粒化した洗剤液を微細化手段へ供給する送風ファンを設けたことにより、微粒化手段で霧化したミストを風によって放電部へ効率的に導入し、さらに効率的にミストを微細化することができる。

第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明の洗浄装置と、洗浄槽に給水する給水装置と、洗浄水を加圧する洗浄ポンプと、前記洗浄ポンプにより加圧された洗浄水を噴射する洗浄手段とを具備した食器洗い機としたものであり、電気的に安全で食器の設置形態や形状の影響を受けることなく、汚れに対する浸透力を高めて種々の汚れを効率的に洗浄することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗浄装置を備えた食器洗い機の断面図、図２は、同食器洗い機の微粒化手段の断面図、図３は、同食器洗い機の微細化手段の放電部の斜視図、図４は放電部の断面図である。

図１において、食器洗い機の本体１は、前方に開口部２を設け、前記開口部２を上下に開く複数の蓋体３により閉塞可能に構成している。そして、洗浄槽４の下方に洗浄ポンプ５により加圧した洗浄水を噴射する噴射口６を有する洗浄ノズル（洗浄手段）７を設けている。洗浄ノズル７の上方には食器等の被洗浄物８を収納する食器かご９を設けている。洗浄槽４の底部には、給水装置３３から給水した洗浄水を貯留する貯留部１０が設けてあり、貯留した洗浄水を加熱するヒータ（加熱手段）１１を配置している。

食器かご９の下部にローラ１２を配置するとともに、洗浄槽４の内側壁にガイドレール１３を配置してあり、食器かご９は本体１に対して略水平方向へ移動可能に設けてあり、蓋体３を開くと開口部２から下方に開いた蓋体３上へ引き出し可能に構成している。１４は洗浄槽４に洗浄水を供給するための給水弁、１５は下方に開く蓋体３の内部に設けられたマイクロプロセッサ等を含む制御手段で、洗浄ポンプ５やヒータ１１等を制御する。

微粒化手段１６は、貯留部１７に貯留した洗剤液を霧化する霧化装置１８により構成されており、洗剤液を微粒化する超音波振動子１９を備えている。霧化装置１８は、容器２０内に液体（不凍液）を封入し、容器２０内の下部に配置した超音波振動子１９の振動を液体を介して振動面２１に伝達し、貯留部１７に貯留した洗剤液を隆起させて水柱２２を形成して霧化し、洗剤液を微粒化する。超音波振動子１９は容器２０内に設けられて汚れが付着しないように保護されるとともに、容器２０の振動面２１は貯留部１７に貯留した洗剤液に浸漬するように設けられている。

貯留部１７の上部に微粒化手段１６で微粒化した洗剤液のミストを微細化する微細化手段２４を設けている。そして、微粒化手段１６の出口には微細化手段２４へミストを誘導するための円筒空洞状のガイド２５が設けられ、微細化手段２４に向けて略Ｌ字状に設けられている。

微細化手段２４は放電部２６を有している。放電部２６は、ステンレス等の金属材料からなる筒状電極２７と、この筒状電極２７の内側中心軸部に配設したタングステンからなる棒状電極２８とから構成されている。ここで、棒状電極２８は、筒状電極２７の入口側の開口部より内側にその先端部が位置するように設けている。

ガイド２５は、筒状電極２７の直径よりも小さく、その出口２５ａを棒状電極２８の軸方向に向けてその一端に対向して配置されている。放電部２６は中空状に保持されており、ガイド２５の出口２５ａから棒状電極２８までの距離ｂは、棒状電極２８と筒状電極２７の電極間距離ａよりも長く設定されている。また、棒状電極２８は、高電圧を印加する電源部２９と導電体３０によって電気的に接続されており、筒状電極２７は導電体３０によって接地されている。そして、筒状電極２７の内面には、撥水膜３１が形成されている。

微粒化手段１６の洗剤液を貯留する貯留部１７の上部には、微細化手段２４の放電部２６へ風を送る送風ファン３２を設けている。ガイド２５から筒状電極２７に入ったミストは、開放された筒状電極２７の出口から一層微細化されて洗浄槽４内へ飛散する。

以上のように構成された洗浄装置と、この洗浄装置を備えた食器洗い機について、以下その動作、作用を説明する。まず、微粒化手段１６の貯留部１７に洗剤を投入した後、給水弁１４を介して水道水が供給され、貯留部１７に高濃度の洗剤液が溜められる。この洗剤液の濃度と量は洗浄する対象物やその量に応じて設定することが可能である。

次に、微粒化手段１６に電圧が印加されると超音波振動子１９は一定の周波数で縦方向に振動し、この振動エネルギーによって貯留された洗剤液の水面から水柱２２が立ち、ミストを発生する。このときのミストの粒径は２〜５μｍとなっている。そして、このミストは送風ファン３２によってガイド２５の中を通過して放出され、棒状電極２８の近傍で軸方向へ向かって放電部２６内に効率良く導入される。

放電部２６において、棒状電極２８に＋５ｋＶの高電圧が印加されると、電極周辺は高電界状態なり、流入した洗剤液のミストに電荷が帯電する。この帯電量がミストの表面張力を超えると分裂し、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの粒径に微細化する。

ここで、棒状電極２８と筒状電極２７の電極間において、電界強度は棒状電極２８の表面近傍が最も大きく筒状電極２７の表面に近づくにつれて減少する。放電部２６に導入されたミストは、棒状電極２８の表面近傍を通過する為、レイリー分裂に必要な電界強度に十分暴露される。したがって、放電部２６を通過するミストは分裂不十分になることはなく効率的に微細化することができる。また、筒状電極２７の表面近傍にはミストは通過しないので、洗剤液のミストで筒状電極２７の内面が濡れることを軽減できるので、棒状電極２８と筒状電極２７が短絡することを軽減し、電気的安全性を確保することができる。

さらに、筒状電極２７の内面には、フッ素樹脂系のコーティング剤によって形成した撥水膜３１が形成されているため、筒状電極２７内面が洗剤液で濡れることをさらに軽減し、棒状電極２８と筒状電極２７が短絡することを防止して、電気的安全性を確保することができる。

筒状電極２８の内面が洗剤液で濡れた時は、下端面に溜まって付着し易い。このため、下端面に付着した洗剤液にクーロン力が働き棒状電極２８方向に引っ張られて短絡することがある。本実施の形態では、棒状電極２８は、筒状電極２７の入口側の開口部２７ａより内側にその先端部が位置するため、クーロン力により筒状電極２７端面に付着した洗剤液が中心軸方向に引っ張られても対向する棒状電極２８が設置されてないので、電極間において洗剤液で直接短絡することを軽減し、さらに電気的安全性を確保することができる。

また、放電部２６とガイド２５の出口２５ａの距離ｂは、棒状電極２８と筒状電極２７の電極間距離ａよりも長く設定したことにより、洗剤液のミストでガイド２５の表面が濡れても高電圧が印加された棒状電極２８とガイド２５間の放電を防止し、棒状電極２８と筒状電極２７間で安定して放電を行うことができる。

こうして、放電部２５で微細化された洗剤液のミストは洗浄槽４内へ拡散する。このとき、ミストの粒径は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの微細ミストとなっている為、洗浄槽４内の隅々まで拡散し、設置場所に依らず洗浄槽４内に収容された被洗浄物８に微細な洗剤液のミストを付着することができる。そして、被洗浄物８の汚れに付着したミストは、外界との内外圧差が約３０ｋｇｆ／ｃｍ^２にも及ぶため、従来の約６０倍の浸透力が得られることとなり、種々の汚れに対して内部へ浸透し、洗剤の界面活性作用との相乗効果によって、汚れをよりはがれ易い状態にすることができる。

そして、上記の微細な洗剤液のミストを所定時間飛散させた後、または、微細な洗剤液のミストを被洗浄物８に付着させた状態で所定時間経過した後、被洗浄物８の汚れがはがれ易い状態になった後、洗浄ノズル７から所定の洗剤濃度に設定された洗浄液が噴射され、被洗浄物８を高圧洗浄する。その後、給水弁１４から給水された水道水が洗浄ノズル７から噴射され、被洗浄物８をすすぎ、乾燥して一連の洗浄工程を完了する。

以上のように、本実施の形態においては、被洗浄物８を収容する洗浄槽４と、被洗浄物８に付着させる洗剤液を貯留する貯留部１７と、貯留部１７の洗剤液を微粒化する微粒化手段１６と、微粒化手段１６により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段２４を備え、微細化手段２４は、接地された筒状電極２７と、筒状電極２７の中心軸部に配設した高電圧を印加する棒状電極２８を設けた放電部２６と電源部２９とを有し、微粒化手段１６で微粒化したミストは棒状電極２８の近傍で放電部２６に導入する構成としたことにより、効率的に微細なミストに霧化することができ、洗浄に必要十分な霧化量を実現して、被洗浄物の設置形態や形状の影響を受けず、種々の汚れを効率的に除去することができる。

さらに、棒状電極２８と筒状電極２７が短絡することを軽減し洗剤液を用いても電気的安全性を確保することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における微細化手段の放電部の斜視図、図６は放電部の断面図を示すものである。

図５において、放電部２５の筒状電極２７とガイド２５の間には、筒形状の２次ガイド３４が設けられている。２次ガイド３４の入口開口部３４ａでガイド２５と連通しており、出口開口部３４ｂは筒状電極２７と同径で連通している。また、２次ガイド３４の内側表面と棒状電極２８の先端の距離ｃは、棒状電極２８と筒状電極２７の電極間距離ａよりも長く設定されている。

以上のように構成された洗浄装置と、この洗浄装置を備えた食器洗い機について、以下その動作、作用を説明する。微粒化手段１６で微粒化したミストはガイド２５の中を通過して２次ガイド３４に放出される。２次ガイド３４は筒状電極２７に接続されているので、洗浄槽４内の対流によってミストが拡散されることなく棒状電極２８の近傍で放電部２６に導入される。したがって、微粒化手段１６で微粒化したミストの大半を放電部２６に導入することができ、より効率的に洗剤液ミストを微細化することができる。

また、２次ガイド３４の内側表面と棒状電極２８の先端の距離ｃは、棒状電極２８と筒状電極２７の電極間距離ａよりも長く設定されているので、洗剤液のミストで２次ガイド３４の内面が濡れても高電圧が印加された棒状電極２８と２次ガイド３４間よりも棒状電極２８と筒状電極２７間の放電が優先して起こるので、安定して電極間の放電を行うことができる。

以上のように、本実施の形態においては、放電部の筒状電極とガイドを接続する２次ガイドを設けたことにより、ガイドから出たミストが放電部外に漏洩することなく放電部内に導入されるため、より効率的にミストを微細化することができる。

以上のように、本発明にかかる洗浄装置は、数１０〜数１００ｎｍオーダーの微細粒径の洗剤液のミストを電気的安全性を確保して機体内部に発生させて汚れを浮き上がらせて洗浄することによって、被洗浄物の種々の汚れを効果的に除去することができるので、トワレ、洗濯機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における洗浄装置を備えた食器洗い機の断面図 同食器洗い機の微粒化手段の断面図 同食器洗い機の微細化手段の放電部の斜視図 同食器洗い機の微細化手段の放電部の断面図 本発明の実施の形態２における洗浄装置を備えた食器洗い機の微細化手段の放電部の斜視図 同食器洗い機の微細化手段の放電部の断面図 従来の食器洗い機の断面図

符号の説明

４ 洗浄槽
５ 洗浄ポンプ
７ 洗浄ノズル（洗浄手段）
１６ 微粒化手段
１７ 貯留部
２４ 微細化手段
２５ ガイド
２６ 放電部
２７ 筒状電極
２８ 棒状電極
２９ 電源部

Claims (9)

1. 被洗浄物を収容する洗浄槽と、前記被洗浄物に付着させる洗剤液を貯留する貯留部と、前記貯留部の洗剤液を微粒化する微粒化手段と、前記微粒化手段により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段を備え、前記微細化手段は、接地された筒状電極と、前記筒状電極の中心軸部に配設した高電圧を印加する棒状電極を設けた放電部と、前記棒状電極に電圧を印加する電源部とを有し、前記微粒化手段で微粒化した洗剤液を前記棒状電極の近傍で前記放電部に導入する構成とした洗浄装置。
2. 微粒化手段の出口に、筒状電極の直径よりも小さい筒状のガイドを設け、前記ガイドの出口を棒状電極の軸方向に向けて前記棒状電極の一端に対向させた請求項１記載の洗浄装置。
3. ガイドの出口から棒状電極までの距離は、前記棒状電極と筒状電極の電極間距離よりも長く設定した請求項２記載の洗浄装置。
4. ガイドから放出される微粒化した洗剤液を放電部へ導く２次ガイドを設けた請求項２または３記載の洗浄装置。
5. 棒状電極の先端部から２次ガイドの内側表面までの距離は、棒状電極と筒状電極の電極間距離よりも長く設定した請求項４記載の洗浄装置。
6. 棒状電極は、筒状電極の入口側の開口部より内側にその先端部が位置するように設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
7. 筒状電極の内面に撥水膜を形成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄装置。
8. 微粒化手段で微粒化した洗剤液を微細化手段へ供給する送風ファンを設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗浄装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗浄装置と、洗浄槽に給水する給水装置と、洗浄水を加圧する洗浄ポンプと、前記洗浄ポンプにより加圧された洗浄水を噴射する洗浄手段とを具備した食器洗い機。