JP2010220741A - プラズマ食器洗浄装置及びプラズマ食器洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマを用いて、従来よりも高い洗浄効果を得ることが出来るものを提供することを目的とする。
【解決手段】プラズマ食器洗浄装置が、大気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽と前記プラズマ処理槽の食器へ向けてプラズマを前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御手段とを、具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ食器洗浄装置及びプラズマ食器洗浄システムに関する。

下記特許文献１には、プラズマを用いた洗浄の対象を衣類や食器等としたプラズマ洗浄装置が開示されている。
プラズマ洗浄装置には、被洗浄物が収容される洗浄室と、洗浄室内にプラズマを生成するためのプラズマ発生プローブ及び当該プラズマ発生プローブに周波数約１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、電圧約１０ｋＶ〜５０ｋＶの高周波電力を印加する高電圧電源と、生成したプラズマの領域に主に水蒸気を供給するためのノズル及びガス供給部と、プラズマ発生プローブの上方に距離を隔ててメッシュ状のシールド電極とが設けられている。そして、プラズマ洗浄装置において、衣類等の被洗浄物はシールド電極の上に載置される。さらに、プラズマ洗浄装置では、被洗浄物の汚染物を付着させるための所定の添加物が供給され、一体化されたプラズマ発生プローブおよびノズルと、シールド電極とのいずれか一方を他方に対して前後左右等に動かしたりするための駆動系が設けられている。

特開２００５−１０３３７６号公報

ところで、上記従来技術では、周波数約１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、電圧約１０ｋＶ〜５０ｋＶの高周波電力を用いてプラズマを生成し、このプラズマと水蒸気を混合することで生じる水酸基ラジカルの酸化力を用いて、食器及び衣類等の洗浄対象物に付着した蛋白室及び油脂等を分解することで洗浄効果を得ている。しかしながら、上記従来技術において、洗浄効果を発揮するのは、プラズマと水蒸気の混合によって２次的に発生した水酸基ラジカルであり、当該水酸基ラジカルの空間における濃度は高くない為、十分な洗浄効果を得ることが出来ない。また、水酸基ラジカルの酸化力は原子状酸素に比べればはるかに弱い為、水酸基ラジカルを用いる方法では、洗浄に時間が掛かってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、プラズマを用いて、従来よりも高い洗浄効果を得ることが出来るものを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、プラズマ食器洗浄装置に係る第１の解決手段として、大気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽と前記プラズマ処理槽の食器へ向けてプラズマを前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御手段とを、具備するという手段を採用する。

本発明では、プラズマ食器洗浄装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記プラズマ制御手段は、水電解セルを備え、当該水電解セルによって前記プラズマ発生部がプラズマを発生する際に用いる酸素を水から生成するという手段を採用する。

本発明では、プラズマ食器洗浄装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記プラズマ制御手段は、食器の乾燥時に、前記プラズマ処理槽の食器へ向けて酸素及びヘリウムの混合ガスから発生させたプラズマを前記プラズマ発生部に出力させるという手段を採用する。

また、本発明では、プラズマ食器洗浄システムに係る第１の解決手段として、大気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽とを有するプラズマ処理装置と、前記プラズマ処理装置の前記プラズマ処理槽の食器に向けてプラズマをプラズマ処理装置の前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御装置とを、具備するという手段を採用する。

本発明では、プラズマ食器洗浄システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記プラズマ制御装置は、水電解セルを備え、当該水電解セルによって前記プラズマ発生部がプラズマを発生する際に用いる酸素を水から生成するという手段を採用する。

本発明によれば、プラズマ食器洗浄装置が、気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽と前記プラズマ処理槽の食器へ向けてプラズマを前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御手段とを、具備する。
このように、プラズマ食器洗浄装置では、大気圧マイクロ波プラズマ発生源から構成されるプラズマ発生部が出力する高密度であるプラズマの強力な酸化力によって食器の汚れを除去する為に、従来よりも高い洗浄効果を得ることが出来る。

本発明の第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の概略構成を示す透視斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の動作を示す透視斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るに係るプラズマ食器洗浄システムＡ２を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るプラズマ食器洗浄システムＡ２の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の機能構成について、図１及び図２を参照して、説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の概略構成を示す透視斜視図であり、図２は、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の機能ブロック図である。

プラズマ食器洗浄装置Ａ１は、食器の洗浄、水洗い及び乾燥を行うことが出来る全自動式食器洗浄機であり、図１及び図２に示すように、筐体１、洗浄／乾燥槽２、開閉ドア３、水洗ノズル４、プラズマ発生部５、電源／制御部１０、水洗液供給ライン１１、電力供給ライン１２及びガス供給ライン１３を備えている。
なお、洗浄／乾燥槽２は、第１実施形態におけるプラズマ処理槽であり、また電源／制御部１０は、第１実施形態におけるプラズマ制御手段である。

筐体１は、洗浄／乾燥槽２、水洗ノズル４、プラズマ発生部５及び電源／制御部１０、水洗液供給ライン１１、電力供給ライン１２及びガス供給ライン１３等の各部を包容し、その前面には、洗浄／乾燥槽２へ食器を出し入れする為の開口部が設けられている。そして、筐体１には、上記開口部を開閉する為の開閉ドア３がヒンジ構造によって結合されている。

洗浄／乾燥槽２は、洗浄対象物である食器を収容する為に内部が中空であると共にその前面に内部へ食器を出し入れする為の開口部が設けられている。そして、洗浄／乾燥槽２の開口部は、筐体１の開口部に連通している。洗浄／乾燥槽２は、電源／制御部１０の制御の下、洗浄時に、水洗ノズル４から噴射される洗剤及び水によって食器の洗浄及び水洗いを行う。また、洗浄／乾燥槽２には、乾燥装置が取り付けられている。乾燥装置が、電源／制御部１０の制御の下、洗浄／乾燥槽２の内部へ熱風を供給することによって、洗浄／乾燥槽２内の食器の乾燥が行われる。

開閉ドア３は、筐体１及び洗浄／乾燥槽２の開口部を開閉する為のドアであり、上述したようにヒンジ構造によって筐体１に結合されている。
水洗ノズル４は、洗浄／乾燥槽２の上面側に取り付けられており、電源／制御部１０の制御の下、水洗液供給ライン１１を介して供給される洗剤及び水を洗浄／乾燥槽２の内部へ噴射する。

プラズマ発生部５は、大気圧下でマイクロ波によってプラズマを発生する大気圧マイクロ波プラズマ発生源から構成され、電源／制御部１０の制御の下、電力供給ライン１２を介して供給される電力から発生させたマイクロ波を放電することによって、ガス供給ライン１３を介して供給される酸素及びヘリウムから高密度のプラズマを発生させる。そして、このプラズマ発生部５は、水洗ノズル４と同様に、洗浄／乾燥槽２の上面側に取り付けられており、洗浄／乾燥槽２の内部へプラズマフレームｐｆを出力し、プラズマフレームｐｆの強力な酸化力によって洗浄／乾燥槽２の内部の食器の汚れを除去する。

電源／制御部１０は、外部から供給された電力を制御すると共に当該電力を各部へ供給する電源回路と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える制御回路とから構成され、プラズマ食器洗浄装置Ａ１の全体動作を制御する。電源／制御部１０は、外部から供給された水と、内部の洗剤槽１０ａに貯蔵している洗剤とを水洗液供給ライン１１を介して水洗ノズル４へ供給する。電源／制御部１０は、内部に水電解セル１０ｂを備えており、外部から供給された水から水電解セル１０ｂの電気分解によって酸素を生成し、当該酸素をガス供給ライン１３を介してプラズマ発生部５へ供給し、また外部から供給されたヘリウムをガス供給ライン１３を介してプラズマ発生部５へ供給する。さらに、電源／制御部１０は、電力供給ライン１２を介して電力をプラズマ発生部５へ供給する。なお、電力供給ライン１２は、同軸ケーブルから構成されている。

次に、このように構成されたプラズマ食器洗浄装置Ａ１の動作について、図３及び図４を参照して詳しく説明する。図３は、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の動作を示すフローチャートであり、図４は、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１の動作を示す透視斜視図である。なお、図４の（ａ）は、プラズマ食器洗浄装置Ａ１のプラズマ発生部５がプラズマフレームｐｆを出力している動作を示し、図４の（ｂ）は、プラズマ食器洗浄装置Ａ１の水洗ノズル４が洗剤及び水（水洗液ｗｌ）を噴射している動作を示す。

プラズマ食器洗浄装置Ａ１では、洗浄開始指示を受け付けると、電源／制御部１０は、洗浄前に、食器の汚れの除去を行う為に、電力供給ライン１２を介して電力をプラズマ発生部５へ供給すると共にガス供給ライン１３を介して酸素をプラズマ発生部５へ供給し、図４の（ａ）に示すように、洗浄／乾燥槽２の内部の食器に向けてプラズマフレームｐｆをプラズマ発生部５に出力させる（ステップＳ１）。
電源／制御部１０は、ステップＳ１の後に、プラズマフレームｐｆによる汚れの除去が終了すると、図４の（ｂ）に示すように、洗浄／乾燥槽２の内部へ洗剤及び水（水洗液ｗｌ）を水洗ノズル４に噴射させ、洗浄／乾燥槽２に食器の洗浄及び水洗いを行わせる（ステップＳ２）。

電源／制御部１０は、ステップＳ２の後に、食器の洗浄及び水洗いが終了すると、洗浄／乾燥槽２に食器の乾燥を実行させ、電力供給ライン１２を介して電力をプラズマ発生部５へ供給すると共にガス供給ライン１３を介して酸素とヘリウムとの混合ガスをプラズマ発生部５へ供給し、図４の（ａ）に示すように、乾燥時に、洗浄／乾燥槽２の内部の食器に向けてプラズマフレームｐｆをプラズマ発生部５に出力させる（ステップＳ３）。

以上のように、第１実施形態に係るプラズマ食器洗浄装置Ａ１では、大気圧マイクロ波プラズマ発生源から構成されるプラズマ発生部５を搭載し、電源／制御部１０が、洗浄／乾燥槽２の内部の食器に向けて高密度のプラズマフレームｐｆをプラズマ発生部５に出力させる。このように、プラズマ食器洗浄装置Ａ１では、大気圧マイクロ波プラズマ発生源から構成されるプラズマ発生部５が出力する高密度であるプラズマフレームｐｆの強力な酸化力によって食器の汚れを除去する為に、従来よりも高い洗浄効果を得ることが出来る。

そして、プラズマ食器洗浄装置Ａ１では、洗浄前に、酸素から発生させたプラズマフレームｐｆをプラズマ発生部５に出力させる為、洗浄力の強力な酸素ラジカルによって食器の汚れを強力に除去することが出来る。また、プラズマ食器洗浄装置Ａ１では、乾燥時に、酸素とヘリウムとの混合ガスから発生させたプラズマフレームｐｆをプラズマ発生部５に出力させる為、励起状態寿命の長いヘリウムを洗浄／乾燥槽２に満たすことによって乾燥時の洗浄／乾燥槽２を高温度に保つことが出来、さらに酸素ラジカルによって食器に残留する洗剤を分解することが出来る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記第１実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、電源／制御部１０が、プラズマ発生部５へ酸素及びヘリウムを供給したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、電源／制御部１０が、吸気ファンを備え、当該吸気ファンによって外部から取り込んだ空気をプラズマ発生部５へ供給し、プラズマ発生部５は、当該空気からプラズマフレームｐｆを発生するようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るプラズマ食器洗浄システムＡ２のシステム構成について、図５を参照して、説明する。図５は、第２実施形態に係るに係るプラズマ食器洗浄システムＡ２を示す概略構成図である。
プラズマ食器洗浄システムＡ２は、食器の洗浄、水洗い及び乾燥を全自動で行うシステムであり、図５に示すように、プラズマ処理／乾燥装置２１、洗浄／水洗い装置２２、搬送機構２３、電源／制御装置２４、水洗液供給ライン２５、電力供給ライン２６及びガス供給ライン２７から構成されている。なお、電源／制御装置２４は、第２実施形態におけるプラズマ制御装置である。

プラズマ処理／乾燥装置２１は、洗浄前及び乾燥時に、食器の汚れをプラズマの酸化力によって除去するものであり、プラズマ発生部２１ａ及びプラズマ処理／乾燥槽２１ｂから構成されている。
プラズマ発生部２１ａは、大気圧下でマイクロ波によってプラズマを発生する大気圧マイクロ波プラズマ発生源から構成され、電源／制御装置２４の制御の下、電力供給ライン２６を介して供給される電力から発生させたマイクロ波によって、ガス供給ライン２７を介して供給される酸素及びヘリウムから高密度のプラズマを発生させる。そして、このプラズマ発生部２１ａは、プラズマ処理／乾燥槽２１ｂの上面側に取り付けられており、プラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部へプラズマフレームｐｆを出力し、プラズマフレームｐｆの強力な酸化力によってプラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部の洗浄対象収納カゴ内の食器の汚れを除去する。

そして、プラズマ処理／乾燥槽２１ｂには、乾燥装置が取り付けられている。この乾燥装置が、電源／制御装置２４の制御の下、プラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部へ熱風を供給することによって、プラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部の洗浄対象収納カゴ内の食器の乾燥が行われる。

洗浄／水洗い装置２２は、プラズマ処理／乾燥装置２１によって汚れの除去が行われた食器の洗浄及び水洗いを行うものであり、水洗ノズル２２ａ及び洗浄／水洗い槽２２ｂから構成されている。水洗ノズル２２ａは、洗浄／水洗い槽２２ｂの上面側に取り付けられており、電源／制御装置２４の制御の下、水洗液供給ライン２５を介して供給される洗剤及び水を洗浄／水洗い槽２２ｂの内部へ噴射する。そして、洗浄／水洗い槽２２ｂは、水洗ノズル２２ａから噴射される洗剤及び水によって洗浄対象収納カゴ内の食器の洗浄及び水洗いを行う。

搬送機構２３は、電源／制御装置２４の制御の下、洗浄対象収納カゴを搬送することによって、プラズマ処理／乾燥装置２１によって洗浄前に汚れの除去が行われた食器をプラズマ処理／乾燥装置２１から洗浄／水洗い装置２２へ搬送し、洗浄／水洗い装置２２によって洗浄及び水洗いが行われた食器を洗浄／水洗い装置２２からプラズマ処理／乾燥装置２１へ搬送する。

電源／制御装置２４は、外部から供給された電力を制御すると共に当該電力を上記各装置へ供給する電源回路と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える制御回路とから構成され、プラズマ食器洗浄システムＡ２の全体動作を制御する。電源／制御装置２４は、外部から供給された水と、内部の洗剤槽２４ａに貯蔵している洗剤とを水洗液供給ライン２５を介して洗浄／水洗い装置２２へ供給する。電源／制御装置２４は、外部から供給された酸素をガス供給ライン２７を介してプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給し、また外部から供給されたヘリウムをガス供給ライン２７を介してプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給する。さらに、電源／制御装置２４は、電力供給ライン２６を介して電力をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給する。なお、電力供給ライン２６は、同軸ケーブルから構成されている。

次に、このように構成されたプラズマ食器洗浄システムＡ２の動作について、図６を参照して詳しく説明する。図６は、第２実施形態に係るプラズマ食器洗浄システムＡ２の動作を示すフローチャートである。
プラズマ食器洗浄システムＡ２では、洗浄開始指示を受け付けると、電源／制御装置２４は、洗浄前に、プラズマ処理／乾燥装置２１のプラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部の食器の汚れを除去する為に、電力供給ライン２６を介して電力をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給すると共にガス供給ライン２７を介して酸素をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給し、プラズマ発生部２１ａがプラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部の食器に向けてプラズマフレームｐｆを出力するように、プラズマ処理／乾燥装置２１を制御する（ステップＳ１１）。

電源／制御装置２４は、ステップＳ１１においてプラズマ処理／乾燥装置２１によって食器の汚れの除去が行われた後に、当該食器をプラズマ処理／乾燥装置２１から洗浄／水洗い装置２２へ搬送機構２３に搬送させ、その後に、水洗ノズル２２ａが洗浄／水洗い槽２２ｂの内部へ洗剤及び水を噴射しかつ洗浄／水洗い槽２２ｂが食器の洗浄及び水洗いを行うように、洗浄／水洗い装置２２を制御する（ステップＳ１２）。

電源／制御装置２４は、ステップＳ１２において洗浄／水洗い装置２２によって食器の洗浄及び水洗いが行われた後に、当該食器を洗浄／水洗い装置２２からプラズマ処理／乾燥装置２１へ搬送機構２３に搬送させ、その後に、食器を乾燥装置に乾燥させ、電力供給ライン２６を介して電力をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給すると共にガス供給ライン１３を介して酸素とヘリウムとの混合ガスをプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給し、乾燥時に、プラズマ発生部２１ａがプラズマ処理／乾燥槽２１ｂの内部の食器に向けてプラズマフレームｐｆを出力するように、プラズマ処理／乾燥装置２１を制御する（ステップＳ１３）。

以上のように、第２実施形態に係るプラズマ食器洗浄システムＡ２では、大気圧マイクロ波プラズマ発生源を有するプラズマ処理／乾燥装置２１を備え、電源／制御装置２４が、食器に向けてプラズマフレームｐｆをプラズマ処理／乾燥装置２１に出力させる。このように、プラズマ食器洗浄システムＡ２では、大気圧マイクロ波プラズマ発生源を有するプラズマ処理／乾燥装置２１が出力する高密度であるプラズマフレームｐｆの強力な酸化力によって食器の汚れを除去する為に、従来よりも高い洗浄効果を得ることが出来る。

そして、プラズマ食器洗浄システムＡ２では、洗浄前に、酸素から発生させたプラズマフレームｐｆをプラズマ処理／乾燥装置２１のプラズマ発生部２１ａに出力させる為、洗浄力の強力な酸素ラジカルによって食器の汚れを強力に除去することが出来る。また、プラズマ食器洗浄システムＡ２では、乾燥時に、酸素とヘリウムとの混合ガスから発生させたプラズマフレームｐｆをプラズマ処理／乾燥装置２１のプラズマ発生部２１ａに出力させる為、励起状態寿命の長いヘリウムをプラズマ処理／乾燥槽２１ｂに満たすことによってプラズマ処理／乾燥槽２１ｂを高温度に保つことが出来、さらに酸素ラジカルによって食器に残留する洗剤を分解することが出来る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記第２実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第２実施形態では、電源／制御装置２４が、外部から供給された酸素及びヘリウムをプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、電源／制御装置２４が、吸気ファンを備え、当該吸気ファンによって外部から取り込んだ空気をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給し、プラズマ処理／乾燥装置２１は、当該空気からプラズマフレームｐｆを発生するようにしてもよい。また、電源／制御装置２４が、内部に水電解セルを備え、外部から供給された水から水電解セルの電気分解によって酸素を生成し、当該酸素をプラズマ処理／乾燥装置２１へ供給するようにしてもよい。

Ａ１…プラズマ食器洗浄装置、Ａ２…プラズマ食器洗浄システム、１…筐体、２…洗浄／乾燥槽、３…開閉ドア、４…水洗ノズル、５…プラズマ発生部、１０…電源／制御部、１０ａ…洗剤槽、１０ｂ…水電解セル、１１…水洗液供給ライン、１２…電力供給ライン、１３…ガス供給ライン、２１…プラズマ処理／乾燥装置、２１ａ…プラズマ発生部、２１ｂ…プラズマ処理／乾燥槽、２２…洗浄／水洗い装置、２２ａ…水洗ノズル、２２ｂ…洗浄／水洗い槽、２３…搬送機構、２４…電源／制御装置、２４ａ…洗剤槽、２５…水洗液供給ライン、２６…電力供給ライン、２７…ガス供給ライン

Claims (4)

1. 大気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、
   プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽と
   前記プラズマ処理槽の食器へ向けてプラズマを前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御手段とを、
   具備することを特徴とするプラズマ食器洗浄装置。
2. 前記プラズマ制御手段は、水電解セルを備え、当該水電解セルによって前記プラズマ発生部がプラズマを発生する際に用いる酸素を水から生成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ食器洗浄装置。
3. 大気圧マイクロ波プラズマ発生源によってプラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ処理を施す食器を収容するプラズマ処理槽とを有するプラズマ処理装置と、
   前記プラズマ処理装置の前記プラズマ処理槽の食器に向けてプラズマをプラズマ処理装置の前記プラズマ発生部に出力させるプラズマ制御装置とを、
   具備することを特徴とするプラズマ食器洗浄システム。
4. 前記プラズマ制御装置は、水電解セルを備え、当該水電解セルによって前記プラズマ発生部がプラズマを発生する際に用いる酸素を水から生成することを特徴とする請求項３に記載のププラズマ食器洗浄システム。
   

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