JP4544357B2 - 霧化装置を備えた食器洗い機 - Google Patents

Description

本発明は、液体を霧化する霧化装置を備えた食器洗い機に関するものである。

従来、この種の霧化装置は、図１３に示すように食器洗い乾燥機に設けられており、食器等に付着した汚れを除去するために、霧状にした洗剤液を予め食器に吹きかけて汚れを膨潤させた後、水の噴射による機械力や洗剤による化学力等を利用した洗浄方式が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、その構成について説明する。食器洗い乾燥機本体５１は、食器を収納する食器カゴ６０を洗浄槽５３内に収納し、洗浄槽５３の開口部５２には扉５４を設けている。５５は洗浄槽５３に貯水した洗浄水を食器に向けて噴出するノズル、５６は洗浄槽５３内に貯水した洗浄水を霧化する霧化装置である。霧化装置５６は、直接超音波振動子５７を洗浄槽５３の底面に設置した場合、超音波振動子表面にスケールや異物の堆積、あるいは外部からの衝撃により素子が損傷を受けるため、超音波振動子５７を保護容器５８で被い、保護液５９を介して洗浄水を霧化する構成としている。

以上のように構成された食器洗い乾燥機について、その動作を以下に説明する。まず、食器カゴ６０に汚れた食器をセットし、運転を開始する。運転が開始されると、まず、霧化装置５６によって洗浄槽５３内に貯水した専用洗剤を溶解させた洗浄水を霧化し、洗浄槽５３内に噴霧させることで食器等に付着した汚れを膨潤させる。次に、ノズル５５より噴出する洗浄液で食器を洗浄する本洗い工程を行う。そして、食器等に付着した汚れを食器から洗い流すために、洗浄槽５３内の洗浄水を数回入れ替えてのすすぎ工程を行う。そして、入れ替えた洗浄水を約７０℃に加熱した温水すすぎ工程を行い、食器の洗浄を終了するものである。最後に食器に付着した水滴を乾燥する乾燥工程を行い運転を終了する。
特開２００５−２８７９９３号公報

しかしながら従来の食器洗い乾燥機の霧化装置は、霧化動作時に発生する超音波振動子の熱が保護液５９および保護容器５８を通して洗浄水へ伝達されるため、熱が逃げにくい構成となっていた。このため、動作時の超音波振動子の冷却性能が悪く、長時間の動作、あるいは高出力化が十分行えず、霧化能力が低いという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、超音波振動子の動作の安定化と、霧化能力の向上を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の食器洗い機は、本体と、食器等の被洗浄物を収容する洗浄槽と、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ノズルと、前記洗浄槽と連通して形成するとともに霧化する液体を貯留する貯留部と、霧化用液体の液面を隆起して霧化を行うようにした霧化装置とを備え、前記霧化装置は、振動面が略鉛直方向になるように配設される霧化用超音波振動子と、前記霧化用超音波振動子から発生した超音波振動エネルギを反射し霧化用液体の液面を隆起して霧化を行う反射部と、前記霧化用超音波振動子を制御する制御装置とを有し、前記反射部は、反射した超音波振動エネルギを収束するように形成した略凹面形状部を有したものである。

これにより、動作時の超音波振動子から発生する熱の冷却性能を高めることで長時間の安定した運転を行い、超音波素振動子の高入力化による霧化能力の向上を図ることができる。また、スケールや異物の堆積、あるいは外部からの衝撃により霧化用超音波振動子が損傷を受けにくい動作信頼性の高い霧化装置を備えた食器洗い機を提供することができる。また、超音波振動エネルギを霧化用液体の液面近傍で集中させることができるため、霧化能力を向上させることができる。

本発明の食器洗い機は、霧化装置を長時間安定して運転させることができるとともに、超音波素振動子の高入力化により霧化能力を向上させることができる。

第１の発明は、本体と、食器等の被洗浄物を収容する洗浄槽と、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ノズルと、前記洗浄槽と連通して形成するとともに霧化する液体を貯留する貯留部と、霧化用液体の液面を隆起して霧化を行うようにした霧化装置とを備え、前記霧化装置は、振動面が略鉛直方向になるように配設される霧化用超音波振動子と、前記霧化用超音波振動子から発生した超音波振動エネルギを反射し霧化用液体の液面を隆起して霧化を行う反射部と、前記霧化用超音波振動子を制御する制御装置とを有し、前記反射部は、反射した超音波振動エネルギを収束するように形成した略凹面形状部を有したことにより、超音波振動子を直接霧化用液体に接触させることができるため、動作時の超音波振動子から発生する熱の冷却性能を高めることで長時間の安定した運転を行うことができる。また、超音波素振動子の高入力化により霧化能力を向上できる。また、超音波振動エネルギを霧化用液体の液面近傍で集中させることができるため、霧化能力を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明の略凹面形状部は、球面状に窪ませて形成したことにより、反射部で反射した超音波エネルギを液面近傍に一点に集中させることができるため、霧化能力が飛躍的に高くなる。

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、本発明の実施の形態１における霧化装置の断面図である。図１に示すように、霧化装置の本体１は上方に開口部２を有し、霧化用液体を貯水するタンク３は噴出し口４を有する蓋５により閉塞可能に構成している。そしてタンク３の側面には、本体１に設けた吸気口６から吸い込んだ空気を圧送して、霧化した液体を噴出し口４から本体１外に噴出するための送風ファン７を設けている。タンク３の下部側面には、霧化用液体の水位を検知するための電極式水位センサ８（水位検知手段）を設けている。

超音波振動子９（霧化用超音波振動子）は、振動面１０が略鉛直方向になるように、タンク３の側壁面にシール部材１１を圧接して水封する構成としている。また、同様に傾斜面を有するステンレス製の反射板１２（反射部）が、超音波振動子９と対向する位置に設けられている。１３は制御装置であり、超音波振動子９や送風ファン７等を制御する。

なお、水位検知手段に関しては本実施の形態で説明した電極式に加えて、フロート式も同様の働きをするものと考えられる。また、反射板１２の材質については、超音波振動エネルギの反射性能が高く、液中でも劣化しない樹脂、金属皮膜をした樹脂、ガラスあるいは金属を用いることが可能である。

上記構成において動作、作用を説明する。まず、タンク３に電極式水位センサ８により得られる所定の水位まで霧化用液体を貯水する。このとき、超音波振動子９および反射板１２は液面下にある。そして、制御装置１３により超音波振動子９に電圧が加えられると、超音波振動子９が振動して振動面１０から超音波振動エネルギが反射板１２に向けて略水平方向に液中を進行し、反射板１２に衝突して反射する。

反射板１２は、超音波振動エネルギが液面に向けて鉛直方向より傾斜を持って進行するように設定されており、反射した超音波振動エネルギは液体の液面に達すると液面を隆起して鉛直方向より傾斜を持った水柱Ｗが発生し、霧化が行われる。タンク３内に充満した液滴は、送風ファン７により空気とともに噴出し口４より機外に噴出する。水柱Ｗは鉛直に形成するより１０度前後傾斜させることで霧化量が高くなる。よって、液面で発生する水柱Ｗが傾斜するように反射板による反射角度によって設定される。

超音波振動子９は、空気中で動作させると（空焼き状態）素子が破壊するため必ず水中で動作させる必要がある。また、液面との距離が長すぎると振動エネルギが減衰してしまい、霧化が起こらない。よって、所定の水位幅で設定された状態での動作が必要となる。本実施の形態での電極式水位センサ８は下限水位Ａを検知するものであり、水位が下限水位Ａよりも下になると運転動作を停止するよう制御装置１３が働くものである。

また、水位検知手段を新たに設け、所定の霧化性能が得られる上限水位（図示せず）を設定し、その水位を超えた場合に運転動作を停止するよう制御装置を働かせることで、安定した霧化性能を得られる。

また、超音波振動子９は電圧を加えることで超音波振動を行うが、同時に熱も発生する。そして、超音波振動子９自身の温度が所定の温度を超えると振動を起こさなくなるという性質を持つ。このため、超音波振動子９の冷却が課題となるが、本発明の構成では超音波振動子９が直接液中に接触しているため、動作時の超音波振動子９から発生する熱の冷却性能を高めることができる。よって、長時間の安定した運転を行うことができる。

また、超音波振動子９を直接液中に浸漬して使用する場合においても、従来のように、超音波振動子９をタンク３の底面に略水平に設置して振動面１０を上方へ向けたものと違い、超音波振動子９の振動面１０を略鉛直に構成するため、落下物による超音波振動子９のキズ付きや損傷、振動面１０への液中成分の付着や堆積による素子の破壊を抑制するなど、動作信頼性の高い霧化装置とすることができる。

また、反射板１２を金属材料またはガラス製とすることで、超音波振動エネルギの反射板１２での反射率が高められるため、霧化能力を大幅に向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、従来の保護液および保護容器を用いる霧化装置に比較して、超音波振動エネルギの減衰が少ないため、同じ出力であればより高い霧化能力を得ることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における霧化装置の反射部の構成を示す要部断面図、図３〜図５は、同霧化装置の反射部の他の構成を示す要部断面図である。

図２に示すように、タンク３の底面３ａ全体はステンレス製で、タンク３の底面３ａの一部は、超音波振動子９より発生した超音波振動エネルギを液面に向けて反射するように角度を設定した傾斜面１４を設けて反射部を構成している。

図３は、タンク３を樹脂製とし、超音波振動エネルギを液面に向けて反射する領域近傍のみをステンレス製の反射板１５を固着して傾斜面１６を形成し、タンク３に対して水密に取り付けた構成としている。

図４は、タンク３を樹脂製とし、タンク３の底面の一部は超音波振動子９より発生した超音波振動エネルギを液面に向けて反射するように角度を設定した傾斜面１４を形成し、傾斜面１４の内面側の表面にステンレス製の反射板１７を固定している。

図５は、タンク３を樹脂製とし、超音波振動エネルギを液面に向けて反射する領域近傍のみをステンレス製の反射板１８とし、かつ、超音波振動エネルギを液面に向けて反射する面に略凹面形状部１９を設けている。この略凹面形状部１９は、球面状に窪んだ形状に作られており、反射した超音波振動エネルギを液面近傍で収束するように形成している。

なお、霧化装置を実現する基本的な構成、動作に関しては実施の形態１と同じであり、同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

上記構成において動作、作用を説明する。霧化用液体は、所定の水位幅で動作する。よって、タンク３に貯水される霧化用液体のうち、下限水位Ａからタンク底面までに貯水された霧化用液体は霧化には用いられないため、この部分の液体はできるだけ少ない方がよい。

本実施の形態によれば、超音波振動エネルギを反射する反射部１２は、タンク３に傾斜面を形成して反射部としたことにより、タンク３と反射部１２の部品の一体化と、タンク３の容積の小型化を図ることができる。よって、反射部１２の傾斜角度を安定的に構成できることにより安定した霧化性能を得ることができる。また、少量の霧化用液体で霧化できる効率的な霧化装置とすることができる。

また、反射部１２により反射した超音波振動エネルギのうち大部分は、液面を隆起させて霧化を行うのに使われるが、一部は液面での反射により再びタンク３内に進行する。そして、タンク３や霧化用液体内で吸収されて熱を発生する。このとき、タンク３のある特定の部位が上記熱により高温にさらされる場合があり、タンク３面を熱劣化させるという問題があった。

しかしながら、本実施の形態の構成によれば、タンク３を金属材料で構成したことにより、熱劣化の心配がない。また、図３〜図５に示すように、タンク３を樹脂材料で構成し、反射部近傍のみ金属製の反射部として構成した場合には、タンク３の内、熱劣化による損傷が起こる部分にのみ金属板を具備することで回避できる。

さらに、反射部１２の超音波振動エネルギを入反射する凹面形状部１９は、反射した超音波振動エネルギが液面近傍で収束するような球面形状としたことにより、液面を隆起し、霧化に使用される超音波振動エネルギを増加させ、霧化能力を向上させることができる。

なお、いずれの実施の形態においても、反射部１２の少なくとも超音波を反射する部分の表面を鏡面とすることにより、超音波振動エネルギの反射効率をさらに高めることができ、霧化能力が飛躍的に高くなる。

また、超音波振動子９は、振動面１０が略鉛直方向ａになるように設けているが、図６で示すように、上向きａ１または下向きａ２の傾きは、その目的を逸脱しない範囲におい
て本願発明の略鉛直方向に含まれる。この場合、液面から発生する水柱の傾斜角度は、反射部１２を超音波振動子９の傾きに合わせて振動面１０が上向きａ１のときは傾斜面をｂ１、下向きａ２のときはｂ２に設定することで同じ方向に維持される。なお、水柱の傾斜角度は、液面に対して鋭角または鈍角のいずれであってもよく、鉛直方向に対して１５度程度傾くように設定される。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における食器洗い乾燥機の断面図である。図７に示すように、食器洗い乾燥機の本体２１は、前方に開口部２２を有する洗浄槽２３を扉２４により閉塞可能に構成している。そして、洗浄槽２３の下方に洗浄ポンプ２５により加圧した洗浄水を噴射する噴射口２６を有する洗浄ノズル２７を設けている。

洗浄ノズル２７の上方には被洗浄物である食器を収納する食器かご２８を設けている。洗浄槽２３の下部には、洗浄水を加熱するヒータ２９を配置している。また、食器かご２８の側壁にはガイド３０ａを配置するとともに、本体２１の内側壁にはガイドレール３０ｂを配置しており、食器かご２８は洗浄槽２３に対して略水平方向に引き出し可能に支持されている。

３１は洗浄槽２３の下方に設けられた制御装置であり、超音波振動子９や洗浄ポンプ２５やヒータ２９等を制御する。洗浄槽２３の前面下方の内壁面には、霧化用液体（洗浄水）の水位を検知するための電極式水位センサ（水位検知手段：図示せず）を設けている。超音波振動子９は、振動面１０が略鉛直方向になるように、洗浄槽２３の側壁面にシール部材１１を圧接して水封する構成としている。また、超音波振動子９と対向する位置に傾斜面１４を形成してステンレス製の反射板１７（反射部）が設けられている。

３２は霧化する液体（洗剤液）を貯留する貯留部である。また、貯留部３２の上部を洗剤入れカバー３３で覆う。貯留部３２は、洗浄槽２３の前側壁面の下部に洗剤投入口３４を設けている。貯留部３２は、洗浄槽２３とは独立した槽として形成し、洗浄水は洗浄槽２３と洗剤入れカバー３３で構成する切り欠き部（図示せず）を通して洗浄槽２３と連通している。また、霧化した高濃度の洗剤は、洗剤入れカバー３３の開口部から洗浄槽２３内に飛散していく。

上記構成において、超音波発振子９は汚れた洗浄水と直接触れるが、超音波振動子９の振動面を洗浄槽２３に対して略鉛直方向に設けているため、食品等の固形物は超音波振動子９表面に堆積することはない。また、井戸水など非常に硬度が高い水を使用する場合においても、洗浄水を排水するときに、超音波振動子９表面に水滴が残りにくい構成のため、その無機質分が析出して超音波発振子９の振動面１０に付着することはなく、霧化を安定的に長期間に亘って行うことができる。

次に、本発明の食器洗い乾燥機の動作について説明する。まず、所定量の洗剤（専用洗剤が好ましい）を洗剤投入口３４から貯留部３２に入れる。次に、給水弁（図示せず）から洗浄槽２３へ所定水量の洗浄水を給水する。このとき、洗浄水は、制御装置３１により給水弁を制御して給水される。このとき、洗浄水は洗浄槽２３内はもちろん、切り欠き部より貯留部３２内に浸入し、洗剤の一部が洗浄水に溶け始める。この時点において、超音波発振子９を駆動させると、その発振が液体を伝播し、反射板１７で反射して洗浄水面に向けて伝わる。そして、液面に水柱が発生してその水柱から洗剤液の霧化が行われる。

高濃度洗剤液の生成は、洗剤液を溶解させることと、高濃度洗剤液の洗浄槽２３内の洗浄水に対する拡散を抑えることで行う。まず、濃度に関しては、例えば、貯留部３２の貯水容積を洗浄槽２３全体に貯水する給水量の１／５０に設定し、投入する洗剤を所定量投
入した場合、理論的には約５０倍濃度の洗剤液を生成することができる。しかしながら、切り欠き部により洗浄槽２３内とつながっているため、洗剤液に拡散により洗剤液濃度は若干減少する。そこで濃度の減少を抑制するために、高濃度洗剤液でできた水柱が直接洗浄槽２３内へ流出しないように、洗剤入れカバー３３の内壁を伝って高濃度洗剤液を貯留部３２に回収する。

この構成により、貯留部３２の中で高濃度洗剤液の水の流れが発生し、洗剤液濃度の低下を防ぐとともに洗剤の溶解を早める。また、霧化動作と同時にヒータ２９を通電することにより、洗浄水も加熱されるため洗剤の溶解を促進し、洗剤液濃度をさらに高める。このように、高濃度洗剤液の濃度は、洗剤液の飛散の進行に従って洗剤液の濃度が濃くなるものである。このため、まず、濃度の薄い洗剤液を汚染に付着させて洗剤液を汚れになじませ、引き続いて高濃度の洗剤液を汚染に付着させることで、高濃度にすることで流動性の悪くなる界面活性剤の汚染への浸透性を高め、洗浄性能を向上させるものである。

なお、切り欠き部より高濃度洗剤液が洗浄槽２３内に流出していくが、切り欠き部の開口面積を最小としているため洗剤液濃度の低下を最小限度にしている。また、超音波振動子９表面が洗浄水に浸されなくなると、霧化の発生も止まり高濃度の洗剤液も飛散しなくなるため、超音波発振子９を駆動する時は必ず超音波発振子９が洗浄水に浸されるように水位検知センサ９で水位を検知するとともに、超音波振動子９表面が洗浄水に浸されなくなる前に霧化装置４０の運転を停止するように制御装置３１は制御を行う。なお、水中内の振動面から反射板と反射板から水柱までの全距離や、水柱の傾斜角度などをそれぞれ最適化することで、霧の発生効率が高くなる。

また、超音波発振子９で霧化させた高濃度洗剤液は３ミクロン程度の微細粒径であるため、そのままでは洗浄槽３の上部まで対流することはなく、液面近傍に漂うだけである。

しかしながら、本実施の形態の構成では、霧化動作と同時にヒータ２９を通電させるため、洗浄水が加熱し、温度上昇にともなう熱によって空気の対流が発生する。そして、空気の対流効果により、霧化した高濃度洗剤液が洗浄槽２３内をくまなく充満して食器の表面にムラなく付着する。また、霧化した高濃度洗剤液の温度を高めることで、化学力がさらに増すため洗浄効果は飛躍的に向上するものである。

このように、前処理工程で食器の汚染に付着した高濃度の洗剤液が浸透、膨潤し、洗剤の効果をより得られるように一定時間放置する。

次に、洗浄ポンプ２５を駆動して洗浄ノズル２７から食器に噴射する本洗い工程を行う。なお、本洗い工程は、前処理工程で食器等に噴霧した分に加え、貯留部３２に残った洗剤液も洗浄ノズル２７から噴射された洗浄水により洗い流されて洗浄槽２３内に拡散していくため、通常洗剤濃度の洗浄水で洗浄を行う。

そして、洗浄槽２３の洗浄水を入れ替えての数回のすすぎ工程を行った後、最後に加温した高温の洗浄水ですすぐ加熱すすぎ工程を行って洗浄工程を終了する。また、最後に洗浄した食器を乾燥する乾燥工程を行う場合もある。

この洗剤を高濃度にすることに関しては、洗剤の主成分である界面活性剤やアルカリ剤、あるいは、漂白剤、キレート剤等が従来濃度以上に汚染に付着するため、汚れと食器との界面に洗浄液が入りやすくなる効果や、アルカリによる洗浄効果や漂白成分による漂白効果を飛躍的に発揮させることができる。そして、前処理工程の後の本洗浄工程では、前処理工程で高濃度洗剤液により特定の汚れを分解した後の汚れを通常洗剤濃度の洗浄液で洗浄することで、被洗浄物の汚れは、確実に洗浄できる。

このように、本実施の形態においては、霧化装置４０を具備することで通常使用時の洗剤濃度より高濃度の洗剤液を被洗浄物に付着させて放置する前処理工程を有することにより、洗浄性能を大幅に向上することができる。またこの高い洗浄力を用いて、より短時間で洗浄することや、より低い洗浄水温度で洗浄することができる。また、従来では取れなかった汚れを洗浄することができる。

また、霧化装置４０は、貯留部３２で洗剤を溶解しながら洗剤液を生成させることができるため、高濃度の洗剤液を霧化して飛散させることができる。

また、霧化装置４０は、超音波発振子９を用いて高濃度の洗剤液を微粒化して霧化するため、高濃度の洗剤液を食器と食器のわずかな隙間にも十分入り込ませることができる。また、食器に付着した汚れに対しても均一に、かつ、汚れ表面の凹部の底までムラなく付着させることができる。

なお、本実施の形態では、空気の対流をヒータ２９により引き起こして高濃度の洗剤液を均一に食器に付着させる構成としたが、他にも送風機を用いて洗浄槽２３内の空気を循環させて洗浄槽２３内に空気の流れを起こして均一に飛散させる方法も考えられる。

また、洗浄槽２３に供給した水を洗浄ノズル２７により噴射し、被洗浄物に付着した洗剤液を洗浄ノズル２７により噴射した水に溶解させるようにしたことにより、一種類の洗剤から高濃度の洗剤液を作って汚染物に対して噴霧して汚れの分解や溶解等を促進させ、その後も水を加えることで洗剤液濃度を所定の濃度にして洗浄するため、洗剤の有効利用を図るとともに、通常では取れない汚れの洗浄を可能とするなど、飛躍的に高い洗浄性能を安価に実現することができる。

また、洗浄ノズル２７から噴射する洗浄水は、洗浄槽２３に供給した所定量の水に被洗浄物に付着した洗剤液を溶解して所定の濃度となるようにしたことにより、洗剤液の噴霧後も引き続き通常洗浄用濃度の洗剤液を容易に作れるため、前処理工程で浮かした汚れを確実に洗浄することができる。また、洗剤の有効利用により少ない使用量で高い洗浄性能を得られる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における食器洗い乾燥機の断面図、図９は、同食器洗い乾燥機に設けられた霧化装置の断面図、図１０は、同要部上面図、図１１は、図１０のＢ矢視図である。

図８〜図１１において、３２は洗浄水を貯留する貯留部（タンク）であり、洗剤を収容する洗剤収容部４２を備えている。貯留部３２の上部は洗剤投入口３４を有する洗剤入れカバー３３で覆われており、洗剤投入口３４は洗剤収容部４２の上方に位置している。また貯留部３２は、洗浄槽２３とは独立した槽として形成し、洗浄水は洗浄槽２３と洗剤入れカバー３３で構成する切り欠き部４４を通して洗浄槽２３と連通している。洗剤入れカバー３３内には超音波振動子９と対向する位置に、超音波振動子９から発した超音波振動エネルギを液面に向けて反射させるための傾斜面１４を有するステンレス製の反射板１７（反射部）が設けられている。前記傾斜面１４には、超音波振動エネルギを収束するように球面形状（ＳＲ＝９０）に窪ませた略凹面形状部４９を有しており、反射した超音波振動エネルギを液面近傍で収束するように形成している。

洗剤入れカバー３３には、超音波振動子９の振動エネルギで液面が隆起することにより発生する水柱を遮るステンレス製の遮蔽板４５と、この遮蔽板４５に当った水を貯留部３
２（タンク）へ戻す戻り通路２０と、振動エネルギにより霧化した液体を洗浄槽２３内へ飛散させる開口部４６で構成された水柱回収部４３が設けられている。開口部４６は遮蔽板４５の両側に設けられている。

また、反射板１７と遮蔽板４５は、ステンレス製の薄板で一体に構成されており、洗剤入れカバー３３および貯留部３２に対して固着されており、超音波振動子９から発生した超音波エネルギが所定の反射角度で液面に生じた水柱Ｗが遮蔽板４５に衝突し、安定した霧化性能を発揮できるようになっている。

また、超音波振動子９の下部は、シール部材１１および貯留部３２の側壁部３２ａを底部に向かって下方へ傾斜させてあり、超音波振動子９の表面に洗浄水が堆積しにくく、超音波振動子９の表面に水滴が残りにくくしている。

次に、上記構成による動作について説明する。まず、所定量の洗剤（専用洗剤が好ましい）を洗剤投入口３４から貯留部３２に入れる。次に、制御装置３１により給水弁（図示せず）を制御して洗浄槽２３内に給水される。このとき、洗浄水は洗浄槽２３と連通する切り欠き部４４から貯留部３２内に浸入し、洗剤の一部が洗浄水に溶け始める。そして、水位センサ４１（水位検知手段）によって得られる所定の水位まで洗浄槽２３および貯留部３２内に貯水される。このとき、超音波振動子９および反射板１７は液面Ｃ下にある。

そして、制御装置３１により超音波振動子９に電圧が加えられると、超音波振動子９が振動して振動面１０から超音波振動エネルギが反射板１７に向けて略水平方向に液中を進行し、反射板１７に衝突して反射する。反射板１７は、超音波振動エネルギが液面に向けて鉛直方向より所定の傾斜角度を持って進行するように設定されており、反射した超音波振動エネルギは洗浄水の液面に達すると液面を隆起して鉛直方向より傾斜を持った水柱Ｗが発生する。

そして、水柱は遮蔽板４５に衝突し、遮蔽板４５に沿って下方に流れ、戻り通路２０を通り、洗剤収容部４２に堆積した洗剤を溶解しながら貯留部３２に回収される。この時、水柱表面から霧化した高濃度の洗剤は、洗剤入れカバー３３に設けた開口部４６から洗浄槽２３内に飛散する。

本実施の形態の構成では、霧化動作と同時にヒータ２９を通電させるため、洗浄水が加熱し、温度上昇にともなう熱によって空気の対流が発生する。そして、空気の対流効果により、霧化した高濃度洗剤液が洗浄槽２３内をくまなく充満して食器の表面にムラなく付着する。また、霧化した高濃度洗剤液の温度を高めることで、化学力がさらに増すため洗浄効果は飛躍的に向上するものである。

このように、食器の汚染に付着した高濃度の洗剤液が浸透、膨潤し、洗剤の効果をより得られるように一定時間放置する。次に、洗浄ポンプ２５を駆動して洗浄ノズル２７から食器に噴射する本洗い工程を行う。なお、本洗い工程は、前処理工程で食器等に噴霧した分に加え、貯留部３２に残った洗剤液も洗浄槽２３内に拡散していくため、通常洗剤濃度の洗浄水で洗浄を行う。

そして、洗浄槽２３の洗浄水を入れ替えての数回のすすぎ工程を行った後、最後に加温した高温の洗浄水ですすぐ加熱すすぎ工程を行って洗浄工程を終了する。また、最後に洗浄した食器を乾燥する乾燥工程を行う場合もある。

この洗剤を高濃度にすることに関しては、洗剤の主成分である界面活性剤やアルカリ剤、あるいは、漂白剤、キレート剤等が従来濃度以上に汚染に付着するため、汚れと食器と
の界面に洗浄液が入りやすくなる効果や、アルカリによる洗浄効果や漂白成分による漂白効果を飛躍的に発揮させることができる。

そして、前処理工程の後の本洗浄工程では、前処理工程で高濃度洗剤液により特定の汚れを分解した後の汚れを通常洗剤濃度の洗浄液で洗浄することで、被洗浄物の汚れは、確実に洗浄できる。

なお、本実施の形態では、空気の対流をヒータ２９により引き起こして高濃度の洗剤液を均一に食器に付着させる構成としたが、他にも送風機を用いて洗浄槽２３内の空気を循環させて洗浄槽２３内に空気の流れを起こして均一に飛散させる方法も考えられる。

このように、本実施の形態においては、霧化装置４０を具備することで通常使用時の洗剤濃度より高濃度の洗剤液を被洗浄物に付着させて放置する前処理工程を有することにより、洗浄性能を大幅に向上することができる。またこの高い洗浄力を用いて、より短時間で洗浄することや、より低い洗浄水温度で洗浄することができる。また、従来では取れなかった汚れを洗浄することができる。

高濃度洗剤液の生成は、洗剤液を溶解させることと、高濃度洗剤液の洗浄槽２３内の洗浄水に対する拡散を抑えることで行う。まず、濃度に関しては、例えば、貯留部３２の貯水容積を洗浄槽２３全体に貯水する給水量の１／５０に設定し、投入する洗剤を所定量投入した場合、理論的には約５０倍濃度の洗剤液を生成することができる。

しかしながら、切り欠き部４４により洗浄槽２３内とつながっているため、洗剤液に拡散により洗剤液濃度は若干減少する。そこで濃度の減少を抑制するために、高濃度洗剤液でできた水柱が直接洗浄槽２３内へ流出しないように、高濃度洗剤液は洗剤入れカバー３３の戻り通路２０を伝って、洗剤収容部４２に堆積した洗剤を溶解しながら貯留部３２に回収される。

この構成により、貯留部３２の中で高濃度洗剤液の水の流れが発生し、洗剤液濃度の低下を防ぐとともに洗剤の溶解を早める。また、霧化動作と同時にヒータ２９を通電することにより、洗浄水も加熱されるため洗剤の溶解を促進し、洗剤液濃度をさらに高める。

このように、高濃度洗剤液の濃度は、洗剤液の飛散の進行に従って洗剤液の濃度が濃くなるものである。このため、まず、濃度の薄い洗剤液を汚染に付着させて洗剤液を汚れになじませ、引き続いて高濃度の洗剤液を汚染に付着させることで、高濃度にすることで流動性の悪くなる界面活性剤の汚染への浸透性を高め、洗浄性能を向上させるものである。

なお、切り欠き部４４より高濃度洗剤液が洗浄槽２３内に流出していくが、切り欠き部４４の開口面積を最小としているため洗剤液濃度の低下を最小限度にしている。また、超音波振動子９表面が洗浄水に浸されなくなると、霧化の発生も止まり高濃度の洗剤液も飛散しなくなるため、超音波発振子９を駆動する時は必ず超音波発振子９が洗浄水に浸されるように水位センサ４１で水位を検知するとともに、制御装置３１は、水位検知手段４１により超音波振動子９が霧化用液体から露出する前に超音波振動子９の動作を停止し、超音波振動子の損傷を防止するようにしている。

このように、超音波発振子９は汚れた洗浄水と直接触れるが、超音波振動子９の振動面１０を洗浄槽２３に対して略鉛直方向に設けているため、食品等の固形物は超音波振動子９表面に堆積することはない。

また、井戸水など非常に硬度が高い水を使用する場合においても、超音波振動子９の下
部は、シール部材１１および貯留部３２の側壁部３２ａを底部に向かって下方へ傾斜させてあり、洗浄水を排水するときに、超音波振動子９表面に水滴が残りにくい。よって、硬水の無機質分が析出して超音波発振子９の振動面１０に付着することはなく、霧化を安定的に長期間に亘って行うことができる。

また、超音波振動子９は電圧を加えることで超音波振動を行うが、同時に熱も発生する。そして、超音波振動子９自身の温度が所定の温度を超えると振動を起こさなくなるという性質を持つ。このため、超音波振動子９の冷却が課題となるが、本発明の構成では超音波振動子９が直接液中に接触しているため、動作時の超音波振動子９から発生する熱が冷却されるとともに、水柱回収部４３により貯留部３２内の洗剤液が流動して冷却性能を高めることができる。

よって、長時間の安定した運転を行うことができる。しかも、保護容器を介さずに直接洗浄水を霧化して均一に拡散させ、食器表面に付着した汚れを浮き上がらせることで、高い洗浄性能を得ることができる。

また、洗剤を収容する洗剤収容部４２と、液面の隆起により発生する水柱を貯留部３２内に回収する水柱回収部４３を備えたことにより、水柱による高濃度の洗剤成分を含んだ霧化用液体の洗浄槽２３への排出を抑えることができるため、高濃度洗剤液の霧化をより長く維持できる。

また、洗浄ノズル２７によって噴射する洗浄水より高い濃度の洗剤液を飛散させるようにしたことにより、食器表面に付着した汚れを浮き上がらせる能力を高められることで、より高い洗浄性能を得ることができる。

また、洗浄水の水位を検知する水位検知手段４１を設け、貯留部３２との間に設けた切り欠き部４４を介して貯留部３２内の霧化用液体の水位を検知し、所定の霧化性能が得られる上限水位（図示せず）を設定し、その水位を超えた場合に運転動作を停止するよう制御装置３１を働かせることで、安定した霧化性能を得ることができ、かつ、超音波振動子９が霧化用液体に浸された状態で安定して霧化することができる。

また、洗浄槽２３に供給した水を洗浄ノズル２７により噴射し、被洗浄物に付着した洗剤液を洗浄ノズル２７により噴射した水に溶解させるようにしたことにより、一種類の洗剤から高濃度の洗剤液を作って汚染物に対して噴霧して汚れの分解や溶解等を促進させ、その後も水を加えることで洗剤液濃度を所定の濃度にして洗浄するため、洗剤の有効利用を図るとともに、通常では取れない汚れの洗浄を可能とするなど、飛躍的に高い洗浄性能を安価に実現することができる。

また、反射した超音波振動エネルギを収束するように形成した略凹面形状部を有することにより、超音波振動エネルギはより短い距離で収束できる。このため、液面と超音波振動子との距離を短くでき、よりコンパクトな霧化装置とすることができる。また、液面を隆起し、霧化に使用される超音波振動エネルギを増加させ、霧化能力を向上させることができる。

また、略凹面形状部は、球面状に窪ませて形成したことにより、反射部で反射した超音波エネルギを液面近傍に一点に集中させることができるため、霧化能力が飛躍的に高くなる。

また、反射板（反射部）は、少なくとも超音波を反射する部分の表面を鏡面としたことにより、超音波振動エネルギの反射効率をさらに高めることができ、霧化能力が飛躍的に
高くなる。なお、鏡面に関しては、ステンレス製の反射板の表面を電解研磨や鏡面研磨加工を施したもの、あるいは金属表面をメッキやコーティングすることで得られる。いずれの場合も反射板の反射面を平滑にすることで、超音波エネルギの反射効率を飛躍的に高めることができる。

また、遮蔽板（水柱回収部）は、洗浄中に食材等で汚染された洗浄水に触れる。このため遮蔽板やそれに連通する戻り通路などの隙間や表面に汚れが堆積してしまう。ところが、反射部と一体で構成したことにより、反射部を通して超音波が遮蔽板に伝達し、洗浄中の汚染により汚れる水柱回収部表面の洗浄を行うことができる。また、反射板との一体化により低コスト化を実現できる。

（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５における霧化装置の要部断面図である。図１２に示すように、略凹面形状部４７は、ガラス製で球面状に窪んだ形状に作られており、金属製、あるいは樹脂製の反射板１７に固定し、反射した超音波振動エネルギを液面近傍で収束するように形成している。反射板１７と遮蔽板４５は別体であり、それぞれ貯水部３２と洗剤入れカバー３３に固定されている。

上記構成において動作、作用を説明する。超音波振動子９に電圧が加えられると、超音波振動子９が振動して振動面１０から超音波振動エネルギが反射板１７に向けて略水平方向に液中を進行し、反射板１７に衝突して反射する。超音波振動エネルギが液面に向けて鉛直方向より傾斜を持って進行、反射した超音波振動エネルギは洗浄水の液面に達すると液面を隆起して鉛直方向より傾斜を持った水柱が発生する。

このとき、反射面が平滑で無い場合、超音波エネルギの水面近傍での収束が阻害され、霧化能力が低下するが、反射板１７を平滑なガラス製とすることで、反射板１７での超音波振動エネルギの反射率が高められるため、霧化能力を大幅に向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる霧化装置を備えた食器洗い機は、長時間の安定した運転を行うことができるとともに、超音波素振動子の高入力化により霧化能力を向上させることができるので、高い洗浄性能が得られる食器洗い機等として有用である。

本発明の実施の形態１の霧化装置の断面図 本発明の実施の形態２における霧化装置の反射部の構成を示す要部断面図 同霧化装置の反射部の他の構成を示す要部断面図 同霧化装置の反射部の他の構成を示す要部断面図 同霧化装置の反射部の他の構成を示す要部断面図 同霧化装置の超音波振動子の説明図 本発明の実施の形態３における食器洗い乾燥機の要部断面図 本発明の実施の形態４における食器洗い乾燥機の要部断面図 同食器洗い乾燥機の霧化装置の要部断面図 同食器洗い乾燥機の要部上面図 同食器洗い乾燥機の図１０におけるＢ矢視図 本発明の実施の形態５における食器洗い乾燥機の霧化装置の要部断面図 従来の食器洗い乾燥機の断面図

符号の説明

１ 本体
３ タンク
８ 電極式水位センサ（水位検知手段）
９ 霧化用超音波振動子
１０ 振動面
１２ 反射板（反射部）
１３ 制御装置
１７ 略凹面形状部
２３ 洗浄槽
２５ 洗浄ポンプ
２７ 洗浄ノズル
４０ 霧化装置

Claims (2)

1. 本体と、食器等の被洗浄物を収容する洗浄槽と、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ノズルと、前記洗浄槽と連通して形成するとともに霧化する液体を貯留する貯留部と、霧化用液体の液面を隆起して霧化を行うようにした霧化装置とを備え、前記霧化装置は、振動面が略鉛直方向になるように配設される霧化用超音波振動子と、前記霧化用超音波振動子から発生した超音波振動エネルギを反射し霧化用液体の液面を隆起して霧化を行う反射部と、前記霧化用超音波振動子を制御する制御装置とを有し、前記反射部は、反射した超音波振動エネルギを収束するように形成した略凹面形状部を有した食器洗い機。
2. 略凹面形状部は、球面状に窪ませて形成した請求項１記載の食器洗い機。