JP4710392B2 - 食器洗い機 - Google Patents

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６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６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１３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、霧化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。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗剤液を用いても良好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、本発明の食器洗い機は、食器等の被洗浄物を食器かごに収納して収容する洗浄槽と、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手段と、投入された洗剤に水が供給された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して霧化する超音波振動子を備えた微粒化手段と、前記微粒化手段により微粒化した洗剤液に電圧を印加して前記洗剤液を微細化して前記洗浄槽内へ飛散させる放電部を備えた微細化手段とを備え、前記放電部は棒状電極を先端が尖ったノコギリ刃形状に構成し、前記微細化手段により微細化した洗剤液を前記洗浄槽内へ飛散さて前記被洗浄物に付着させることにより被洗浄物から取れやすくした汚れを前記洗浄手段により洗浄するものである。

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、ミストが微細化されることで、拡散速度も向上し洗浄槽の隅々まで洗剤液のミストが行き渡り易くなる為、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、従来の静電霧化方式のように多孔質の吸水体を通じて霧化することがないので洗剤液を用いても良好に微細なミストに霧化することができると共に、微粒化手段の霧化能力に応じて洗浄に必要な霧化量を確保することができる。

本発明の洗浄装置は、洗剤液を微細なミストにすることができ、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種々の汚れを効率的に除去することができる。

第１の発明は、食器等の被洗浄物を食器かごに収納して収容する洗浄槽と、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手段と、投入された洗剤に水が供給された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して霧化する超音波振動子を備えた微粒化手段と、前記微粒化手段により微粒化した洗剤液に電圧を印加して前記洗剤液を微細化して前記洗浄槽内へ飛散させる放電部を備えた微細化手段とを備え、前記放電部は棒状電極を先端が尖ったノコギリ刃形状に構成し、前記微細化手段により微細化した洗剤液を前記洗浄槽内へ飛散さて前記被洗浄物に付着させることにより前記被洗浄物から取れやすくした汚れを前記洗浄手段により洗浄する食器洗い機であり、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。また、拡散速度も向上する。したがって、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、洗剤液を用いても良好に微細なミストに霧化することができると共に、微粒化手段の霧化能力に応じて洗浄に必要な霧化量を確保することができる。
また、食器に微細な洗剤液ミストを噴霧して汚れをはがれ易くした後、洗浄手段による洗い、すすぎを行うため、従来に比べ短時間で且つ種々の汚れが付着した食器の洗浄をより効果的に行うことができる。

特に、微細化手段を、微粒化手段で微粒化した洗剤液に電圧を印加する構成としたことにより、導電率の高い洗剤液のミストに効果的に電荷を帯電することができるため、安定して微細な洗剤液のミストを噴霧することができる。

第２の発明は、特に、第１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導くガイド部を設けたことにより、微粒化手段で微粒化したミストは微細化手段へ効
率よく導入されるため、一層効果的に微細化して洗浄槽内の被洗浄物へ付着することができる。また、微粒化手段と微細化手段の最適な構成と配置を実現することができ、機器の大きさや形態に対応して洗浄装置の搭載を容易にすることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の微細化手段を、微粒化手段から洗浄槽内に飛散した洗剤液に電圧を印加する構成としたことにより、洗浄槽内に滞留した洗剤液のミストに電圧印加するので、微細化手段に暴露される時間が長くなり、効率的に洗剤液を微細化することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の放電部は、少なくとも一対の針状電極を設けたことにより、装置の小型化が図れると共に、電極に洗剤液が付着しても電極先端は尖っているため洗剤成分が厚膜で付着しないことから、安定した放電を行うことができる。

第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の放電部を、設置された筒状電極と、前記筒状電極の中心軸部に配設した棒状電極を設けたことにより、放電部の中心部が高電界状態となり、微細化するに必要な荷電量をミストに与えることができ、且つミストが外部へ拡散することなく放電部を通過し暴露される時間を長く取れるため、効率よくミストを微細化することができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の放電部は、プラス極性の電圧を印加する構成としたことにより、オゾン発生量を低減してミストに帯電させて微細化することができるので、さらに安全性を向上することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の放電部は、マイナス極性の電圧を印加する構成としたことにより、さらに低電圧で安定して放電することができ、効率的にミストに帯電させて微細化することができる。

第８の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の放電部は、交流電圧を印加する構成としたことにより、ミストにプラスの電荷とマイナスの電荷を帯電させることができ、電気的引力により帯電したミストが筒状電極の内壁へ向かって移動することを防止することができるので、筒形状電極の内壁へのミスト付着量を低減して、放電による霧化量の低下を軽減することができる。

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一部切欠斜視図、図４は、同放電部の側面図である。

図１〜図４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の底部に洗浄ノズル７により噴射する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を有し、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内に不凍液等の液体を封入し、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誘導するガイド部２３が接続されている。このガイド部２３は筒状に設けてあり、このガイド部２３の下流に微細化手段２４を設けている。微細化手段２４は微粒化手段１６で微粒化したミストをさらに微細化するもので、微粒化手段１６で微粒化したミストは、ガイド部２３の中を通って微細化手段２４へ誘導するようになっている。

ガイド部２３の下流に設けられている微細化手段２４は放電部２５を有している。放電部２５は、一端をガイド部２３に接続したステンレス等の金属材料からなる筒状電極２６と、この筒状電極２６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２７を有している。棒状電極２７は先端部分が尖ったノコギリ刃形状に形成され、直流の高電圧を印加する電源部２８と導電体２９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。ガイド部２３から筒状電極２５に入ったミストは、開放された他端の開口部３１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１１７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、このミストはガイド部２３を通じて微細化手段２４の放電部２５に流入する。ここで、ガイド部２３によって、霧化したミストは洗浄槽４内へ漏洩することなく放電部２５へ導入される。

放電部２５において、棒状電極２７に＋５ｋＶの直流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、微粒化手段１６は超音波振動子１９によって霧化しているので、約３ｇ／ｍｉｎの霧化量でミストを発生し、ガイド部２３を通じて放電部２５へ流入する。放電部２５で帯電し、レイリー限界を超えたミストは分裂して放電部２５の開口部３１から放出するが、レイリー限界以下の電荷を帯電したミストはクーロン力が働き、接地されている筒状電極２６へ移動して付着する。このため霧化量は４０％程度減少するが、この減少を考慮しても放電部２５から約２ｇ／ｍｉｎの霧化量で微細ミストを放出できる為、食器等の洗浄に必要かつ十分な霧化量を確保することができる。

また、放電部２５は、筒状電極２６と棒状電極２７とから構成しているため、微粒化手段１６で発生したミストは外部へ拡散することなく放電部２５を通過し、ミストが放電部２５に暴露される時間を長く取れるため、効率よくミストを微細化することができる。また、棒状電極２７にはプラス極性の高電圧が印加されるため、オゾンの発生が極めて少なく安全性を確保することができる。さらに、その表面は先端が尖ったノコギリ刃形状に形成されているので、棒状電極２７の表面に洗剤液が付着しても先端部分が尖っているため洗剤成分が厚膜で付着しないことから、より安定した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水が噴射され、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、前記被洗浄物８に付着させる洗剤液を貯留する貯留部１７と、前記貯留部１７の洗剤液を微粒化する微粒化手段１６と、前記微粒化手段１６により微粒化した洗剤液を微細化する微細化手段２４と、前記微細化手段２４により微細化した洗剤液により前記被洗浄物８から取れやすくした汚れを洗う洗浄手段としての洗浄ノズル７とを具備したことにより、数１０〜数１００ｎｍオーダーの微細粒径の洗剤液のミストを機体内部に発生させ、被洗浄物８に付着している汚れを浮き上がらせて洗浄することにより、被洗浄物８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。

なお、本実施の形態において、電圧の極性はプラスの高電圧としたが、マイナスの高電圧とすることで、さらに低電圧で安定して放電することができ、効率的にミストに帯電させて微細化することができる。また、交流電圧とすることで、ミストには両極性の電荷が帯電するため、帯電したミストが筒状電極２６の内面への移動を軽減し、霧化量の減少を防止することができる。

（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洗浄装置を備えた食器洗い機の断面図を示すものである。図５において、微細化手段３２の放電部３３は、微粒化手段１６より離れた洗浄槽４内の上方空間に設置している。そして、放電部３３をタングステンからなる複数対の針状電極３４で構成したものである。放電部３３は、複数対の針状電極３４を所定の間隔を有して先端部分が相対向するように設けている。他の構成は実施の形態１と同じであり、説明は省略する。

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から霧化された洗剤液のミストは洗浄槽４内に拡散する。拡散したミストは洗浄槽４内をファン（図示せず）で循環しており、微細化手段３２の放電部３３を循環して通過する。このとき、放電部３３の複数対の針状電極３４には高電圧が印加されるため、複数対の針状電極３４間は高電界状態になっている。これにより、洗剤液のミストはさらに微細化される。

また、放電部３３は微粒化手段１６から離れて設けられているため、ミストは放電部３３を循環して通過することができ、放電部３３に暴露される時間を長く取ることができるため、より洗剤液のミストを微細化することができる。また、放電部３３を針状電極とすることで、電極に洗剤液が付着しても電極の先端が尖っているため、洗剤成分が厚膜で付着しないことから、安定した放電を継続して行うことができる。

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から洗浄水を噴射し被洗浄物８を高圧洗浄して汚れを洗い流す。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、微粒化手段１６から洗浄槽４内に飛散した洗剤液に電圧を印加する構成とし、放電部３３は針状電極３４としたことにより、より微細な洗剤液のミストで汚れをはがし易くすると共に、安定した微細ミストを霧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一部切欠斜視図 同食器洗い機の微細化手段の放電部の側面図 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）
８ 被洗浄物
１６ 微粒化手段
１７ 貯留部
２３ ガイド部
２４ 微細化手段

Claims (8)

1. 食器等の被洗浄物を食器かごに収納して収容する洗浄槽と、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手段と、投入された洗剤に水が供給された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して霧化する超音波振動子を備えた微粒化手段と、前記微粒化手段により微粒化した洗剤液に電圧を印加して前記洗剤液を微細化して前記洗浄槽内へ飛散させる放電部を備えた微細化手段とを備え、前記放電部は棒状電極を先端が尖ったノコギリ刃形状に構成し、前記微細化手段により微細化した洗剤液を前記洗浄槽内へ飛散さて前記被洗浄物に付着させることにより前記被洗浄物から取れやすくした汚れを前記洗浄手段により洗浄する食器洗い機。
2. 微粒化手段で微粒化した洗剤液を微細化手段へ導くガイド部を設けた請求項１記載の食器洗い機。
3. 微細化手段は、微粒化手段から洗浄槽内に飛散した洗剤液に電圧を印加する構成とした請求項１記載の食器洗い機。
4. 放電部は、少なくとも一対の針状電極を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の食器洗い機。
5. 放電部は、設置された筒状電極と、前記筒状電極の中心軸部に配設した棒状電極を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の食器洗い機。
6. 放電部は、プラス極性の電圧を印加する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の食器洗い機。
7. 放電部は、マイナス極性の電圧を印加する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の食器洗い機。
8. 放電部は、交流電圧を印加する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の食器洗い機。
   

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