TWI441610B

TWI441610B - 環保省能自動洗盤機

Info

Publication number: TWI441610B
Application number: TW97114818A
Authority: TW
Inventors: Shane Y Hong
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2014-06-21
Also published as: TW200944173A

Description

環保省能自動洗盤機

本發明有關洗碗機，尤其是針對餐廳食堂清洗大量碗盤所用的自動洗碗機，透過洗滌餐具的方法及原理的創新，能源的回收利用、機器設計的突破、機器製造程序的改良等環環相扣的綜合技術所發展出來的嶄新環保省能自動洗盤(碗)機。

【先前技術及發明背景】

洗碗機(Dish Washer)已廣泛被使用來洗各類餐具，通常分家庭用與餐廳專業用兩大類。前者通常體積較小、被置於廚房料理台桌面上或固定於料理台桌面下，碗盤放置於機殼內的籃架後不動，由旋轉噴水頭洗滌、沖淨，有的加烘乾功能，通常洗一次需時半小時至一小時的長時間，所能洗的量極其有限。後者用於餐廳或專業洗碗公司，又因洗滌餐聚量的多寡分立式洗碗機(Hood type)、多段槽式洗碗機、及隧道式幾碗機(包含Rack Conveyor type、Flight type)。

傳統習用的全自動洗碗機，在實際進行洗碗作業時，必須由人工先將待清洗的餐具一個一個排列放置於洗碗籃中，再將裝滿待洗碗盤的洗碗籃送入多段式餐具清洗室，由輸送機構將洗碗籃通過殘渣沖洗槽、清潔劑潤洗槽、清潔劑沖洗槽、清水沖淨槽、風乾槽、烘乾殺菌槽，完成多段的洗淨、風乾、烘乾步驟之後，再由輸送機構將洗碗籃送出，最後由人工將碗盤一個一個從洗碗籃中取出疊起來備用。洗碗籃佔空間，一個餐廳要用很多洗碗籃的投資也是一筆錢。即使flight－type洗碗機的輸送履帶有類似碗架的突出物可放置碗盤以取代使用洗碗籃，仍舊需要人工將待洗碗盤一個一個放置在履帶上的放碗位置，洗後也要人工一個一個取出。這樣的操作麻煩而耗費人力與工時。

排放在洗碗籃或履帶置碗架上的待洗碗盤，因為受到籃框的阻隔、排列方式及餐具豎立時噴嘴、風刀與餐具有一段距離的影響，在經過各個清洗、潤洗(沖淨)及風乾、烘烤區域時，會有清洗上的死角，造成清洗不乾淨以及風乾、烘乾不徹底的問題，同時水壓太大時，碗盤會晃動、翻轉、傾斜而積水，或因碰撞太大而造成碗盤破損。

最理想的「自動」洗碗機應該是(1)不用洗碗籃、(2)不必用人工或額外的機器一個一個將待洗的碗盤排列放置於洗碗籃、洗碗機，(3)在清洗烘乾時碗盤會被適當挾持且自動間隔不晃動翻轉，(4)噴水吹風無死角，(5)洗後不必一個一個取出。可惜世界上尚無此諸多特性的商品或研發專利。

另外自動洗碗機的洗碗時間及所佔空間也是使用者關心的問題。洗碗機體積小、佔空間小很有必要，這樣才可放在接近營業場所、餐廳。從餐桌收來的髒碗，在食物殘渣未乾硬而頑固的附著在碗盤之前就被洗，較易脫落及溶於水，減少髒碗盤囤積數量及時間，減少食物腐化所產生的微生物滋長及惡臭，改進衛生狀況。洗好的餐盤也可以盡快再被使用，減少餐廳需購買及囤積餐具的數量，也減少餐盤從遠處運送的時間、勞力、及被污染的機會。現有立式洗碗機所佔空間雖較小，但因屬間歇性操作，每次洗一批(如一洗碗籃的量)從送進到取出約需1－5分鐘，所洗速度與產量有限，只能供小型餐廳使用。而多段槽式洗碗機、及隧道式洗碗機(包含Rack Conveyor type、flight type)則屬連續性的洗碗，效率較高，但機器龐大，若包含洗滌區、潤淨區、烘乾區等步驟，機器寬約1公尺，長則7公尺到十幾公尺，所佔地坪甚大。體積小、效率高、滌洗量大的洗碗機是坐落在寸土寸金的歐亞地區及繁華都市的餐廳所最期待的，可惜現在尚未有這樣的洗碗機。

一般洗碗機都需要用洗碗精、清潔劑。對餐廳來說清潔劑的消耗是一筆很大的費用。清潔劑主要成分是界面活化劑及油脂乳化劑，因為大量被利用，含高濃度清潔劑的水被排放到水溝，造成環境的污染。清潔劑含磷的成分易使水溝河道湖泊的青苔過度生長、水質過度優氧化成生態的浩劫，有害水中生物魚蝦的存活。一般人認為不用洗碗精，碗盤洗不乾淨，但是碗盤若有殘留洗碗精，人吃了會影響人體健康。因此，清潔劑就費用成本、環境影響、及人體健康都不好，能少則少，能免則免。問題是現有的各國先進洗碗機有那個是免用洗碗精的呢？

洗碗通常使用大量的水，一個餐廳的水費高大部分是因洗碗消耗大量水的結果，現在的洗碗機都使用熱水來洗餐具，由冷水變熱水的溫度提升需要加熱，水的耗量越大，消耗的電能、燃料等能源的浪費越大。而用於烘乾所耗的熱能更大。怎樣利用工程原理、機械技術達成用最少量的水來洗乾淨最多的碗盤是未來洗碗機必走的路線，省水、省電、省瓦斯並且讓水電瓦斯的消耗降至理論的最低值是發展未來新世代洗碗機的挑戰。

現在是環保意識高漲的時代，洗碗機省水、省電、省瓦斯等功能固可減少二氧化碳的產生量的，有助於減緩全球暖化的趨勢，本發明更進一步提供了對洗碗機設計的嶄新環保思維：不但要減少能源的耗損，減少對環境的汙染，也要資源回收再利用。廚餘或食物的殘渣是廢物，但它可以做成肥料，食物的殘渣若不受清潔劑的化學藥品的汙染，仍舊可以成為動物的飼料食物。洗完碗盤的水若沒含任何清潔劑或化學藥劑，仍然含有食物的養分可成魚蝦之食物，未來的河川將是沒有化學清潔劑的泡沫，可以讓魚蝦肥肥的。至於洗碗所產生的油脂，也可回收再利用。然而世界上具有環保意識，又有資源回收功能的洗碗機仍然闕如，有待開發。

綜上所述，理想的洗碗機應具有以下的幾個特色：(1)機器結構緊湊，所佔體積小，(2)洗碗速度快，每小時的洗碗量大，(3)洗的乾淨，又能殺菌消毒，(4)免用清潔劑、洗碗精等化學藥品，(5)消耗最少的水，(6)使用最少的電能及瓦斯熱能，(7)菜渣廚餘可以自動回收，(8)廢水中的油脂可以回收再利用，並防止排水管溝阻塞，(9)碗盤自動進给，(10)不需用洗碗籃當載具、不需將碗盤一個一個排入籃架或承載履帶，洗後之取出亦同，(11)洗滌、沖淨、烘乾一次完成，髒碗盤送進去，出來即是可用的乾淨碗盤。

具有以上特色的環保、節能、自動洗碗機是餐廳業者所期盼的，但是環顧世界先進品牌的洗碗機，搜尋中華民國智慧財產局自1969年以來所公告有關洗碗機的86項專利，以及美國、歐盟、日本、大陸等專利，皆無以上所列特點之洗碗機相關資料，本發明的目的就是用嶄新的觀念創造出具有以上特色的最理想洗碗機。

※油水分離與不用洗碗精的高效率洗碗的方法

不用洗碗精為本發明的主要訴求，但是一般人認為不用洗碗精，碗盤洗不乾淨，本發明如何達成不用洗碗精的高效率洗碗呢？碗盤要洗的乾淨，又要用最少的水、耗最少的電及熱能，它節水省電的極限是什麼？如何達成？

為了有關鍵性的觀念突破，本發明的產生過程刻意從不抄襲別人的洗碗機、或拿別人的洗碗機的設計來改良，而是要回歸問題的中心：了解洗滌的基本原理，利用新的自然法則，以物理、化學、機械等工程科學，找出所有可能的幫助洗碗的方法，再用熱力學、熱傳學、流體力學、機構學、材料學等機械原理，透過創造性的機械設計及製程改善，來達成不用洗碗精的高效率洗碗程序。

首先我們要問一個很傻的基本問題：為什麼要洗碗？一般粗淺的答覆是要移除碗盤上的髒物以讓碗盤乾淨。但是要提出有效率的洗碗程序，這樣粗淺的認知是不夠的，我們要了解碗盤上的髒物是什麼？他們的物質特性是什麼？針對那些特性、利用那些特性，我們要做什麼才容易把它們從盤碗移走？

碗盤上的食物殘渣等髒物大致上分四類：(1)水溶性髒物質，(2)油性髒物質，(3)不溶於水不溶於油的固體或膠質物質，(4)細菌及微生物等活性生物。

第一類水溶性的髒物如鹽、糖、醋、醬油、澱粉質等，可以用水去溶解它們，讓它們脫離碗盤的表面，化學理論上所受的限制是在水中的溶解度，也就是必須有足夠量的水去溶解它們，那也就是就是省水的極限。化學理論又告訴我們溶解度與溫度有密切的關係，提升溫度可以顯著的改進其溶解度，如高溫的水可溶的糖比低溫的水高出好幾倍，因此最省水的清洗就是在髒物的溶解度的範圍內所需求的高溫熱水去洗碗盤。從這個角度來，一般的洗碗機浪費了太多的水。

第二類油性髒物質如植物油、動物脂肪等，這些物質不溶於水。因此碗盤若有油脂用水不易洗淨，一般用的洗碗精含表面活化劑或乳化劑，讓油與水混合以便一起被排放到臭水溝。本發明逆向思考，在不用洗碗精的前提下，利用油脂的特性，及油水不相容的缺點作為油水分離的原理。觀念性的突破在於油既然不溶於水，就不要硬把兩者混在一起！從實驗，動物性脂肪，如豬油、牛油在溫度60℃左右就可熔化成液體，因此本發明利用85℃以上高溫的水活化碗盤表面、讓油脂液化、降低其黏滯係數、較不沾碗盤水箱機器表面、使它更易浮於水面、更易自己流動、隨水流動。更進一步地，本發明利用油水不相容，以及油的比重比水小，油會浮於水面的原理，達成油水分離的作用，若排水時優先讓水表面上的油層流出，剩下的熱水已除去浮油可被循環使用於洗濯骯髒的碗盤。

第3類不溶於水不溶於油的固體物質，如碎骨、食物焦碳、菜渣、碎肉、榖粒等，基本上洗碗精清潔劑對其作用不大，如它們強硬的附著在碗盤上，要移除它們最有效的辦法是利用機械方式施用外力將它們移除，可用方式包含用絲瓜布、毛刷、海棉塊等搓擦，或用高壓水柱沖噴。配合水流並利用「動態過濾」把它們迅速移出機器當廚餘回收。對這類髒物移除的效率與施力的方向、大小及集中性、均勻性息息相關，譬如刷子是否刷到、水柱是否以最佳角度、噴水壓力及距離噴到黏在盤碗的這類髒物。

第四類，細菌及微生物等活性生物對使用碗盤飲食者的健康影響很大，最需殺菌消毒完全的保證。殺菌方法有利用化學藥劑、紫外線照射、臭氧殺菌、及高溫殺菌等。本發明基於環保及成本問題，不用殺菌化學藥劑，洗碗機也不添加額外的紫外線或臭氧設備，直接用有助於洗碗、烘乾的高溫熱水、熱風兼任殺菌作用。高溫殺菌為巴斯德(Louis Pasteur)發明的，以63－66℃的溫度經30分鐘完成殺菌，為縮短殺菌時間，本發明在整個洗滌、沖淨、烘乾過程中利用次於水沸點的85℃至95℃之間的高溫熱水及熱風來有效率的清洗烘乾及殺菌，比一般洗碗機用的55－65℃或高溫洗碗機的80℃還高，殺菌更好。

由以上分析，本發明首創不用洗碗精的高效率洗碗的方法如下：1.本發明利用高溫洗碗，溫度設定85℃比一般市面洗碗機60℃高，利用高溫熔化油脂、活化表面、降低黏性、增加液體流動性，並發揮殺菌效果。

2利用油水不相容，油的比重比水小，油會浮於水面的原理，達成油水分離的作用。排水時優先讓水表面上的油層流出，除去浮油的熱水循環使用於洗濯骯髒的碗盤。

3.使用超細目過濾網，連微小固體雜質都可從洗過碗的熱水中移除。過濾網持續被馬達帶動將濾出物倒入廚餘回收筒，並隨時被刷子刮清。經這樣有效率過濾的洗滌水乾淨可循環使用。

4.利用線性成排的噴嘴近距離高壓撞擊碗盤，確定水刀對準並涵蓋整個盤子而無死角或遺漏，避免水柱噴到無碗盤的空間浪費水的能量。水壓超過29 psi(20m水柱高或2 atm.)，產生很強的洗刷力來移除沾在盤子表面的污物。

5.利用最佳的水刀角度發揮刮鏟效果：我們用刮鬍刀片刮除黏在表面油漆或膠帶時都會盡量把刀片平行表面提高刮除效果，本發明將此有效刮除的基本原理用於水刀清洗碗盤，片狀的水如一把刀，讓水刀與碗盤表面的夾角越小越好，本發明利用5°－10°的噴入角度發揮最佳刮鏟效果，讓餐具表面上的污物最容易被除去。

6.巧妙利用刷子機械式擦洗：在碗盤的正常進給移動中，進给桿的旋轉使裝在其上的毛刷、絲瓜布或海綿塊可以劃過碗盤、擦拭過碗盤的正、反兩面，配合洗滌或沖淨的水衝擊，可比擬人工洗盤子的動作，機械式擦洗盤子。

※耗損最少的熱電能源

本發明利用高溫洗碗，溫度設定85℃比一般市面洗碗機60℃高，照理來說應該比較耗費能源，要比一般的還要省電、省瓦斯，工程設計的理念就必須有突破性：(1)讓所需耗的做功能量降至最低，(2)以良好的熱絕緣防止熱氣散失，(3)採取熱能回收、循環再用的設計。

一般洗碗機使用旋轉式噴嘴亂槍打鳥式的「灑」水在所有地方，不管該處有否碗盤。把能量用在該用的地方是節省能量的方法，本發明在洗滌區高壓水刀瞄準盤子的表面。而在沖淨區，乾淨的熱水不浪費，只用於把在洗滌區已洗過的碗盤表面薄層沖洗一遍。至於在烘乾區，本發明不像一般碗盤烘乾機把碗盤上的水分加熱到完全氣化並讓水蒸氣排出機外，而是用熱風把碗盤上的水膜吹掉，吹下的水回收到洗滌區再用，而熱的碗盤子在離開機器後利用本身的餘溫在曝露的空間中讓濕氣揮發乾燥。因此本發明從洗滌、沖淨到烘乾，處處力求省能源。

良好的熱絕緣防止熱氣散失是本發明的一個特色，本發明的洗碗機操作溫度高於85℃，比一般洗碗機的操作溫度更高，熱絕緣也就特別重要，除了節能，也讓廚房清洗室不會太熱以維人員的舒適。熱絕緣的設計，以水箱的設計為例，水箱的四壁的結構為內外雙層不銹鋼皮中間夾發泡PU心。不銹鋼是金屬材料中導熱係數最小的，再加上特別選用0.5 mm以下的薄板讓熱傳導，光亮的表面避免輻射熱的散發，兩層不銹鋼皮中間因考慮結構強度的問題不能使用真空絕緣，而是充填液態聚氨酯(polyurethane,PU)入內發泡成硬質泡沫結構，除了防水、強化結構、隔音以外，有著優良的隔熱效果(熱傳導係數k值為非常低的0.017w/mk)。類似的絕熱結構廣泛的應用到機器的外殼、上蓋、及其他與熱風、熱水有接觸的地方。整部機器沒有熱絕緣的地方只有碗盤的入口及出口的小開口，而此兩開口在操作時有碗盤隔絕，最主要的熱源外洩就是高溫的碗盤本身所攜帶的熱量，而帶出的熱量讓碗盤殘留溼氣在機外的大氣中揮發乾燥。因此機器洗碗的操作溫度雖高到85℃，熱能散失掉的極其有限。

※熱能回收再利用的設計

熱能回收再利用是本發明的另一特色，在烘乾區吹下來的殘水、衝淨區噴出的霧水溫度都是有殺菌作用、接近85 ℃的水，經匯集後落入水箱供洗滌區重複使用，熱能沒被浪費掉。洗滌區裡用過濾過的熱水重複循環使用，在水箱中有加熱器調控溫度，主要需補充的熱是讓剛進機器待洗的髒碗盤從外界的溫度提升到水溫85℃。水箱接受沖淨、烘乾兩區的廢水溫度都是很高，而洗滌區內的熱水循環使用，系統又有很好的絕緣，加壓幫浦的動能也部分轉成熱能提高水溫，能量外洩比例很小。最有熱能浪費的只有水箱過滿溢出的高溫廢水攜帶出去的熱量。本發明中充分把此熱能回收再使用來預熱進入機器的新水。溢出水箱的水在被排出機器之(85℃)前會先流經高溫、低溫兩個熱交換器，排出時的溫度已接近環境溫度。從另一熱交換角度來看，乾淨的自來水(10－20℃)從機器的入水口進入之後，先流經低溫熱交換器溫度被提升到約30－40℃，再流到高溫熱交換器時溫度再被提升到60－75℃，充分把排出的熱廢水的熱能回收，只要再稍加被瓦斯熱水器或電熱水氣加熱就很容易的到達操作溫度85－95℃了。

※餐盤完全高溫消毒的安排

微生物通常在68℃的溫度以上就不會生存，而一般洗碗機及家庭衛浴澡及料理台的熱水溫度為40－55℃之間，提供的濕及熱反可幫助微生物滋長。本發明利用比一般洗碗機高的溫度介於85－95℃來洗滌，一方面高溫提供較高能量活化碗盤表面的污物、融化豬牛油脂、降低物質黏滯係數使液體易於流動，同時也提供高溫殺菌的功能，讓洗出來的碗盤符合衛生標準。本發明不用超過100℃的蒸氣因為水的沸騰需要額外的539卡/克的熱量、水蒸氣能衝擊碗盤的動量(momentum,質量x速度)比熱水小，也就是它的洗刷效果較差，並易逃逸出洗碗機。為高溫消毒的完全，餐盤從機器入口後，歷經洗滌區、潤淨區、風乾區到離開機器出口，都以85－95℃的高溫全程消毒殺菌。

※使用最少量的水

省水是本發明的一個訴求，尤其本發明以高溫洗滌為特色，水的加溫需要熱源，用水量小就代表用的電能熱量少。本來要移除碗盤上的剩菜渣、魚肉、骨頭，黏著的醬料、油脂、膠質、澱粉物質等髒物需用大量的水來沖洗，但本發明在洗滌區刷洗髒碗盤時，採用經細目過濾及油水分離的循環再使用的水，只有在最後潤洗、沖淨碗盤表面時才用新的乾淨自來水，而且是用噴霧狀小水滴均勻噴到且只噴到碗盤上去除殘留的洗滌水。潤淨區所用的水只足夠涵蓋碗盤表面積上的1 mm厚，本發明用水量幾乎接近理論最低值。

※全自動化操作的機構

由於本發明的洗碗機內部操作溫度已超過人能承受的範圍，並為減少人工降低成本、減少人為疏失及衛生污染，全自動化操作是必須的。一般洗碗機，直立式的或是隧道式的，都是利用人工將餐具排在洗碗籃裡，在將整個籃子送進洗碗機，洗好後再把碗盤從籃子取出。籃子本身是額外的成本，而排進及取出都很耗人工。本發明不需用洗碗籃，直接把成疊的盤子送到入口，盤子會一個接一個被帶進洗碗機並保持最佳距離的通過洗滌區、沖淨區、及乾燥區，然後出機器時又會自動堆積成疊，易於被搬運及送入餐廳使用。這樣的設計預留與餐具自動分類機銜接，完成更進階的餐廳餐具回收清洗的自動化。

※自動進給機構

一般自動化的洗碗機是由輸送帶或履帶帶動洗碗籃到各個清洗烘乾區，要不然就是用人工一個一個放到履帶上的置碗盤架，或用複雜控制的工業進給機。本發明的進給機構，以大圓餐盤的進給為例，如圖3.,貫穿整個進給機構的是兩道導軌，導軌由不銹鋼板條上加鐵氟龍棒材，不繡鋼薄板條寬邊垂直能承受大力而不變形，厚度薄可讓出空間漏水或噴水。鐵氟龍有耐高溫，不怕酸鹼、低摩擦係數可以讓碗盤輕易在其上滑動而不傷碗盤。圓盤被垂直置於這兩導軌上並受其限制只能做沿著導軌方向作直線滑動。當滑進洗碗機內的進給機構，盤子將被三根同步旋轉的螺旋進給桿帶動。由三點決定一平面的基本數學原理，三根螺旋進給桿抓取碗盤、限制碗盤，確定了碗盤的方向與位置，而三根螺旋的同步旋轉給予碗盤的前進後退的運動，三根螺旋桿由鏈條鏈輪互相連接並由同一DC調速馬達/減速齒輪的同步帶動旋轉。進給桿的前端的端蓋有螺旋溝槽，每旋轉一周可讓且只讓一個盤子進入溝槽。進給桿的後端也有類似端蓋，可以推出盤子到機器外累積成疊。在兩端之間有兩條不繡鋼線繞成、像彈簧結構的螺旋線圈，在前較粗的螺旋線圈較有剛性提供推擠盤子往後移的運動，在後較細的比較有柔性是用來限制盤子的位置，兩者之間的距離視碗盤的厚度與弧度而定。螺旋線圈的半徑以能適當涵蓋碗盤並考慮容許碗盤的尺寸大小範圍為原則，螺旋線圈的螺距決定於洗滌、沖淨、吹乾的盤子間的距離，而這個距離太小水柱受到相鄰盤子的阻擋噴灑不到整個盤子，間距太大則噴水、吹風到沒有盤子的地方，造成運動能、熱能的浪費，並影響洗碗盤的速度。最適當的螺距為水柱射入角的正切成以碗盤的直徑：P(螺距)＝d(碗盤直徑)x tan θ(水柱射入角) 這樣洗滌的水柱會一個盤子接一個盤子接著沖洗沒有空檔也沒有沖不到的地方。

※使機器體積小、占空間少的艙體結構

洗碗機體積小佔空間小很有必要，這樣才可放在接近營業場所、餐廳。從餐桌收來的髒碗，在食物殘渣未乾化、硬化而頑固的附著在碗盤之前就能被洗，較易脫落及溶於水，減少髒碗盤囤積數量及時間，減少食物腐化所產生的微生物滋長及惡臭，改進衛生狀況。洗好的餐盤也可以盡快在被使用，減少餐廳需購買及囤積的餐具數量，也減少餐盤從遠處運送的時間、勞力、及被污染的機會。本機器的洗碗過程分三階段：用循環熱水多次洗滌、用乾淨熱水少量沖淨、及用熱風吹落水分，機器的上半部也就用間隔板分成三區，各有獨立艙體：(1)洗滌區、(2)沖淨區、(3)烘乾區。這三區的操作溫度都在85℃左右，彼此沒有熱絕緣的問題，所以只用板金分隔，防止污水、淨水、及熱風的混合，三個艙體之間有與碗盤形狀大小相近的開口讓碗盤進出，在連續操作過程中，這些碗盤成為間隔板的一部分防止水噴到隔區。進给螺旋桿在相隔艙體處有另加螺旋面支撐片，除可增加推進螺旋鋼線圈的強度，它可協助隔絕水或風從一艙體跑到另一艙體。這三個艙體的下方完全鏤空，讓水落入機器下半部的集水盤匯流入水箱再使用。三個艙體的四周及上方都是有隔熱、隔音功能的機器外殼及可掀上蓋。每個艙體的長度經過嚴格控制，以足以完成該區任務的最短距離為原則。若以進給螺旋的螺距為單位，洗滌區的總長度約為7個螺距，沖淨艙約有5個螺距，熱風烘乾區艙體有4個螺距長，以洗10.5吋的圓盤所需的螺距長為52 mm為例，整個行程只有832 mm，這部具有洗滌、沖淨、烘乾三功能的連續性自動洗碗機不需長過1公尺，遠遠比現有類似洗盤速度的自動洗碗機來的小

※洗滌區近距離、多方向、小噴角的噴嘴系統

碗盤一個接一個、並保持適當間隔地被自動輸送進洗滌區。在這區碗盤在緩緩的前進間被從多個不同方向的成排噴嘴高壓高溫熱水柱以5°－10°的角度衝擊，類似鏟子般將碗盤正反兩表面每個地方的污物油脂同時移除。噴嘴的數量、涵蓋面積的寬廣及噴射方向與受洗的碗盤形狀大小有關，其要點是要確信碗盤可以完全被洗淨。圖6顯示洗10吋半的大盤子的噴嘴系統。這個噴水系統由6支噴水桿組成，每根噴水桿實際上是由管狀體上鑽一排細孔，孔徑約為0.5 mm，孔距約為5 mm，有鑽孔的區段長度約比受洗的碗盤直徑略大。熱水從儲水箱被渦流式抽水機送到這些噴水桿時水壓約為2 bar(或20米水柱，29.4 psi)，水被噴出來就像簾幕的平面水柱，與碗盤表面成小夾角射向碗盤，隨著碗盤在進給機構中的移動，此高壓水幕將掃過整個碗盤，有效地清除沾在碗盤中的異物、污物。圖6中在洗滌區裡共有六支噴水桿。其安排依接近碗盤的時間順序如下：第1支：距入口1螺距，從下往上噴，往後傾θ角，噴盤子的背面第2支：距入口3螺距，從＋60°右上方往下噴，往後傾θ角，噴盤子的前面第3支：距入口3螺距，從－60°左上方往下噴，往前傾θ角，噴盤子的背面第4支：距入口5螺距，從下方往上噴，往前傾θ角，噴盤子的前面第5支：距入口6螺距，從＋60°右上方往下噴，往前傾θ角，噴盤子的前面第6支：距入口6螺距，從－60°左上方往下噴，往後傾θ角，噴盤子的背面

其中θ角介於5°至10°之間，這樣的安排盤子的正反兩面都被從間隔120°的三個方向噴嘴高壓射出的水簾掃射過三次，徹底消除碗盤未被噴到的死角。沾在碗盤的污物若較黏、較頑固的方向直接沖水怕不易脫落，另兩向的水柱可攻擊它的弱點，以保證被洗得乾淨。

從以上的噴嘴規劃，洗滌區的總長度約為7個螺距，可以同時有7個盤子裡接受沖洗。以10.5吋的盤子而言，適當螺距為52mm，洗滌區的總長度約為364 mm而已。

本發明不用旋轉式噴嘴，而是固定位置的噴嘴瞄準碗盤的特定區域，噴出的水柱要強才有很高的動量，固定的噴嘴才能承受噴出水的後座力，而噴出的水速度不會像旋轉式的噴嘴後退的速度抵銷，因此本發明噴嘴線性排列組成的水特別犀利，清潔碗盤效果特好。

至於六支噴嘴桿的前後順序為何這樣安排呢？第1支第6支噴嘴桿的位置要考慮水會不會從碗盤入口噴出機器外及會不會噴到乾淨的沖淨區，第2支與第3支希望共用一輸水管，讓結構堅固簡化，但噴水前後方向不同，第5支與第6支連在一起也是相同理由。此外各個的高速水幕噴到碗盤的面不能有所衝突。

※沖淨區的省水噴嘴系統

碗盤在洗滌區已把沾在其上的污物油脂移除，碗盤上的餘水因為是循環使用過的，到了沖淨區只要用乾淨、高溫的自來水到把碗盤上的餘水滴稀釋沖掉，就可完成碗盤的清潔工作，同時因為高達85－90℃的溫度也順便再度殺菌消毒。沖淨區的噴水消耗量就是洗碗及正常操作時的耗水量，因此省水是設計的訴求，本發明採用小水量(約0.8l /min )的噴霧之噴射嘴，在多階離心高於3大氣壓的壓力下，噴出的水霧扁平像80°夾角的扇形，落在碗盤的表面呈一直線。配合碗盤的進给直線運動，在整個碗盤掃描成一層薄膜。沖淨區共裝有四支扇形噴嘴，分別從右上方、左上方與盤子表面成約5－10°的角度往下噴向盤子的正、反兩面。為簡化結構，左右各有一個噴頭，在縱向相離一螺距，也就是相離兩個盤子之間的距離。每個噴頭有分別向前向後5－10°的夾角的兩個噴嘴。沖淨艙約有5個螺距長，盤子進艙一螺距後開始接受裝在第2螺距的右上方、往後噴的水扇噴灑它的正面。過第2螺距後開始被右上方、往前噴的水扇噴灑它的背面，同時它的前面開始接受裝在第3螺距的左上方往後噴的水扇噴灑它的正面，過第3螺距後，盤子的背面開始被從左上方、往前噴的水扇噴灑。過第4螺距後不再被噴水，在進入烘乾區之前，只讓其上的水下落收集盤流入水箱再被洗滌區使用。

※熱風循環吹乾碗盤的烘乾區結構

本機器的烘乾區的功能是用熱風吹落碗盤上的水分。一般的烘乾機把碗盤置於空間中加溫一段長時間，讓碗盤上的水分吸收熱量揮發成氣體並溢出，發明人認為這不是很有效率的方法，因為(1)水的揮發需吸收539卡/克的大量的熱，從能源消耗觀點不經濟；(2)在非開放空間，水蒸氣濃度高，影響水之氣化；(3)為排除蒸發的水蒸氣，通常要用抽風機將熱氣排放到室外空間，除浪費電，被排放出去的熱能殊為可惜；(4)傳統的烘乾在烘乾室需加溫一段長時間才熱水滴蒸發掉，耗時且佔空間。本發明選用的溫度在沸點之下，避開液氣兩相變化所需的汽化熱能，而以循環的熱風以小夾角吹落水滴，讓這些含有熱量的水滴回收到水箱再利用。在烘乾艙由鼓風機加壓、加速的熱風從扁平的風嘴吹向盤子，線性的風刀剛好涵蓋盤子的寬度，配合盤子的自動進给，掃描過整個盤子。風嘴分兩道，各以5－10°的角度向前、向後吹向盤子的背面及正面。吹出的熱氣在打擊到盤子之後又被鼓風機吸入再使用，在一吹一吸之間，風速與風向比一般單是吹的風刀較易控制且移除盤子水滴的效率較高。本發明界定的烘乾區功能是用熱風吹落碗盤上的水分，熱風是為持續將碗盤高溫殺菌，並讓碗盤以高溫被送出洗碗機，在機外水蒸氣壓力較低而易於氣化的環境，藉著盤子的餘溫一邊讓其上的水份揮發，一邊冷卻，完成盤子的乾燥。烘乾艙雖有盤子入口及出口而非完全封閉，在正常連續使用中，這兩個開口都會被剛進來或剛要出去的其他盤子所阻擋，形成類近封閉的艙體，加上被循環使用，熱氣流出烘乾艙的比例不大，相對的節省能源。

※隔熱、隔音、防水的強化殼體結構及製程

本發明首創一種能夠隔熱、隔音、防水功能的強化殼體結構。機器的外殼、上蓋、水箱四壁及其他與熱風、熱水有接觸的地方，結構的設計為內外雙層不銹鋼皮中間夾發泡PU心。一般像這樣的結構業界會用相當厚(1－2 mm)的鋼板形成型內層及外層，並預裁好PS保麗龍板置入內外層之間，其間空隙難免，形成隔熱、隔音、防水的漏洞缺陷，而厚鋼板之材料成本及其沖製費用偏高，而強度及鋼性端賴個別鋼板之厚度，無結構加成效果。本發明創新的殼體結構採用0.3 mm以下的薄不銹鋼板包覆在木框上型成一層薄薄表皮，然後以液態聚氨酯PU注入其中空的內部自行發泡、膨脹、充填、固化、接著，無縫隙地緊密結合成一體。這樣兩層薄不銹鋼皮中間充填硬質泡沫結構形成結構很輕、剛性很好的三明治組織，宛如飛機翅膀的航太結構。因為發泡PU屬熱硬化型塑膠黏著力強，常被用來做填縫劑，內外兩層皮不需額外焊接膠合，具有密封、隔熱、隔音、防水、絕緣之功能。隔熱效果優良，熱傳導係數k值為非常低的0.017w/mk。外皮不銹鋼是導熱係數最小的金屬材料，加上特薄熱傳導更少，而其光亮的表面避免輻射熱的散發，耐酸、抗鹼、易清洗。這樣的殼體結構及製程既省材料又易製造，功能上又最符合高溫殺菌洗碗機的需要。

※循環用水的過濾與水位控制

為兼顧節省水的耗量與洗滌的效率與品質，本發明有特別系統進行循環用水的過濾與水位控制。在洗滌區用過的熱水落下經集水器集中流到電動過濾器，讓慢速旋轉的細密過濾網將水中的魚肉、碎骨、菜渣等固體雜質轉至洗碗機外邊的旁的廚餘回收桶。經過濾的油水液體瀉入有溫控調節的保溫熱儲水箱，在此讓油脂上浮於表面。水箱有浮筒或逐漸縮口的設計，使液體表面積縮小，使油層累積的厚度增加，讓浮油更便於隨滿出的熱水優先溢出水箱之外。經過濾的洗碗水落入水箱的位置選取在遠離溢出口以便擠壓上層的油水讓其易於流出，避免油脂在水箱滯留。透過如此油水分離後，若有密度高比水重的物質將沉澱到水箱底、留在水箱的水已無固態粒子。

本發明的過濾器置於水箱之上，承接洗滌區及沖淨區的廢水，移除菜渣廚餘等固體形狀之髒物到機器外廚餘回收筒，將過濾過的水流入儲水箱在被利用。過濾器的構造如圖13，主要是由兩個滾筒支撐的迴旋不銹鋼網帶，其中一個滾筒在機器外被低速馬達帶動，另一滾筒為被動件，其兩側有彈簧頂者讓不銹鋼網帶保持張力。過濾器的外邊為框架，由鈑金折成，框架的上緣成角度向下，便於引導水到中間的過濾網，下緣也是傾斜向下，讓過濾過的水易於匯集流入水箱。下緣的傾斜向下讓過濾器很輕易的定位在水箱之上。旋轉的過濾網上層將菜渣等移到外滾筒然後迴轉到下層，那邊裝有刮片，若菜渣自己不能掉到回收桶，這個刮片會刮除留在網上的髒物，保持不銹鋼網的乾淨及過濾能力。

本發明在系統設計時即包含簡易而自動的的水箱最初水位及後續自動充填水位控制。來自下一沖淨區的比較乾淨的水流入水箱混合並稀釋水箱的水，會增加水位至水箱溢流口的高度，高過溢流口的多餘水與浮於水面的油層成廢水將會被排出。水箱的循環水位若過低，浮筒式的閥門會打開以引進乾淨熱水補充。水箱中裝置電熱管及溫度控制器，讓水溫保持85℃以上。經過過濾及油脂分離過的熱水被抽水幫浦機加壓送到洗碗盤的噴嘴重新使用。

在每次洗碗機剛開始使用前空的水箱必須先充水，若水箱仍有舊水則先把排水閥打開讓廢水從水箱最低點的排水口流出機器至排水溝。這個排水的動作使水箱水位下降，當水位降到下限浮筒閥門會自動打開，加溫過的新熱水會流入水箱，新熱水進、舊冷水出的過程把水箱洗乾淨、沉積在水箱底面的污物也將被沖洗排出，成自動清洗水箱的動作。關閉排水閥後，隨著新熱水柱入水箱，水位升高，超過下限後，浮筒上升關閉了進水閥門，這時水箱的水達到初始水位，若溫度低於80℃，水箱的電熱管會把水加熱到操作手設定的溫度，洗碗機即可開始洗碗盤。後續洗碗盤第二階段中沖過盤子的淨水會繼續流入水箱，直到水位超過溢流口，這時水箱的水終於滿了，儘管幫浦的吸水會讓水箱的水位高低不定，但注入新水或溢出污水的過程會自動控制水位在下限及滿水位之間。

本發明事實上是根據自然法則所創造出來的多數個工程方法與設計的創新，並集合成完整的一種新洗碗機。本發明的施行，可以有不同的排列組合及設計型態，以下以圖示介紹本發明目前的最佳但不是唯一的實施方式。

圖1為本發明自動洗碗盤機的外觀示意圖，這部機器每小時可以洗滌、沖淨並烘乾2000至4000個十吋半的盤子，然而它的底座長只有990 mm，寬700 mm，高1245mm，體積遠比世界上同產量的洗碗機為小。使用者可將成疊碗盤放到右側的導軌11，機器會一個一個將盤子帶進機器從另一側的導軌11出來堆積成疊讓使用者拿走。機器的上蓋板72為弧狀可以由把手79掀開或關閉。機器的前蓋板75上有水箱溫度控制鈕81，熱風溫度控制鈕82，碗盤進給速度控制鈕83，及電源總開關84。

圖2為本發明實施例從右前看的自動洗碗盤機，上蓋72被掀開，露出機器的上半部內部構造。機器的上半部為碗盤進給機構1、及由框架組合所分成的三個艙體結構：洗滌區的噴洗系統2、沖淨區的潤淨系統3及烘乾區的熱風吹乾系統4。機器右側的盤子導軌11底下有伸出右蓋板75缺口的迴轉過濾器5，這個過濾器將所有固體菜渣等送出倒入放在導軌11下的廚餘回收桶。

以大圓餐盤為例的自動進給機構1在圖3中顯示出來。貫穿整個進給機構的是兩道導軌11，導軌11由不銹鋼板條111上加鐵氟龍棒材導軌條112，不繡鋼薄板條寬邊垂直能承受大力而不變形，厚度薄可讓出空間漏水或噴水。鐵氟龍有耐高溫，不怕酸鹼、低摩擦係數可以讓碗盤輕易在其上滑動而不傷碗盤。圓盤被垂直置於這兩導軌上並受其限制只能做沿著導軌方向作直線滑動。當滑進洗碗機內的進給機構，盤子將被三根同步旋轉的螺旋進給桿12帶動。由三點決定一平面的基本數學原理，三根螺旋進給桿12抓取碗盤、限制碗盤，確定了碗盤的方向與位置，而三根螺旋桿由驅動系統13帶動同步旋轉，給予碗盤的前進後退的運動。三根螺旋桿12上各有鏈輪132由同一鏈條133互相連接並由DC調速馬達/減速齒輪131的同步帶動旋轉，另有惰鏈輪134讓鏈條133騰出空間讓碗盤9進出不受阻。這三根螺旋進給桿12及驅動系統13裝在框架組合14上，框架組合14由碗盤入口前面板141、出口後面板142，洗滌/潤淨間隔板143及潤淨/烘乾間隔板144及前後兩側邊板145、146等板金件所組成。

進給桿12在圖4中單獨被顯示出來，進給桿12的主體中心為一空管121，進給桿12的前端的端蓋122有螺旋溝槽1221，每旋轉一周可讓且只讓一個盤子進入溝槽。進給桿的後端也有類似的後端蓋123，可以推出盤子到機器外累積成疊。在兩端之間有兩條不繡鋼線124,125繞成，像彈簧結構的螺旋線圈，在前較粗的螺旋線圈124較有剛性提供推擠盤子往後移的運動，在後較細的螺旋線圈125比較有柔性是用來限制盤子的位置，兩者之間的距離視碗盤的厚度與弧度而定。螺旋線圈的半徑以能適當涵蓋碗盤的邊緣及容許碗盤的尺寸大小範圍為原則，螺旋線圈的螺距決定於洗滌、沖淨、吹乾的盤子間的距離，而這個距離太小水柱受到相鄰盤子的阻擋噴灑不到整個盤子，間距太大則噴水、吹風到沒有盤子的地方，造成運動能、熱能的浪費，並影響洗碗盤的速度。進给螺旋桿12的中段有兩處另加螺旋面支撐片126，其位置相對於艙體相隔板143及144處，除可增加推進螺旋鋼線圈124的強度，它可協助隔絕水或風從一艙體跑到另一艙體。

當機器的上蓋72蓋上時，上蓋72與框架組合14將空間分成三個獨立艙體如圖5，介於入口前面板141與洗滌/潤淨間隔板143之間的空間為洗滌區2，在這區裡從水箱來的循環熱水從噴嘴組合23的六枝噴水管231－236噴出六個水幕刀從不同角度多次洗滌被螺旋進給桿12帶進的碗盤9。至於介於洗滌/潤淨間隔板143與潤淨/烘乾間隔板144之間的空間為潤洗沖淨區3，在這區裡微量的乾淨熱水由V型噴嘴組33以四個平面扇型霧狀水柱噴灑到碗盤的兩面，稀釋從前區剩留在碗盤上的水滴並確立碗盤上的乾淨。出口後面板142 與潤淨/烘乾間隔板144之間為烘乾區，有兩道風刀噴嘴以熱風吹落碗盤上乾淨水分。前後兩側邊板145、146板金件為ㄑ字型，可以將水導引到中間好落入回收集水盤24。碗盤經過洗滌區2、沖淨區3、與烘乾區4也就完成本機器洗碗過程的三階段：用循環熱水多次洗滌、用乾淨熱水少量沖淨、及用熱風吹落水分。這三區的操作溫度都在可以強力殺菌的85℃至95之間，彼此沒有熱絕緣的問題，所以只用板金分隔，防止污水、淨水、及熱風的混合，三個艙體之間有與碗盤形狀大小相近的開口讓碗盤進出，在連續操作過程中，這些碗盤成為間隔板的一部分防止水噴到隔區。進給螺旋桿12在相隔艙體處的加螺旋面支撐片126，除可增加推進螺旋鋼線圈的強度，它可協助隔絕水或風從一艙體跑到另一艙體。這三個艙體的下方完全鏤空，讓水落入機器下半部的集水盤24匯流入水箱21再使用。三個艙體的四周及上方都是有隔熱、隔音功能的機器外殼73、74、75、76及可掀上蓋72。

在洗滌區2內的噴嘴系統顯示於圖6，這個噴水系統由6支噴水桿組成：第1支噴水桿231距入口1螺距，從下往上噴，往後傾5－10°噴盤子9的背面；第2支噴水桿232距入口3螺距，從＋60°右上方往下噴，往後傾5－10°噴盤子的前面；第3支噴水桿232距入口3螺距，從－60°左上方往下噴，往前傾5－10°噴盤子的背面；第4支噴水桿234距入口5螺距，從下方往上噴，往前傾5－10°，噴盤子的前面；第5支噴水桿235距入口6螺距，從＋60°右上方往下噴，往前傾5－10°，噴盤子的前面；第6支噴水桿236距入口6螺距，從－60°左上方往下噴，往後傾5－10°噴盤子的背面。每根噴水桿實際上是由直徑3/4＂管狀體上鑽一排細孔，孔徑約為0.5 mm，孔距約為5 mm，有鑽孔的區段長度約比受洗的碗盤9直徑略大。這些噴嘴以近距離、多方向、小噴角為特點，熱水從儲水箱21被渦流式同軸抽水機22到這些噴水桿時水壓約為2 bar(或20米水柱，29.4 psi)，水被噴出來就像簾幕的平面水柱，與碗盤表面成小夾角射向碗盤，隨著碗盤在進給機構中的移動，此高壓水幕將掃過整個碗盤，有效地清除沾在碗盤中的異物、污物。這些噴水管由彎管239、左配水管237、及進水右配水管238聯結。這樣的安排盤子的正反兩面都被從三個方向間隔120°的噴嘴高壓射出的水簾掃射過三次，徹底消除碗盤未被噴到的死角。沾在碗盤的污物若較黏、較頑固的方向直接沖水怕不易脫落，另兩向的水柱可攻擊它的弱點，以保證被洗得乾淨。

至於六支噴嘴桿的前後順序為何這樣安排呢？噴嘴桿231的位置要考慮水會不會從碗盤入口噴出機器外，噴嘴桿236的水柱會不會噴到乾淨的沖淨區，噴嘴桿232與噴嘴桿233希望共用一輸水管，讓結構堅固簡化，但噴水前後方向不同，噴嘴桿235與噴嘴桿236連在一起也是相同理由。此外各個的高速水幕噴到碗盤的面不能有所衝突，免得互相抵銷衝力。

本發明有一項特點是世界上的洗碗機所還沒有的，那就是很順暢的機械刷洗功能。圖7為刷洗機構的示意圖。在螺旋進給桿12上的中空管121可以鑽洞裝置洗盤刷127，這個洗盤刷的構造可以是海綿塊、絲瓜布、金屬刷、或如圖所示的尼龍刷等，其厚度或外徑比進給桿12的螺距還要大，當螺旋進給桿12旋轉帶動碗盤9前進時，就會讓洗盤刷127旋轉，同時掃過一個碗盤9的前面與另一個碗盤9的後面。在進給機構1中，碗盤的邊緣被推進螺旋線圈124從後所推動，前面受輔助螺旋線圈125所扶持，兩者之間為碗盤行進軌道，洗盤刷127則裝在碗盤行進軌道之外的螺旋進給桿上的空間，因此洗盤刷不會擋住盤子的進給運動。三根螺旋進給桿12上的洗盤刷127同時同方向旋轉，各自掃刷一部分的盤子，但整個盤子的面都會被刷洗到。三根洗盤刷127同時同方向旋轉，角度可以互相錯開旋轉時不會彼此干涉，而且它們可以沿軸向錯開，不一定要在同一平面。裝洗盤刷127的數量也沒有限制，洗盤刷127的材質種類也可混合使用。洗盤刷可以裝在碗盤入口處用以清除殘留食物，裝在洗滌區刷掉頑強黏物，裝在沖淨區確保盤子的乾淨，或裝在烘乾區用以抹去水滴。

圖8為沖淨區解剖後的左視圖與前視圖。沖淨區共裝有四支省水的V形噴嘴頭331，它們分別裝在兩個噴嘴固定座332，而噴嘴固定座332被裝在噴嘴固定架333上，固定架的兩頭分別結合於洗滌/潤淨間隔板143與潤淨/烘乾間隔板144之上。小水量(約0.8l /min )的V形噴嘴頭331，在多階離心泵高於3大氣壓的壓力下，噴出的水霧扁平像80°夾角的扇形，落在碗盤的表面呈一直線。配合碗盤的進給直線運動，在整個碗盤掃描成一層薄膜。左右各有一個噴頭，在縱向相離一螺距，也就是相離兩個盤子之間的距離。每個噴頭有分別向前向後5－10°的夾角的兩個噴嘴。沖淨艙約有5個螺距長，盤子進艙一螺距後開始接受裝在第2螺距的右上方、往後噴的水扇噴灑它的正面。過第2螺距後開始被右上方、往前噴的水扇噴灑它的背面，同時它的前面開始接受裝在第3螺距的左上方往後噴的水扇噴灑它的正面，過第3螺距後，盤子的背面開始被從左上方、往前噴的水扇噴灑。過第4螺距後不再被噴水，在進入烘乾區之前，只讓其上的水下落收集盤流入水箱再被洗滌區使用。另外，圖8的左視圖可以看出洗滌區與沖淨趨勢如何隔絕的，洗滌/潤淨間隔板143、進給螺旋桿12上的螺旋面支撐片126，與被洗的碗盤9及碗盤導軌11的橫肋片113拼成幾乎完整的隔絕面。

烘乾區的結構由圖9來說明。在烘乾艙由鼓風機41加壓、加速的熱風從扁平的風嘴43吹向盤子，線性的風刀剛好涵蓋盤子的寬度，配合盤子的自動進给，掃描過整個盤子。風嘴分兩道，各以5－10°的角度向前、向後吹向碗盤的背面及正面吹落碗盤9的水滴，水滴回收器461將這些含有熱量的水滴到水箱再利用。熱風從吸風箱管44回收到鼓風機41的入口被循環再用，在回收途徑設有電熱器42調整熱風的溫度。這個設計讓熱風吹落碗盤上的水分並持續將碗盤高溫殺菌，並讓碗盤以85－95℃高溫被送出洗碗機，在機外水蒸氣壓力較低而易於氣化的環境，藉著盤子的餘溫一邊冷卻，一邊讓其上的水份揮發，完成盤子的乾燥，相對的節省一般烘乾機所需的長時間及大量能源。

以上所述之進給機構及洗滌、沖淨、烘乾三區結構裝配成一體，通稱機器的上半部。機器的下半部如圖10，有鼓風機41、循環熱水加壓抽水機22、淨水高壓泵31，殘渣過濾器5、集水盤24、水箱系統21、熱水器32、高溫熱交換器61及低溫熱交換器62。從機器的上半部流下的水都會落到集水盤24，這些水包含洗滌區的循環髒水、沖淨(潤洗)區沖完盤子後乾淨的水，以及烘乾區吹落的碗盤上水滴。這些收集的水從集水盤24的漏斗口流到馬達帶動的過濾器5，殘渣等固體物質被送出道除於回收桶。跟一般洗碗機的水箱(儲水槽)含雜質髒物的水不同，在本發明過濾過的水才會到水箱21。當水箱的水過滿，會從溢流口216流出，這個要排出的廢水會先流經高溫熱交換器61及低溫熱交換器62才由出水口的管路627流入餐廳的排水溝。與所排廢水逆方向而上的是要進洗碗機的乾淨自來水，自入口628經低溫熱交換器62從10－15℃提高到約30－45℃，再流入高溫熱交換器61提高到50－60℃，然後經電熱水器32或室外的瓦斯熱水器提升到85℃以上的溫度，管路分岔，其一接水箱21的入水口服球閥214，當水箱水位過低自動充填新熱水，另一分岔則接淨水高壓泵31，由其增壓送熱水到沖淨區的噴嘴331。

水箱的結構如圖11所示的解剖圖，水箱21的水保持85－95℃之間，保溫的隔熱結構為必需。水箱由外殼211，外殼底板212及內殼213等不銹鋼薄板金件所構成夾層中空的箱體，在裝配過程中內外層箱殼之間注入可膨脹38倍的液體發泡PU填縫劑，固化後成為剛性極佳、隔熱、隔音、防止漏水的一體結構。水箱的內殼底部2131傾斜約3－5°，最低處有排水口2181及球閥2182，以利水箱定期清洗時污水易於排出。水箱的水位有兩個設定，一個是進水水位，由浮球閥214控制，當水箱的水低於這個水位時，進水閥214會自動打開讓新的熱水充填水箱，常用於剛開洗碗機或清洗水箱之後，這個較低的水位讓洗碗機以較短的時間讓水箱的加熱器215將水溫提升到操作溫度讓機器開始洗碗盤。另外的水位由溢流口216所控制，超過溢流口高度，水箱的水自然流出。渦輪式幫浦22與水箱的接口221略高於加熱器215及水箱底面以防止水底重質沉澱物被吸入抽水機22及有利熱水循環。

本發明的水箱還提供一個油水分離功能：利用在高溫油脂都會液化而且油的比重小於水的原理，水箱裏的油會浮在水面，當水滿時浮在上層的油會優先從溢流口216溢出，而抽水幫浦22的吸入口一定比油層低，水箱的油不會被混入洗滌的循環熱水。本發明還用另一原理幫助油水分離：用減少浮油擴散面積來增加浮油層的厚度，以利浮油優先從溢流口216溢出。本發明更用幫助油水分離的第三原理：縮短浮油流出距離，不讓油在水箱滯留。達成這種油水分離功能的設計施行例之一為上小下大的水箱，如小頸口的容器，等量的油浮在頸口會比散在大面積的容器下部來的厚，油易於從頸口流出。另一施行例則由圖11來說明，圖中被部分解剖的浮塊217為保利龍材質或是外殼不銹鋼內部抽真空的浮筒，它涵蓋水箱的上面作為熱絕緣，也可以隨水位高低而上下。它有一個開口2171承接從集水盤24的漏斗口241穿過過濾器5流下的洗滌、沖淨、烘乾三區回收熱水。在這個承接開口2171至水箱溢流口216之間，浮塊217底部有一道隧道2172讓承接開口與溢流口216相通，隧道2172的高度會讓隧道頂面高出水面，形成一道半空氣、半水渠的暗道。浮塊217一部分浮於水面之上，一部分則沉於水面之下。水的表面積受浮塊217沉於水中的部份排擠到隧道內的水渠，也就是說浮於水面上的油會被擠到隧道內，浮油厚度就遠比浮油分散到整個水箱的水面要大，油更容易比水先流出溢流口。更進一步地，從漏斗口241流下來的含油脂回收洗碗水到承接開口2171時，水較重落入水箱中，油浮在水面上可快速直接流向水渠隧道到溢流口216。

圖14，流到溢流口接水盤216，不管是油、是水、還是油水混合，都是高溫的液體，所含的熱量被再利用，先後經高溫熱交換器61與低溫熱交換器62，這兩個熱交換器都有絕緣保溫的外殼，高溫熱交換器61的進水管為迴旋銅彎管置於熱廢水槽中水流從下往上。至於低溫熱交換器62設計較為特殊，因為它兼任油脂回收器，如圖12所示。廢水箱由內底座621及外底座622所構成，兩者之間充填PU泡沫隔熱。在洗滌區的高溫下油脂有很好的流動，到了低溫熱交換器62溫度下降，部分會凝結而可以被回收，清水熱交換盒623為薄體結構，由熱傳導相當好的銅或鋁材做的上蓋殼6232及有外框及隔條6233的下殼體6231結合成，冷自來水在薄的間隙中繞隔條而行，以最大的接觸面積吸收廢水箱的即將被排出的廢水熱量，溫度將漸次提升。同時廢水中的脂肪遇冷就凝結在上蓋殼6232與下殼體6231外表面的平面上，以便定期被刮除回收，一方面回收的油脂可以被有效的再利用，一方面可以防止油脂堵塞排水管道或溝渠。

圖13為電動過濾器5的結構圖，以半透明體來顯示其內部構造。這個過濾器的功能是把洗過碗盤的水中雜質移除，保持循環水的乾淨並防止噴嘴阻塞。主要的結構支撐架51由三面包圍的主支撐框架511，上支撐片512及下支撐片513所構成。四邊上缘往內往下傾斜，有利把從機器上部的洗碗水收集到中間的過濾網55，而下面的邊緣亦往內往下傾斜，幫助通過過濾網55的水匯集落入水箱21，並讓過濾器5容易擺在水箱上定位。過濾器的主要功能由極細目過濾網55提供，每吋120目以上的細網可過濾微粒的雜質。為防止過濾網被堵塞，過濾網採履帶式，由帶動前滾輪53及隨動後滾輪54支撐，帶動前滾輪53外接電動馬達521及減速齒輪組522，隨動後滾輪54的心軸543在主支撐框架511兩側的狹槽被彈簧545施加推力，讓繞於其上的不銹鋼紗網履帶55保持張力。平時操作時，減速馬達透過前滾輪緩慢帶動紗網將過濾出的食物碎屑及雜質移到洗碗機外面讓它們掉落到廚餘回收桶，在紗網履帶旋轉到前滾輪53的下方時，若其上仍有殘留物，會被裝在下支撐片513上的刮刀/毛刷56所清除。

以上從圖1到圖13詳細解說了本發明施行例之一的洗碗機的構造，圖14則是除去外蓋的機器總組合。須知隨著每個餐廳的需求不同，機器的結構組合會跟著做調整，尤其機器上半部碗盤進給機構與噴嘴系統有不同的設計與選擇，以與下半部幫浦與水箱系統做彈性調配。圖15提供了施行例的一個很好的變形，其中機器上半部的組合在裝配時與機器下半部傾斜5度，因為這個傾斜角度，讓碗盤9擺在碗盤導軌11上時可以靠碗盤本身重力滑到進給機構的入口，並防止碗盤傾倒，且有利於洗後烘乾的碗盤的收集。

1‧‧‧進給機構

133‧‧‧驅動鏈條

11‧‧‧碗盤導軌系統

134‧‧‧惰鏈輪

111‧‧‧導軌條板

135‧‧‧滾珠軸承

112‧‧‧鐵氟龍導軌條

136‧‧‧軸承固定板

113‧‧‧橫肋片

14‧‧‧框架組合

12‧‧‧螺旋進給桿組合

141‧‧‧入口前面板

121‧‧‧進給桿空管

142‧‧‧出口後面板

122‧‧‧前進給桿端蓋

143‧‧‧洗滌/潤淨間隔板

123‧‧‧後進給桿端蓋

144‧‧‧烘乾/潤淨間隔板

124‧‧‧推進螺旋鋼線圈

145‧‧‧後防漏回收板

125‧‧‧輔助螺旋鋼線圈

146‧‧‧前防漏回收板

13‧‧‧動力驅動組合

2‧‧‧噴洗系統

131‧‧‧齒輪減速馬達

21‧‧‧水箱組合

132‧‧‧驅動鏈輪(4)

211‧‧‧水箱外殼

212‧‧‧外殼底板

24‧‧‧回收集水盤

213‧‧‧內殼

241‧‧‧集水盤漏斗口

2131‧‧‧內殼底部

3‧‧‧潤淨系統

214‧‧‧浮球閥

31‧‧‧淨水高壓泵

215‧‧‧水箱加熱器

311‧‧‧淨水高壓泵接頭

216‧‧‧溢流口

310‧‧‧淨水高壓泵

2181‧‧‧排水口

32‧‧‧潤洗電熱水器

2182‧‧‧球閥

321‧‧‧熱水管

22‧‧‧渦輪式幫浦

322‧‧‧低溫預熱器連接管

23‧‧‧噴嘴組合

323‧‧‧高溫預熱器連接管

231‧‧‧下後噴水管

33‧‧‧V型噴嘴組

232‧‧‧左上前噴水管

331‧‧‧V型噴嘴頭

233‧‧‧右上後噴水管

332‧‧‧噴嘴固定座

234‧‧‧下前噴水管

333‧‧‧噴嘴固定架

235‧‧‧右上前噴水管

334‧‧‧三通T接頭

236‧‧‧左上後噴水管

4‧‧‧吹乾系統

237‧‧‧左配水管

41‧‧‧透浦式鼓風機

238‧‧‧進水右配水管

42‧‧‧熱風電熱器

239‧‧‧上彎管

43‧‧‧風刀噴嘴

44‧‧‧吸風箱管

55‧‧‧紗網履帶

46‧‧‧水滴回收器

56‧‧‧刮刀

45‧‧‧熱風輸送管

6‧‧‧熱能回收系統

5‧‧‧過濾器

61‧‧‧高溫熱交換器

51‧‧‧支撐架

611‧‧‧廢水箱內底座

512‧‧‧上支撐片

612‧‧‧廢水箱外底座

513‧‧‧下支撐片

613‧‧‧清水進水彎管

52‧‧‧齒輪減速馬達

614‧‧‧保麗龍上蓋

521‧‧‧電動馬達6WAC

622‧‧‧低溫熱交換器

522‧‧‧齒輪減速器

621‧‧‧廢水箱內底座

53‧‧‧帶動前滾輪

622‧‧‧廢水箱外底座

531‧‧‧前滾輪筒

6231‧‧‧底座

532‧‧‧固定環

6232‧‧‧蓋

54‧‧‧隨動後滾輪

6233‧‧‧橫條

541‧‧‧後滾輪筒

624‧‧‧清水熱交換盒接頭

542‧‧‧墊圈

625‧‧‧保麗龍上蓋

543‧‧‧滾輪中心導桿

7‧‧‧機殼結構

544‧‧‧防水滾珠軸承

71‧‧‧骨架

545‧‧‧張力彈簧

72‧‧‧上蓋板

721‧‧‧木框

73‧‧‧前蓋板

74‧‧‧後蓋板

75‧‧‧右蓋板

751‧‧‧木框

76‧‧‧左蓋板

77‧‧‧調整腳墊(4)

78‧‧‧玄關(2)

79‧‧‧上蓋把手

8‧‧‧控制系統

81‧‧‧水箱溫控組合

82‧‧‧熱風溫控鈕

83‧‧‧碗盤進給調速鈕

84‧‧‧電源總開關

85‧‧‧電控錶盤板

9‧‧‧碗盤

圖1本發明自動洗碗盤機的外觀示意圖

圖2本發明實施例從右前看的自動洗碗盤機，上蓋被掀開，露出機器的上半部內部構造。

圖3以大圓餐盤為例的自動進給機構

圖4螺旋進給桿的構造

圖5機器的上蓋與框架組合將空間分成洗滌、潤淨、烘乾三個獨立艙體

圖6洗滌區內的噴嘴系統

圖7刷洗機構的示意圖

圖8沖淨區的配置，解剖後的左視圖與前視圖

圖9熱風烘乾系統的結構示意圖

圖10機器的下半部構造示意圖

圖11水箱結構的解剖圖

圖12兼做油脂回收器的低溫熱交換器結構爆炸圖

圖13為電動過濾器5的結構圖

圖14除去外蓋的機器總組合

圖15施行例之一，其中機器上半部進給機構傾斜一個角度以利於碗盤的進給與收集