JP2025078197A - 食器洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファインバブルによる疎水的吸着性を利用した確実な洗浄及び小型化が可能な食器洗浄装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の食器洗浄装置は、予洗い洗浄手段が予洗い槽内の浸漬水において微細気泡を発生させる構造であり、微細気泡が有する疎水物質吸着性の作用及び電気的特性を利用して浸漬水中の油分を含む汚れが微細気泡に吸着し易くなるため、被洗浄物の効果的な洗浄を可能にする。食器洗浄装置は、予洗い槽内において被洗浄物を収容した食器カゴを上下若しくは左右又は上下左右に加振する構造であるため、被洗浄物の間に微細気泡が進入し易くなりその洗浄効果を可能な限り極大化させることができる。
【選択図】 図１

Description

新規性喪失の例外適用申請有り

本発明は食器洗浄装置に関し、更に詳しくは学校や病院等の給食で使用された皿などの食器を複数まとめて洗浄する装置に関するものである。

使用済みの複数の食器を食器カゴ内で整列収納した状態で、洗浄水を食器に向けて噴射させることで食器を洗浄する方法が従来からなされている。その多くは、食器カゴをコンベヤで移送し、コンベヤ上で洗浄した後に更にすすぎ洗浄を設定した時間で行なうものであり、コンベヤの上下等に設けられた噴射ノズルから洗浄水を食器に向けて噴射する。

しかしながら、従来の食器洗浄装置による洗浄水の噴射方式によって食器に洗い残しを生じさせないためには、各食器同士の間隔に適当な余裕があり、洗浄水が食器全体に行き渡らせることが必要である。これは、洗浄水の噴射力によって食器同士を離隔させる洗浄方式において重要な課題であって、各食器同士の間隔を維持するには、食器カゴ内の収容容積、すなわち収容空間との関係で、収納すべき食器の数が適切になっていなければならない。食器カゴ内の食器の数が多すぎると洗浄水の噴射力によって食器同士を離隔させることができないし、逆に少なすぎると、食器が整列方向に対して前方又は後方に倒れてしまって食器全体に洗浄水が噴射されず洗い残しが生じてしまう。

したがって、食器に付着した汚れを完全に除去するには、噴射水を長時間噴射する必要があった。とりわけ、油類やデンプン質が付着している場合の除去は不完全になりがちであり、再洗浄のための時間及び手間が発生していた。そのため、最近では浸漬槽内の液体に気泡を混入させた微細気泡により食器に付着した固体状の汚れを分離するといった、浸漬洗浄作用を利用する食器洗浄装置が提案されている（下記特許文献１、２参照）。

日本産業規格及び国際標準化機構ＩＳＯによれば、界面で囲まれた媒体中の気体を「バブル」と称し、体積相当の直径が１００μｍ未満のバブルは「ファインバブル（登録商標）」と定義される。「ファインバブル」の中でも、１μｍ以上１００μｍ未満の範囲のバブルを「マイクロファインバブル」、１μｍ未満のバブルを「ウルトラファインバブル（登録商標）」と称されている。

ファインバブルを含む液体のファインバブル水は、疎水性（水に馴染まない性質）のある物質に対して洗浄効果があることが知られている。つまり、微細な気泡のファインバブルが、皿に付着している油分等に吸着して当該油分等を食器から剥離させ、最終的にこの微小泡が消失すると油分等が槽内の浸漬水で浮遊する。ファインバブルの疎水物質吸着の効用を用いた油分の除去処理を、洗浄装置に適用しているものである。

特表２０１７－５００１３６号公報 特開２０２２－００７４６３号公報

給食などで使用された食器が下膳される際、食器の表側の汚れが隣接する食器の裏側にまで付着してしまうことも多く、ファインバブルによる疎水物質吸着の効用を十分に発揮させるためには、ファインバブルが食器全体に満遍なく行き渡る必要がある。しかしながら、食器カゴ内の複数の食器は殆ど隙間なく整列収納されているため、ファインバブルが食器の表側、裏側、及び側面側のすべてに行き渡らないことがある。その結果、ファインバブルが食器の汚れに吸着せず、油分等が残ったまま洗浄処理が終了してしまうことが生じていた。

また、上記の特許文献１、２でも示されているとおり、食器洗浄装置は、ファインバブル水を蓄えた浸漬槽内にベルトコンベアが設けられ、ベルトコンベア上に食器カゴが載置されると浸漬槽内で食器がベルトコンベア搬送される構成である。食器カゴをベルトコンベア上に順次送り込むことで、連続してファインバブルの予洗い処理又は本洗い処理が実現できることになるが、食器洗浄装置は少なくともベルトコンベアの長さ分を確保する必要があるので、装置全体のサイズが巨大化してしまうことになる。また、勾配のあるベルトコンベアの場合、食器カゴはベルトコンベアの下降方向へ自重移動するので搬送動力が不要となって省電力化が図れる。そこで、勾配角度を大きくしてベルトコンベアの長さを短くし、装置の小型化を図ることが考えられるが、安全性の観点から大きな勾配にすることには制約があって緩やかな勾配にせざるを得ない。そのため、ベルトコンベアの長さが延びることになり、食器洗浄装置の小型化を実現することができなかった。

そこで、本発明は上述した問題を解決するため、ファインバブルによる疎水的吸着性を利用した確実な洗浄及び小型化が可能な食器洗浄装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る食器洗浄装置は、被洗浄物を収容した食器カゴを搬送するためのローラーを備えた搬送機構と、前記被洗浄物を予洗い処理するための予洗い洗浄手段と、前記予洗い処理の終了後に前記食器カゴ内の被洗浄物に向けて洗浄水を噴射して本洗い処理をするための本洗い洗浄手段とを備え、前記ローラーは、前記食器カゴが自重で前記予洗い洗浄手段に向けて移動し、予洗い洗浄後に自重で前記本洗い洗浄手段に移動するよう所定の勾配で設置され、前記予洗い洗浄手段は、傾斜姿勢の前記食器カゴを受け入れるために底部が非水平であり、予洗い洗浄水が前記被洗浄物に接触する面積が大きくなるように前記食器カゴの傾斜を維持したまま昇降するリフト機構と、微細気泡を発生させるバブル発生手段を設置した予洗い槽とを含んで構成され、前記本洗い洗浄手段は、前記食器カゴ内の被洗浄物に向けて洗浄水を噴射し、噴射の水圧で各被洗浄物が離間することにより洗浄を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る食器洗浄装置の前記リフト機構は、前記食器カゴを前記予洗い槽に浸漬すると、前記微細気泡の発生中に前記食器カゴの姿勢を変えることなく上下若しくは左右又は上下左右に振動させることを特徴とする。
さらに、前記予洗い洗浄手段は、前記食器カゴの搬送が検出された場合に前記予洗い洗浄手段の所定の位置で停止するための搬送ストッパーを更に備えることを特徴とする。さらに、前記搬送ストッパーは予洗い処理の終了を検知するとストッパー解除し、所定の勾配の前記ローラーに前記食器カゴが自重で移動されるようにすることを特徴とする。

本発明に係る食器洗浄装置は、予洗い洗浄手段が予洗い槽内の浸漬水において微細気泡を発生させる構造であり、微細気泡が有する疎水物質吸着性の作用及び電気的特性を利用して浸漬水中の油分を含む汚れが微細気泡に吸着し易くなるため、被洗浄物の効果的な洗浄を可能にする。特に、食器洗浄装置は、予洗い槽内において被洗浄物を収容した食器カゴを上下若しくは左右又は上下左右に加振する構造であるため、被洗浄物の間に微細気泡が進入し易くなりその洗浄効果を可能な限り極大化させることができる。

本発明の一実施形態である食器洗浄装置の全体構成図である。 予洗い洗浄手段の正面図及び側面図である。 予洗い洗浄手段に搬送された食器カゴの状態を示す図である。 予洗い洗浄手段におけるストッパー機構を説明するための図である。 予洗い槽内の水循環を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態の食器洗浄装置１００の全体外観図である。食器洗浄装置１００は、予洗い洗浄手段１及び本洗い洗浄手段２を含む構成である。ローラー３上に設置された食器カゴ４は自走して予洗い洗浄手段１に移動する。食器カゴ４と食器カゴの下に位置するローラー９ｂは、リフト手段９によって予洗い洗浄手段１の予洗い槽２０内へ搬送される。食器カゴ４には複数の食器５が整然と並んで収容されているものとする。
予洗い洗浄手段１での洗浄が終了すると、食器カゴ４はローラー７上を自重で移動してローラー８に載置され、本洗い洗浄手段２へと搬送される。

図２を用いて予洗い洗浄手段１の構造を説明する。図２（ａ）は予洗い洗浄手段１の概略を表した正面図、図２（ｂ）はその側面図である。、
予洗い洗浄手段１は、予洗い槽２０、リフト手段９、バブル発生装置１２を主な構成要素として含む。つまり、リフト手段９は、予洗い洗浄手段１の本体中央に搬送された食器カゴ４を、下方に設置した予洗い槽２０へ下降移動させる。リフト手段９の駆動はリフト駆動モータ１３によって行い、プーリー１４によってモータ１３の動力を駆動チェーン（又はベルト）１５を介して伝達し、食器カゴ４の下降移動が可能になる。なお、駆動チェーン１５の片側はカウンターウエイト１７が付いた台と接続し、カウンターウエイト１７の台両端には予洗い洗浄手段１の本体枠に接するガイドローラー（不図示）も備えられている。

食器カゴ４の下降移動によって、食器カゴ４に収容された食器５は予洗い槽２０内に浸漬される。ローラー３，６，７，９ｂは地面水平ではなく、所定の勾配（例えば、５°程度）がつけられている。食器カゴ４はローラー６の傾きに沿って傾斜して予洗い洗浄手段１に搬送されるが、リフト手段９は、食器カゴ４の姿勢を維持したまま下降移動させる。すなわち、リフト手段９は食器カゴ４を水平にすることなく傾斜した状態で予洗い槽２０内へと下降させていることに留意されたい。

予洗い槽用給水口（不図示）からの給水によって、予洗い槽２０にはあらかじめ水（又は湯）の浸漬水を貯えておき、一定量が維持されるようにしている。また、予洗い槽２０には、バブル用ポンプ１１に連結するバブル発生手段１２を少なくとも１箇所設置する（本実施形態の場合、図５のとおり、対向して２箇所にした）。バブル用ポンプ１１は、予洗い槽２０の水又は湯を循環させ、その吐出側にバブル発生手段１２であるノズルを取付ている。
予洗い洗浄処理の間はバブル用ポンプ１１を稼働し、その間はバブル発生手段１２が予洗い槽２０の液体に微細気泡を混入させる。

なお、図２のような横方向からのバブル噴射に限定されず、任意の方向に向けて噴射されることを含む。また、微細気泡が拡散され易くするため、予洗い処理中に予洗い槽２０内の水又は湯を攪拌させる噴流ノズル３１を、予洗い槽２０に更に取付けている（図５参照）。すなわち、本実施形態の場合、１つのバブル用ポンプ１１で加圧された水が、２つのバブル発生手段１２及び４つの噴流ノズル３１から吐出し、予洗い槽２０内の水を撹拌するよう構成している。バブル発生手段１２及び噴流ノズル３１は、任意の方向に向けて噴射されることを含み、バブル用ポンプ１１は予洗い槽２０に所定の量が貯水された後も、必要に応じて水を循環させてウルトラファインバブル水を維持する。

本実施形態のバブル発生手段１２は、バブル用ポンプ１１を使って気液流路内に圧力を急激に変化させることで気泡を粉砕して微細気泡を液体に混入させるベンチュリー式と、液体中の気泡を高速の旋回流で粉砕して微細気泡を液体に混入させる旋回流液式とを併用した構造であるが、ベンチュリー式のみ、旋回流液式のみであってもよい。或いは、加圧下で液体中に気体を飽和させておき、急速に減圧して微細気泡が析出されるようにする加圧溶解析出式、微細なガス分散孔を通して微細気泡が液体に混入させる微細孔式などを適用するようにしてもよい。
なお、本実施形態の場合、上述したように、予洗い槽２０への貯水は予洗い槽用給水口から行なわれるが、バブル発生手段１２内で微細気泡及び水を混合微分散してウルトラファインバブル水を生成してからバブル発生手段１２より供給するようにしてもよい。

本実施形態のバブル発生手段１２は予洗い槽２０の液中のウルトラファインバブルにより汚れ除去を行う。ウルトラファインバブルによる洗浄の仕組みを説明する。
ウルトラファインバブルやマイクロバブルは気体であることから、水中で水に馴染まない油滴などが泡（バブル）に吸着しやすい性質がある。特に、直径が１μｍ未満の超微細気泡であるウルトラファインバブルは、水中に長期間にわたって停滞することが可能である。このため、予洗い槽内の液体（水や湯など）に溶解した油滴や酸化鉄微粒子といった疎水性ポリフェノールもウルトラファインバブルに吸着する。

また、ウルトラファインバブルやマイクロバブルは、単なる水滴と比較すると表面張力が小さく形成されるので皿などの被洗浄物と、固着した汚れとの僅かな隙間に入り込み易く、汚れとの衝突で溶存気体濃度が上昇してより安定的な気相であるマイクロバブルが発生する。つまり、ウルトラファインバブルが衝突を繰り返して徐々に大きくなりながらマイクロバブルを形成し、皿に固着した汚れを剥離していく。さらに、水中のマイクロバブルに超音波などで流動性を与える場合、固着した汚れに対する衝撃が大きくなり剥離力が増大することになる。

通常、ウルトラファインバブルは無色透明（目視不可）であり、水面に浮上することなく水中でブラウン運動しながら残存するが、マイクロバブルは白濁するので目視可能であり、ゆっくりと水面付近に浮上する。したがって、予洗い槽内のウルトラファインバブルが汚れとの衝突を通じて徐々に大きくなりながらマイクロバブルを形成する結果、油などの汚れが吸着した微細気泡が水面に浮上する。

また、ウルトラファインバブルは、電荷を帯びるという特性がある。水中においてウルトラファインバブルの表面がマイナスに帯電するのである。これにより、水中においてプラスに帯電した物質が存在すればこれらを引き付けることになる。プラスに帯電した物質の一例として、酸化鉄微粒子やカーボン微粒子などがある。食材又は食品には食品添加物（着色料）が含有されるが、この着色料には酸化鉄が含まれている。酸化鉄は少量で鮮やかに発色するため使用量は多くなく、しかも体内に入った酸化鉄は胃酸の影響を受けた後に腸管から吸収されるので健康への懸念はないことから一般に使用されている。

このため、予洗い槽内に使用済みの皿を浸漬すれば、浸漬水は酸化鉄微粒子を含むことになる。ウルトラファインバブルは、その電気的特性により、プラスに帯電した酸化鉄微粒子を引き付けることができる。このようにして、洗剤や薬品等を使用しなくても、ウルトラファインバブルは高い洗浄力があり、様々な汚れと合一しながら水面にマイクロバブルとして浮上する。洗浄中は水を供給するので、浮上した油分等の汚れを含むマイクロバブルは予洗い槽２０からオーバーフローして槽外へ排出され、予洗い槽２０の浸漬水は清潔が保たれている。なお、予洗い槽２０内の汚れがバブル発生手段１２のノズルを詰まらせないようにするため、ポンプ吸い込み側にストレーナー３２（例えば、パンチング材など）を装備している。
以上の理由から、本実施形態のバブル発生手段１２は、ウルトラファインバブルを発生する構造となっている。

リフト手段９で食器カゴ４を予洗い槽２０内に浸漬させることによって、食器カゴ４内の食器５に付着した汚れはウルトラファインバブルの疎水物質吸着性及び電気的特性により微細気泡に吸着して食器５から剥離される。本効果をより増大させるために、リフト手段９は食器カゴ４を上下等に小さく振って食器カゴ４内の食器５に振動を与える。振動によって食器が一時的に拡がり、食器同士の間に洗浄水が進入しやすくするためである。

ところで、上述したように、予洗い槽２０内の食器カゴ４は斜めに傾いているので、食器カゴ中に整列された食器５も傾いている。
食器５が傾いている場合、予洗い槽２０内で食器カゴ４が上下振動する際に、ウルトラファインバブルを含む浸漬水が食器５に接触する面積が大きくなる。これは、食器５を普通に垂直に並べて収容した場合は、食器間隔が狭いために浸漬水はほとんど食器５の縁に当たるだけだが、斜めになっていると縁がずれるよう並べられることになるので、ずれた分だけ水圧を受ける面積が増えるためである。ひとたび食器の縁が開き始めると、食器の斜めになった内面に水が当たるので、一層食器の間隔が開きやすくなり、ウルトラファインバブルが食器全体を覆うことが容易になる。なお、垂直に並べられた食器よりも、斜めに並べられた食器の方が底面への射影が大きいので、ウルトラファインバブルが接触しやすいこともある。
なお、本実施形態では、リフト手段９による食器カゴ４への加振は、上下方向であるが、上下の振動に代わり或いは加えて左右の振動であってもよい。

次に、図３及び図４に示すストッパー２１ａについて説明する。
ローラー３，６は勾配付きで設置されているので、食器カゴ４はその自重で予洗い洗浄手段１に向けて移動する。図４（ａ）に示すように、リフト手段９における食器カゴ４を支えるローラー９ｂの端部には、食器カゴ４全体がリフト手段９で停止できるようにするためのストッパー９ａが設けられている。ストッパー９ａは可倒式であって、ローラー９ｂ側に起き上がると食器カゴ４がリフト手段９上のままとなって、移動しないようにする。ローラー７側に倒れるとストッパーが解除され、食器カゴ４を支持しないので食器カゴ４は自重でローラー７へと移動する。

また、可倒式のストッパー９ａに代わり、図４（ｂ）に示すようなストッパー起動時はストッパー爪２１ａが起立することによって食器カゴ４がリフト手段９から離れて移動しないようにするストッパーであってもよい。図４（ｃ）に示すように、ストッパー爪２１ａがローラー９ｂの下方に動くと、ストッパーが解除される。
なお、食器カゴ４の下方にパンチングメタルで穴あきした台を設けて、その上にローラー９ｂと取り付けると共に、ローラー９ｂの傾きを制御させる治具を備える構造であってもよい。

ストッパー９ａの可倒のタイミングは例えば、次のように行う。ストッパー駆動モータ１０は、食器カゴ４がリフト手段９に移動した時点を所定のカゴ位置センサスイッチで検出すると、ローラー９ｂ側に起き上がるようにストッパー９ａを制御する。また、ストッパー駆動モータ１０は、リフト手段９が予洗い洗浄後に上昇したことを上下位置センサスイッチで検出した時点で、ストッパー９ａが進行方向のローラー７側に倒れるよう制御する。なお、食器カゴ４がローラー３に積置された時点からの経過時間を基に可倒のタイミングを制御するようにしてもよいし、操作ボタン１６を用いて手動で起動及び解除をするようにしてもよい。更に、ローラー３，６は傾斜してることから、同様のストッパーをローラー３，６の端部に設置し、予洗い洗浄の開始を待つ待機中の食器カゴの移動についても制御するようにしても良い。

予洗い洗浄処理が終了した後、食器カゴ４は本洗い洗浄手段２による本洗い洗浄処理へ進む。本実施形態では動力を使わずに本洗い洗浄手段２への搬送を行うために、リフト手段９が食器カゴ４と接触する箇所にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等を材質とした滑り部材１８（図３参照）を、食器カゴ４側面の両側又は片側に設け、本洗い洗浄手段２に進行する滑りを良くしている。

本洗い洗浄手段２においては、食器５に対して上下又は左右など任意の方向から、噴射ノズルより洗浄水を食器に向けて噴射する。本実施形態では、本洗い洗浄は洗浄水の噴射力によって食器同士を離隔させながら洗浄するいわゆる離間方式であるが、予洗い洗浄と同様に浸漬方式であってもよい。また、必要に応じて、本洗い洗浄後に乾燥手段を経由しして洗浄工程が終了する。

本実施形態の食器洗浄装置によれば、予洗い洗浄手段の予洗い槽において微細気泡が皿などの被洗浄物を効果的に除去するが、特に被洗浄物を傾斜したまま食器かごを上下若しくは左右又は上下左右に加振することで被洗浄物の間に微細気泡が入りし易くしている。従来の食器洗浄装置に比べて洗浄効果が大きくなると共に、リフト手段による昇降移動で食器カゴを予洗い洗浄槽に移動させるため食器洗浄装置の小型化を図ることが可能になる。

１ 予洗い洗浄手段
２ 本洗い洗浄手段
３ ローラー
４ 食器カゴ
５ 食器
６ ローラー
７ ローラー
８ ローラー
９ リフト手段
９ａ ストッパー
９ｂ ローラー
１０ ストッパー駆動モータ
１１ バブル用ポンプ
１２ バブル発生手段
１６ 操作ボタン
１８ 滑り部材
２０ 予洗い槽
２１ａ ストッパー爪
１００ 食器洗浄装置

Claims (4)

1. 被洗浄物を収容した食器カゴを搬送するためのローラーを備えた搬送機構と、
   前記被洗浄物を予洗い処理するための予洗い洗浄手段と、
   前記予洗い処理の終了後に前記食器カゴ内の被洗浄物に向けて洗浄水を噴射して本洗い処理をするための本洗い洗浄手段と、
   を備え、
   前記ローラーは、前記食器カゴが自重で前記予洗い洗浄手段に向けて移動し、予洗い洗浄後に自重で前記本洗い洗浄手段に移動するよう所定の勾配で設置され、
   前記予洗い洗浄手段は、傾斜姿勢の前記食器カゴを受け入れるために底部が非水平であり、予洗い洗浄水が前記被洗浄物に接触する面積が大きくなるように前記食器カゴの傾斜を維持したまま昇降するリフト機構と、微細気泡を発生させるバブル発生手段を設置した予洗い槽とを含んで構成され、
   前記本洗い洗浄手段は、前記食器カゴ内の被洗浄物に向けて洗浄水を噴射し、噴射の水圧で各被洗浄物が離間することにより洗浄を行う、食器洗浄装置。
2. 前記リフト機構は、前記食器カゴを前記予洗い槽に浸漬すると、前記微細気泡の発生中に前記食器カゴの姿勢を変えることなく上下若しくは左右又は上下左右に振動させる、請求項１に記載の食器洗浄装置。
3. 前記予洗い洗浄手段は、前記食器カゴの搬送が検出された場合に前記予洗い洗浄手段の所定の位置で停止するための搬送ストッパーを更に備える、請求項１に記載の食器洗浄装置。
4. 前記搬送ストッパーは予洗い処理の終了を検知するとストッパー解除し、所定の勾配の前記ローラーに前記食器カゴが自重で移動されるようにする、請求項３に記載の食器洗浄装置。
   

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