JP4191014B2 - 食器洗い乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、食器洗い乾燥機に関する。

従来の食器洗い乾燥機は、洗浄槽内に収容した食器類をノズルから噴射する水によって洗浄およびすすぎを行い、食器洗い乾燥機内の空気をヒータで加熱し、送風ファンで循環させることにより食器の乾燥を行っている。前記ヒータは、洗浄やすすぎの際に水を加熱するためにも使用されるので大きな容量を有している必要がある。このため、乾燥工程では、前記ヒータを所定のサイクルで通電・遮断を繰り返すデューティー制御によって、全体として低く抑えた電力を入力することで無駄なエネルギー消費を防止している。

従来の食器洗い乾燥機のヒータは、洗浄／すすぎ工程では、洗浄水またはすすぎ水を加熱して温水にするために１０００Ｗ程度の発熱量が要求され、図８中上段に示すように、常時通電して必要な発熱量を得る。一方乾燥工程では、空気を加熱して加熱した空気によって食器を乾燥させるため、ヒータの発熱量は２００〜３００Ｗ程度あれば十分であり、それ以上発熱量を大きくしてもエネルギー効率が悪くなり好ましくないだけでなく、主に樹脂でできている水溜部などの耐熱性が問題となってくる。そこで、図８中下段に示すように、乾燥工程中では、ヒータへの入力は、一定時間のサイクルで通電および電流遮断を繰り返すデューティー制御が行われる。この通電サイクルは、短い方が加熱のためには理想的であるが、リレー駆動回路の機械的寿命を考慮しておよそ１分周期とされることが多い。ここでは、最適な発熱量を得るために、１７秒の通電と４８秒の遮断を繰り返している。さらに洗浄槽内の温度をサーミスタで監視して所定の温度以上になると、この１サイクルが６５秒のヒータ通電サイクルを停止して洗浄槽内の温度が下がってから再びこの通電サイクルを開始する。

図９は、乾燥工程において、上述の通電サイクルのデュティー制御した入力でヒータの運転を行ったときの、ヒータ表面温度と洗浄槽内の温度との推移を示している。ヒータは、サイクル毎に、通電により表面温度が上昇し、また、電流遮断により表面温度が下がっている。さらに、通電サイクルを繰り返す加熱と洗浄槽内の温度上昇によるサイクル停止が繰り返されていることが分かる。この間ヒータは常に洗浄槽内の空気に熱を放出して空気を加熱しているが、空気に与える熱量は、ヒータ表面温度と空気温度との温度差が大きいほど大きくなる。このヒータの発熱と空気がヒータから奪う熱量のバランスから、ヒータ表面温度は、３５０〜４００℃で定常状態となる。

ヒータの表面には食器に付着していた食物の残滓が付着することが多い。食物残滓が付着したヒータがある温度以上になると、食物残滓が焦げて煙や臭いを発生して食器にこの煙や臭いがついてしまうため、このような事態は避けなければならない。食物残滓の種類により焦げが発生する温度や煙や臭いの程度は異なるが、卵は最も低い温度で問題となる食物残滓のひとつであり、ヒータ表面温度が３００℃を超えると焦げて臭いを発生する。このような焦げを抑えるために、ヒータのデューティー制御の通電時間比を小さくすると焦げは防止できるが、全体としての熱量が足らなくなり、乾燥工程に要する時間が長くなってしまう。またサーミスタの設定温度を低くして、ヒータ表面温度が低いうちに通電サイクルを停止させる対処法が用いられているが、洗浄槽内の空気温度が低いと食器表面の水分を蒸発させる効果が低下するので最適な乾燥条件とすることができない。

この問題を回避するために、乾燥時の空気を加熱するためだけに、水を加熱するヒータとは独立したヒータを設ける発明が特許文献１に開示されている。しかし、部品点数の増加や構造の複雑化は避けられず、大型化やコストの増加の原因となる。
特開平６−１２１７６０号公報

そこで本発明は、洗浄／すすぎ時および乾燥時に兼用されるヒータを有し、乾燥工程において、ヒータに付着した食物残滓の焦げが発生しない食器洗い乾燥機を提供することを課題とする。

本発明によれば、洗浄層内に導入した水をヒータで加熱してノズルから噴射することで前記洗浄槽内に収納した食器の洗浄およびすすぎを行う洗浄／すすぎ工程と、洗浄槽内の空気を前記ヒータで加熱して送風ファンにより循環させることで前記食器を乾燥させる乾燥工程とを実行する制御装置を有する食器洗い乾燥機であって、前記制御装置は、前記乾燥工程において、前記ヒータへの入力をデューティー制御し、前記乾燥工程の初期乾燥時における前記デュティー制御の電流遮断時間に対する通電時間比は、前記ヒータの表面温度が３００℃以下に保たれるような値とするものとする。

この構成によれは、前記乾燥工程の初期乾燥時に前記ヒータの入力を低くすることで表面温度を低く保ち、前記ヒータ表面に付着した食物残滓が煙や臭いを発生しない低い温度で焼ききり、前記主乾燥時は、前記ヒータの発熱量を増やし、食器を最も効率よく乾燥させられる条件で運転することができる。

また、本発明の食器洗い乾燥機は、洗浄層内に導入した水を複数のヒータで加熱してノズルから噴射することで前記洗浄槽内に収納した食器の洗浄およびすすぎを行う洗浄／すすぎ工程と、洗浄槽内の空気を前記複数のヒータで加熱して送風ファンにより循環させることで前記食器を乾燥させる乾燥工程とを実行する制御装置を有する食器洗い乾燥機であって、前記制御装置は、前記乾燥工程において、前記複数のヒータへの入力をデューティー制御し、前記乾燥工程における前記デューティー制御のタイミングを、入力する前記ヒータによって異ならせるものとしてもよい。

この構成によれは、前記複数のヒータのデューティ制御のタイミングをずらすことで、複数のヒータが同時に発熱して、互いの発熱の影響で表面温度がより高くなる作用を低減し、ヒータ表面の温度を低く抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、食物残滓の焦げによる煙や臭いを発生させることなく、エネルギー効率よく食器を乾燥させることができる食器洗い乾燥機が提供できる。

図１は、本発明の第１実施形態である食器洗い乾燥機１の断面図である。食器洗い乾燥機１は、ケーシング２の内部に洗浄槽３を有し、蓋体４により洗浄槽３を密閉できるようになっている。洗浄槽３の下部には水溜部５が設けられ、ここにヒータ６が設置されている。この水溜部５上部に設けられた残滓フィルタ７は、洗浄ポンプ（不図示）により水溜部５の水をノズル８から噴射して食器を洗浄する際に、食器に付着していた食物残滓が洗浄ポンプやノズル８を詰まらせるようなトラブルを防止するためのものである。また、水溜部５から内部の水を食器洗い乾燥機１の外部に排出する排水ポンプ（不図示）も設けられているのが一般的である。さらに、乾燥工程で空気を循環させる送風ファン９が設けられ、通風路１０からヒータ６の周囲の空気を特に効果的に循環させる構造となっている。

図２は、食器洗い乾燥機１の構成と制御の流れを示す。すべての制御はマイクロコンピュータによる制御装置により行われ、ユーザは、キー入力装置により起動や停止またはモード選択等を行い、運転状態をＬＥＤ表示装置により確認することができる。制御装置は、扉検出器により蓋体４が正しく閉じられていることを確認してから洗浄を開始する。制御装置は、リレー駆動回路により給水電磁弁を開き、水位検出器で確認される所定の水量の洗浄水を洗浄槽３内に導入し、トライアック駆動回路により洗浄ポンプを動作させ、洗浄槽３内に収納した食器をノズル８から噴射させる洗浄水で洗浄する。そして排水ポンプをトライアック駆動回路で動作させて洗浄水を排水してから、再び給水電磁弁を開いてすすぎのための水を導入し、洗浄ポンプによりノズル８から水を噴射させてすすぎを行う。この洗浄および／またはすすぎの工程中にリレー駆動回路によりヒータを動作させて、温水により洗浄および／またはすすぎを行うことも可能である。すすぎが終わると乾燥ファンをトライアック駆動回路により動作させ、入力を小さくするためＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデューティー制御を行ってリレー駆動回路によりヒータ６を発熱させて洗浄槽３内の空気を暖める。この間、サーミスタによって洗浄槽３内の温度を監視し、洗浄槽３内温度が所定の温度よりも高くなるとヒータの入力サイクルを停止して、６０〜７０℃の所定の温度範囲に保つ。

以上の食器洗い乾燥機１の構成は、従来の食器洗い乾燥機と変るところがない。本実施形態の食器洗い乾燥機１の特徴は、後に詳述するように、乾燥工程において、初期乾燥時のヒータ６の通電比と主乾燥時のヒータ６の通電比とを異なる比とする２段デューティー制御を行うことである。従来の食器洗い乾燥機でも、ヒータを駆動するリレー駆動回路のＯＮ／ＯＦＦはマイクロコンピュータによって制御されているため、２段デューティー制御は、マイクロコンピュータのプログラムを変更するだけで実現されるからである。

図３は、ヒータ６への入力波形を示す。従来と同様に洗浄／すすぎ時には、ヒータの最大発熱量を得られるように連続して通電する。乾燥工程では、ヒータ６の発熱量を抑えるためにデューティー制御が行われるが、乾燥工程に入る前にヒータ６を一定時間連続通電して、ヒータ６表面に付着している水を乾燥させる予備加熱を行ってもよい。この予備加熱は、食物残滓が焦げない程度に時間設定する必要がある。そして、２段デューティー制御による乾燥工程に入る。初期乾燥時には、８秒間通電して５２秒間電流遮断する１サイクル６０秒のデューティー制御を行っている。そして、ヒータ６表面に付着した食物残滓が焼けきった後、主乾燥に入る。この主乾燥時には、１７秒間通電して４８電流遮断する１サイクル６５秒のデューティー制御を行っている。

図４は、２段デューティー制御を行った時のヒータ６の表面温度の変化を従来の固定デューティー制御と比較して示すグラフである。本実施形態では、初期乾燥時間を６分間とし、主乾燥時間を５４分として乾燥工程全体の時間を６０分としているが、図４はその最初の１２分間のものである。２段デューティー制御を行った時のヒータ６表面温度は２５０〜２８０℃で定常状態となっているが、卵が焦げて煙や臭いを発生する３００℃よりも低いこの温度では、ヒータ６の表面に付着した食物残滓は、約５分間で煙や臭いを発生させることなく乾燥し、焼ききられる。その後、主乾燥の通電時間比の大きいデューティー制御を行ってヒータ６への入力を大きくし、発熱量を増やした結果、ヒータ６表面温度温度は、３５０〜４００℃で定常状態となっている。このとき既に食物残滓は焼ききられているので、もはや煙や臭いを発生することがない。また、食器洗い乾燥機１は、サーミスタによる洗浄槽３内の温度監視制御を行っており、通電サイクルを停止してヒータ６表面温度が下がることがあるが、このグラフの範囲では、未だ洗浄槽３内の温度がサーミスタの設定温度に達しておらず、通電サイクル停止の影響は見られない。

このように、乾燥工程中の初期乾燥時のみ入力を低くしても、乾燥工程全体の時間はさほど長くなることはなく、合計消費電力も増加しない。さらに、食物残滓の焦げを避けるために乾燥工程全体の条件が最適化できなかった場合には、２段デューティー制御を行うことにより主乾燥時の条件を最適化できるため、全体としては乾燥工程に要する時間を短縮するとともに合計消費電力を削減することも可能である。

図５は、本発明の第２実施形態である食器洗い洗浄機１’の断面図である。従来の食器洗い洗浄機とほぼ同じ構成であり、唯一の相違点は、食器洗い洗浄機１’が３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃを有していることである。図６は、この食器洗い洗浄機１’の構成と制御の流れを示す。３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃに対応してそれぞれを駆動する３つのリレー駆動回路が示されており、制御装置は３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃを独立して動作させることが可能となっている。１つのヒータによる場合に比べて各ヒータの容量は１／３であるのでリレー駆動回路も容量が小さいものでよく、個々の大きさは小さくて価格も安いため、部品点数は多くなるが全体の大きさやコストに与える影響は大きくない。

図７は、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃへの入力波形を示す。ヒータ６ａ，６ｂ，６ｃへの入力は、すべて等しい通電時間ｔ_onと等しい遮断時間ｔ_offとによる等しいサイクル時間ｔを有する周期的な矩形波である。しかし、ヒータ６ａ，６ｂ，６ｃへの入力は、それぞれ1/3ｔだけ位相がずれており、３つすべてが同時に通電することはない。また通電時間ｔ_onは、1/3ｔよりもわずかに長く、常にヒータ６ａ，６ｂ，６ｃのいずれかが通電している。

もし、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃを同じタイミングのデューティー制御によって発熱させれば従来の１つのヒータによって加熱するのと同じ結果となる。このとき、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃは、同時に発熱して、互いの輻射熱によってヒータ表面温度をより上昇させ合う作用や、水溜部５内のの空気が３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃのすべてから熱を吸収してより高温となり、各ヒータ表面温度と周囲の空気温度との差が小さくなるために空気がそれぞれのヒータから吸収する熱量は小さくなり、すべてのヒータ表面温度を上昇させる作用を有している。しかし、本実施形態では、図７に示すように、ヒータ６ａ，６ｂ，６ｃのデューティ制御のタイミングをずらしているために、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃは、同時に発熱することがなく、前記のような相乗作用により各ヒータの表面温度がより上昇することを抑制することができる。このため、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃを同時に動作させるよりも、それぞれヒータ表面温度を低く保つことができる。また、３つのヒータ６ａ，６ｂ，６ｃは、少なくともいずれか１つが通電しているため、すべてのヒータの表面温度が下がることなくヒータ周囲の空気に対して常に大きな熱量を供給し続けることができる。

このように、ヒータ６ａ，６ｂ，６ｃのデューティ制御のタイミングをずらすことでヒータ表面温度を低く保ち、各ヒータ表面に付着した食物残滓が焦げて煙や臭いを発生させることもない。また、各ヒータ温度を低く保ちながら、全体としての発熱量を従来のヒータに比べて増加させることができ、よりエネルギー効率のよい洗浄槽３内温度の設定が可能となったので、食器乾燥時間および合計消費電力を削減することも可能となった。

本発明の第１実施形態の食器洗い乾燥機の断面図。 図１の食器洗い乾燥機のブロック図。 図１のヒータ入力波形図。 図１の食器洗い乾燥機ヒータ表面温度の経時変化を示すグラフ。 本発明の第２実施形態の食器洗い乾燥機の断面図。 図２の食器洗い乾燥機のブロック図。 図２の食器洗い乾燥機のヒータ入力波形図。 従来の食器洗い乾燥機のヒータ入力波形図。 従来の食器洗い乾燥機のヒータ表面温度の経時変化を示すグラフ。

符号の説明

１ 食器洗い乾燥機
３ 洗浄槽
６，６ａ，６ｂ，６ｃ ヒータ
８ ノズル
９ 送風ファン

Claims (1)

1. 洗浄層内に導入した水をヒータで加熱してノズルから噴射することで前記洗浄槽内に収納した食器の洗浄およびすすぎを行う洗浄／すすぎ工程と、洗浄槽内の空気を前記ヒータで加熱して送風ファンにより循環させることで前記食器を乾燥させる乾燥工程とを実行する制御装置を有する食器洗い乾燥機であって、
   前記制御装置は、前記乾燥工程において、前記ヒータへの入力をデューティー制御し、
   前記乾燥工程の初期乾燥時における前記デュティー制御の電流遮断時間に対する通電時間比は、前記ヒータの表面温度が３００℃以下に保たれるような値とすることを特徴とする食器洗い乾燥機。

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