一种餐具处理装置
技术领域
本发明涉及餐具处理技术领域，尤其涉及一种餐具处理装置。
背景技术
新冠肺炎的爆发，特别是确认新冠病毒可在肠道内寄生并可由污染的食物或餐具传播，使得用餐卫生得到全面的重视，在用餐者取得餐具后，亲自进行操作的、有效的消毒净化处理，对提升用餐卫生水平、控制疾病传播环节具有控制意义，特别是针对使用公共餐具的学校、企事业单位等具有重要的实际意义。
一般的公共餐具包括托盘、汤碗、筷子、汤勺等四部分，是与食品接触最密切、交叉使用最频繁的用餐工具。
餐盘的主要材质为食品级不锈钢材料，例如SUS304不锈钢，经整体冲压而成，为便于存放一般设计为可堆叠的方式。随着使用时间和清洗次数的增加，表面粗糙度也在增加，特别是清洗划痕和氯离子腐蚀造成的深层(相对于微生物直径)损坏，容易残留食物残渣并滋生微生物，且不易清洗。因清洗水质问题，部分金属餐盘还因嗜铁细菌的繁殖，导致具有异味，即使烘干的餐盘，气味依然存在。餐盘的堆叠方式也对清洗、消毒、烘干带来不利影响，容易造成交叉二次污染。
汤碗、汤匙多使用不锈钢、陶瓷制成，面临与餐盘同样的问题。
公共餐厅的餐具清洗过程主要为：
1.洗涤剂清洗，去除油污残留。
2.漂洗，去除残留的洗涤剂并沥净水分。
3.放入消毒柜内，采用蒸汽、臭氧等进行消毒处理。
4.叠放到收纳容器放置，等待用餐者取用。
由于操作过程不规范、用餐人数变化，存放环境二次污染，餐具表面残留油污、水渍的现象时有发生，很容易滋生微生物，并伴有异味。
在用餐前，如果能够由用餐者对所取用的餐具进行直接操作，进行快速脱水、消毒、除味，无论用餐卫生上，还是用餐愉悦心理上，都具有实际意义。
但是，现有技术中，仍未存在一种能够对餐具进行快速脱水、消毒、除味的装置，因此难以使餐具能安全地重复使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐具处理装置，其能够对餐具进行快速脱水、消毒、除味，使餐具能安全地重复使用。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种餐具处理装置，包括壳体，所述壳体设置有内腔，所述内腔具有餐具处理区域，其还包括脉冲强光辐照组件，其包括脉冲氙气闪光管和导光组件，所述导光组件使所述脉冲氙气闪光管所发射的光线射向所述餐具处理区域；热辐射加热组件，其包括辐射热源和热背射反射器，所述热背射反射器把所述辐射热源所产生的热量导向所述餐具处理区域；辉光等离子体发生组件，用于产生能够运动至所述餐具处理区域的辉光等离子体。
进一步地，所述导光组件包括抛物线反射罩以及设置在所述抛物线反射罩内的背射反射镜和前射反射镜；所述脉冲氙气闪光管位于所述抛物线反光罩的对称面上，所述脉冲氙气闪光管的玻壳轴心与所述抛物线反光罩的焦点之间的距离为0～2r，其中r为所述脉冲氙气闪光管的玻壳半径；以所述抛物线反射罩的出光口所朝向的方向为下方，所述背射反射镜位于所述脉冲氙气闪光管的上方，所述前射反射镜位于所述脉冲氙气闪光管的下方。
进一步地，所述背射反射镜包括对称设置的两个朝下反射面，该两个朝下反射面的镜面夹角大于90°；所述前射反射镜包括对称设置的两个朝上反射面，该两个朝上反射面的镜面夹角大于90°。
进一步地，所述热背射反射器包括热辐射反射镜，所述热辐射反射镜设置在所述抛物线反射罩内并位于所述前射反射镜的下方，所述辐射热源位于所述热辐射反射镜的下方；所述热辐射反射镜包括弧面反射面或对称设置的两个朝下反射面，该两个朝下反射面的镜面夹角大于90°。
进一步地，所述辉光等离子体发生组件包括配对设置的辉光等离子放电针和诱导电极。
进一步地，所述辉光等离子放电针的一端为尖状结构，所述诱导电极为的外切圆为圆形，所述辉光等离子放电针指向所述诱导电极的中部。
进一步地，所述辉光等离子体发生组件还包括辉光等离子体导向外壳，所述辉光等离子放电针和诱导电极设置在所述辉光等离子体导向外壳内，所述辉光等离子体导向外壳设置有侧向开口，所述侧向开口位于所述导光组件的出光口与所述餐具处理区域之间。
进一步地，所述壳体设置有连通至所述内腔的排气口，所述排气口内设置有风扇和过滤器组件。
进一步地，所述餐具处理装置还包括输送链，所述输送链穿过所述壳体并能把餐具输送到所述餐具处理区域。
进一步地，所述餐具处理装置还包括安装在所述壳体的环境湿度传感器和驱动电路，所述脉冲氙气闪光管受控于所述驱动电路，所述环境湿度传感器与所述驱动电路通讯连接。
本发明所提供的一种餐具处理装置，使用时，脉冲强光辐照组件发出UVC紫外线，用于快速杀灭附着于餐具的病毒、细菌等微生物，热辐射加热组件用于快速去除餐具表面吸附的水分，辉光放电等离子体有助于除味，综上，该种餐具处理装置能够在数秒的时间内对餐具进行快速脱水、消毒、除味，使餐具能安全、舒适地重复使用。
附图说明
图1是本发明的餐具处理装置的结构示意简图；
图2是本发明的餐具处理装置在另一个角度上的结构示意简图；
图3是脉冲强光和热辐射路径的示意图，其中，虚线为脉冲强光路径，双点划线为红外辐射路径；
图4是辉光等离子体发生组件的结构示意简图；
图5是辉光等离子体发生组件在另一个角度上的结构示意简图；
图6是本发明的餐具处理装置设置有输送链时，且输送链折叠起来时的结构示意简图；
图7是本发明的餐具处理装置对餐具进行处理时的结构示意简图。
【附图标记说明】
01-餐具；
1-壳体、11-餐具处理区域；
2-脉冲强光辐照组件、21-脉冲氙气闪光管、22-抛物线反射罩、23-背射反射镜、24-前射反射镜；
3-热辐射加热组件、31-辐射热源、32-热辐射反射镜；
4-辉光等离子体发生组件、41-辉光等离子放电针、42-诱导电极、43-辉光等离子体导向外壳、431-侧向开口；
51-排气口、52-风扇、53-过滤器组件；
6-输送链。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
在本发明中，当出现方位词时，对于方位词，是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
在本发明中，除另有明确规定和限定，当出现术语如“设置在”、“相连”、“连接”时，这些术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种餐具处理装置，如图1至图7所示，包括壳体1，壳体1设置有内腔，内腔内具有餐具处理区域11，还包括脉冲强光辐照组件2，其包括脉冲氙气闪光管21和导光组件，导光组件使脉冲氙气闪光管21所发射的光线射向餐具处理区域11；热辐射加热组件3，包括辐射热源31和热背射反射器，热背射反射器把辐射热源31所产生的热量导向餐具处理区域11；辉光等离子体发生组件4，用于产生能够运动至餐具处理区域11的辉光等离子体.
基于上述的设置，使用时，脉冲强光辐照组件2用于快速杀灭附着于餐具01的病毒、细菌等微生物，热辐射加热组件3用于快速去除餐具01表面吸附的水分，辉光等离子体发生组件4能够对餐具01进行除味。因此，该种餐具处理装置能够在数秒的时间内对餐具01进行快速脱水、消毒、除味，使餐具01能安全地重复使用。
待处理的餐具01可以通过输送的方式送到该餐具处理区域11进行处理，设置壳体1是为了防止所发射出的紫外线泄露。
下面，对该餐具处理装置内的各功能组件进行详细说明。
脉冲强光辐照组件
脉冲强光辐照组件2的数量至少为一组，用于快速杀灭附着于餐具01的病毒、细菌等微生物。
在本实施例中，脉冲氙气闪光管21能发射出包含真空紫外(VUV)、紫外(UVC、UVA)、可见光和红外波段，其中，脉冲氙气闪光管21所发射的UVC波段具有快速杀灭病毒、细菌的作用。UVC波段紫外线具有杀灭微生物的能力，已被实验验证对不同病毒、细菌等微生物的杀灭能力与辐照剂量，由于餐具的表面粗糙结构，快速杀灭深层微生物需要穿透力强大的UVC紫外线。本发明通过合理的设备选用及结构设计，使用驱动电路驱动脉冲氙气闪光管21可以发射出瞬时功率数千瓦的强紫外光，具备强大的穿透性，适于短时间杀灭深层微生物。脉冲氙气闪光管21置于导光组件中，光线经投射、反射面反射、汇聚，最终均匀辐照到被消毒餐具表面，设定的辐照剂量可以杀灭照射区域表面和一定深度的微生物，所需时间仅为数百微秒至数毫秒。UVC紫外线除了可以杀灭微生物外，还可分解有机物，特别微量残留的油脂、洗涤剂等。
在本实施例中，导光组件包括抛物线反射罩22以及设置在抛物线反射罩22内的背射反射镜23和前射反射镜24；脉冲氙气闪光管21位于抛物线反光罩22的对称面上，脉冲氙气闪光管21的玻壳轴心与抛物线反光罩22的焦点之间的距离为0～2r，其中r为脉冲氙气闪光管21的玻壳半径；以抛物线反射罩22的出光口所朝向的方向为下方，背射反射镜23位于脉冲氙气闪光管21的上方，前射反射镜24位于脉冲氙气闪光管21的下方。背射反射镜23包括对称设置的两个朝下反射面，该两个朝下反射面的镜面夹角大于90°；前射反射镜24包括对称设置的两个朝上反射面，该两个朝上反射面的镜面夹角大于90°。
通过上述导光组件，使脉冲氙气闪光管21所发射的光线都射向餐具处理区域11，并且经过对导光组件的形状及位置的布置，使得脉冲氙气闪光管21所发出的所有光线都由抛物线反射罩22的出光口射出而不受抛物线反射罩22内的其它部件阻碍。
优选地，抛物线反光罩22、背射反射镜23和前射反射镜24由不锈钢抛光制得并在表面附着有三氧化二铝或二氧化硅透明涂层。
热辐射加热组件
热辐射加热组件3的数量至少为一组，用于快速去除餐具表面吸附的水分。
在本实施中，辐射热源31可以采用碳纤维发热管、卤素灯管，主要波长在近红外区域，波长1.6～4.2um，启动时间<3s。最优选地为采用石英卤素灯管发热热源，峰值波长2～4um近红外分布；同时，在石英卤素灯管的背射表面镀金，以反射近红外红外线，提升辐照功率。水的红外吸收峰值集中在2～4um波长，采用具备此波段发射能力的、可快速启动的辐射热源31，可使水快速升温，餐具表面所吸附水分蒸发，而处理区空气和金属围护构件较少发热。
在本实施例中，热背射反射器包括热辐射反射镜32，热辐射反射镜32设置在抛物线反射罩22内并位于前射反射镜24的下方，热辐射反射镜32与抛物线反光罩22构成热背射反射器。辐射热源31位于热辐射反射镜32的下方；热辐射反射镜32包括弧状反射面或由对称设置的两个朝下反射面，该两个朝下反射面的镜面夹角大于90°，当采用弧状反射面时，也是为了把热量分散开，使热量可以分布到餐具。把热辐射反射镜32和辐射热源31都设置在抛物线反射罩22内的话，抛物线反射罩22便能同时实现反射脉冲强光和红外辐射的作用，同时使得该餐具处理装置结构紧凑。热辐射反射镜32可以采用表面涂有氧化铝、二氧化钛、氧化锆中的一种或多种合成的反射涂层的反射镜。最优选地为涂有金红石型二氧化钛纳米涂层。
基于上述的结构，脉冲强光和红外辐射形成如图3所示的路径，抛物线反射罩22一物两用。
辉光等离子体发生组件
辉光等离子体发生组件4的数量至少为一组，用于产生大量的辉光等离子体，以实现辅助杀菌、除味的作用。辉光等离子体主要由带负电荷的氧气、水分子组成，迁移并接触到餐具表面后，迅速与餐具表面吸附的水分子结合，在强紫外线的照射下，部分形成微量的双氧水，并与铁质餐具表面微量的二价铁离子发生芬顿反应，生成强氧化性的羟基自由基。羟基自由基的氧化电位仅次于氟元素，几乎可分解所有有机物并使其矿化，进而迅速的消除餐具表面的气味。辉光等离子体发生组件包括配对设置的辉光等离子放电针41和诱导电极42。
在本实施例中，辉光等离子放电针41的一端为尖状结构，诱导电极42为多圆弧构成的圆孔状，辉光等离子放电针41位于诱导电极42的中部。其中，辉光等离子放电针41可以采用耐腐蚀的不锈钢、钨丝、碳纤维棒制成，最为优选地采用多股碳纤维与不锈钢丝粘结的棒状材料。
在本实施例中，辉光等离子体发生组件4还包括辉光等离子体导向外壳43，辉光等离子放电针41和诱导电极42设置在辉光等离子体导向外壳43内，辉光等离子体导向外壳设置有侧向开口431，侧向开口431位于导光组件的出光口与餐具处理区域11之间。上述结构使得所产生的辉光等离子体都由侧向开口431排出，排出后辉光等离子体便落到餐具处理区域11。
优选地，辉光等离子放电针41串联电阻后接入高压电源，以避免结构误差导致的异常放电，均衡电场，电阻阻值1～100MΩ。
驱动电路
驱动电路用于对脉冲氙气闪光管21、辐射热源31、高压电源(可以是外设的，也可以是内设在该餐具处理装置内的接口)、风扇52和输送链6等进行控制，还包括工作时序控制器，可以增加位置传感器来检测餐盘01的进入。对于本发明中所提及的驱动电路，基于本发明对功能需求上的公开，本领域技术人员知晓如何实现相关功能，且在本领域内有众多实现所述功能的方式，因此驱动电路的结构不再在本申请中详述，本领域技术人员可根据现有技术的公开进行选用。在本实施例中，餐具处理装置还包括环境湿度传感器，以检测环境的湿度，环境湿度传感器与驱动电路通讯连接，脉冲氙气闪光管21受控于驱动电路，根据检测到的环境湿度来实时调节脉冲氙气闪光管21的输出剂量。
安全控制组件
安全控制组件包括用于检测餐具处理区域11或餐具01表面的温度探测传感器或热温度保险丝，以保证在特定状态下的紧急停机和报警。
安全控制组件包括高压电源异常放电监控与报警，以保证在特定状态下的紧急停机和报警。
排气过滤组件
在本实施例中，壳体1设置有连通至餐具处理区域11的排气口51，排气口51内设置有风扇52和过滤器组件53，上述组件用于在餐具处理区域11产生负压，去除餐具处理过程中产生的脱落物、挥发异味、残留臭氧等的同时防止外泄。优选地，过滤器组件53可以由颗粒物过滤器、吸附过滤器、催化净化过滤器中的一种或多种组合所得。
风扇52和过滤器组件53所组成的排气过滤组件，可以形成处理区域的负压室结构，类似医疗环境的负压隔离舱，使得餐具处理过程中产生的水汽、异味、微量臭氧被过滤净化后排出，不产生二次污染，同时多余的热量也被排出，避免热量聚集。
输送链
在本实施例中，还包括输送链6，输送链6设置有多个餐具托架，输送链6穿过壳体1并能把餐具01输送到餐具处理区域11。通过设置输送链6，能够依次对多个餐具01进行处理，提高效率；同时，为了避免紫外线泄露或者病毒细菌泄露，在壳体1的两端设置有入口门和出口门，通过位置传感器来检测餐盘01的到来并开关门。
当采用输送链6时，为了提高对餐具01的处理效率，可以在壳体1内设置多组脉冲强光辐照组件2、热辐射加热组件3和辉光等离子体电场组件4，餐具01在被输送链6输送的路径上被多组上述的组件进行处理。
为了节省空间和方便运输，输送链6设置为可折叠的，当不需要使用时把输送链6折叠起来。
制造及使用方法
使用金属铝材料，制成包括抛物线结构和矩形结构的反射罩，开口宽度80～160mm、长度150～200mm。采用直径4～6mm，总发光长度180mm的直管式脉冲氙气闪光管，脉冲氙气闪光管的中心轴线与抛物线反射镜焦点重合。脉冲氙气闪光管上方安装有背射反射镜，下方安装有前射反射镜，背射反射镜和前射反射镜的顶点线与脉冲氙气闪光管中心轴线平行并置于同一平面，背射反射镜和前射反射镜距离脉冲氙气闪光管中心轴线2～5r。背射反射镜和前射反射镜的反射面抛光并附着氧化铝或二氧化硅涂层。脉冲氙气闪光管的单次发光经反射后，出光口平均UVC辐照剂量>0.5mJ/cm2。
辐射热源采用近红外直管式发热源，直径6～12mm，发热辐射长度400mm，近红外波长峰值2～5um，功率500～2000W，启动速度<3s。近红外直管式发热源背射面外层镀金反射层。热辐射反射镜采用铝材料制成，表面涂装并烧结二氧化钛涂层，涂层厚度1～10um。前射反射镜与热辐射反射镜之间有隔热层，使用硅酸铝纤维材料，厚度1～5mm。
抛物线反射罩、背射反射镜、前射反射镜和热辐射反射镜均为等截面拉伸结构。
辉光等离子体发生组件，辉光等离子放电针采用直径0.5～1.0mm、由不锈钢材料制成，一端磨削成尖利形状，长度20mm，20～70mm等间距布置于绝缘材料板上，通过10MΩ电阻接入高压电源。诱导电极采用不锈钢片制成，厚度0.1～1mm，在不锈钢片上与辉光等离子放电针对应的位置处开孔，孔径10～60mm，辉光等离子放电针与诱导电极垂直并指向开孔中心，尖端与开孔边缘的距离10～30mm。
壳体采用不锈钢片材制成，构成处理腔室结构。左右开口，形成左侧开口和右侧开口。将驱动电路安装于内部，面板设置电源开关、启动开关和相应的指示灯。壳体域设置排气口，并安装风机与活性炭过虑器组件。在壳体的内部，出光口投影区域外安装热温度保险丝，熔断温度150～200℃，并与驱动电路电源输入相连，同时安装PT100温度传感器，与驱动电路连接。
将待处理的餐具放置于餐具托架上，放入处理腔室内，启动处理。
当处理餐具时，表面UVC总辐照剂量>20mJ/cm2辉光等离子体发生时间5～20s，腔内温度<100℃，持续时间<10s。
处理过程中，启动排风风扇低速档，处理腔内温度高于设定值时，启动排风风扇高速档。
通过上述的结构设置，该种餐具处理装置能够满足学校、机关、企事业单位、酒店等使用公共餐具、人员密集就餐应用场景的餐具处理需求。
综上，该种餐具处理装置能够对餐具进行快速脱水、消毒、除味，可以使餐具能安全地使用。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
