JP2001000785A

JP2001000785A - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2001000785A
Application number: JP11172469A
Authority: JP
Inventors: Keiji Matsumoto; 桂二松本; Shuji Iwao; 修司岩尾
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】衣類の繊維間に入り込んだ汚れに対する洗浄
効果をさらに高め、衣類の繊維間に入り込んだ頑固で落
ちにくい汚れも、繊維を傷めることなく、確実に洗浄す
ることができる洗浄装置を提供する。【解決手段】往復加振用アクチュエータの加振手段と
して超磁歪素子２を用い、該超磁歪素子のプランジャ７
の先端部に、レバー１２、レバー復帰用バネ１５からな
る振幅拡大機構を設けるとともに、レバー１２の先端部
にブラシ１４を取り付けた洗浄装置において、ブラシ１
４を毛束１４ｂの毛先方向がレバー１２の振動方向に対
して平行となるように取り付ける。また、ブラシ１４の
振動周波数が５０Ｈｚ〜１ＫＨｚ、振動振幅が０．５〜
５ｍｍとなるように超磁歪素子２を駆動する。また、ブ
ラシ１４の毛束１４ｂの先端を山切り形状とするととも
に、毛束１４ｂの毛腰強度を２〜２０Ｋｇ・ｆ／ｃｍ
^２の範囲内とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば衣服などの
繊維製品についた頑固な汚れやシミ、油汚れなどの洗浄
に用いて好適な洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば衣類などの繊維製品におい
て、袖や襟などの汚れやすい箇所についた油汚れなどの
シミや泥汚れなどの頑固な汚れを落とすには、洗浄液を
予め被洗浄物の汚れ部分に直接塗布した後、汚れ部分を
手もみやブラシ、スポンジなどで刷掃する方法、被洗浄
物を洗浄液に漬け置きした後、洗濯機で洗濯する方法な
どが用いられていたが、これらの方法では、手が荒れ
る、被洗浄物が傷む、汚れによっては十分な洗浄効果が
得られないなどの問題があった。

【０００３】一方、洗濯の効率化を図るため、超音波を
利用した洗濯機なども提案されている（例えば、特開昭
５７−５５１９４号公報、実開昭６１−１８４５８６号
公報、実開平６−５２７８６号公報参照）。この超音波
を利用した洗濯機は、洗濯槽の底面などに超音波振動子
を取り付けて高周波で加振し、この加振によって生ずる
キャビテーションを利用して洗濯槽内に気泡を発生・消
滅させ、この時に発生する超音波によって洗浄するもの
である。

【０００４】しかしながら、上記超音波を利用した洗濯
機の場合、繊維などの軟らかい物では洗浄効率が著しく
悪く、特に局部的なシミ、泥汚れ、油汚れなどの頑固な
汚れを洗い落とすことは難しかった。また、使用に際し
て洗濯槽に水を張る必要があり、取り扱いが面倒である
などの問題があった。

【０００５】そこで、本発明者らは、上記問題を解決す
るために、先に、往復加振用アクチュエータの加振手段
として超磁歪素子を用い、該超磁歪素子のプランジャ先
端部にブラシを取り付けるとともに、超磁歪素子を５０
Ｈｚ〜１ＫＨｚの矩形パルス信号で駆動することによっ
てブラシを高速で振動させるようにした洗浄装置（特願
平９−３６２３５５号）、さらに振幅拡大機構を取り付
けることによって振動振幅をより大きくした洗浄装置
（特願平１０−３７０８５１号）を提案した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記先願に係る洗浄装
置は、従来の磁歪素子を用いた洗浄装置に比べてブラシ
の振動振幅をかなり大きくすることができるため、従来
の洗浄装置に比べて格段に洗浄効果を上げることがで
き、シミ、泥汚れ、油汚れなどを効果的に落とすことが
できたが、ただ、衣類の繊維間に入り込んだ頑固な汚れ
を落とすには完全とはいえなかった。

【０００７】本発明は、先願発明に比べて繊維間に入り
込んだ汚れに対する洗浄効果をより高め、衣類の繊維間
に入り込んだ頑固で落ちにくい汚れも、繊維を傷めるこ
となく、確実に洗浄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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の洗浄装置は、往復加振用アクチュエータの
加振手段として超磁歪素子を用い、該超磁歪素子のプラ
ンジャ先端部に振幅拡大機構を設けるとともに、該振幅
拡大機構に洗浄用の刷掃体としてブラシを取り付けた洗
浄装置において、前記ブラシをその毛先方向が前記振幅
拡大機構の振動方向に対して平行となるように取り付け
たものである。

【０００９】また、前記ブラシの振動周波数が５０Ｈｚ
〜１ＫＨｚ、振動振幅が０．５〜５ｍｍとなるように前
記超磁歪素子を駆動することが好ましい。また、前記ブ
ラシの毛束先端を山切り形状とするとともに、毛束の毛
腰強度を２〜２０Ｋｇ・ｆ／ｃｍ^２の範囲内としたも
のを用いることが好ましい。

【００１０】なお、本発明にいう「超磁歪素子」とは、
希土類元素および／または特定の遷移金属などを主成分
（例えば、テルビウム、ジスプロシウム、鉄など）とす
る粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素
子を指すものであり、従来の圧電素子の２倍以上、フェ
ライトなどの従来の磁歪素子の５０倍以上の磁歪変位量
を得ることができる磁歪素子である。

【００１１】上記洗浄装置によって洗浄を行なうには、
必要に応じて洗剤をブラシ先端につけるか、あるいは被
洗浄物に直接塗布または浸漬した後、ブラシ先端を汚れ
た部分に押し当てる。超磁歪素子の振動はプランジャ先
端部に設けた振幅拡大機構によって拡大され、ブラシに
伝えられる。これによって、毛先方向を振幅拡大機構の
振動方向と平行になるように取り付けられたブラシは、
衣類の表面を毛先で垂直に叩くように往復振動し、その
毛先が布を構成する糸の間に入り込んで躍動することと
なる。

【００１２】このため、ブラシの毛先は糸と糸の間は勿
論のこと、糸を構成する繊維間にまで入り込んで振動を
伝え、その毛先で繊維自体を刷掃することとなる。この
結果、繊維間に強力に付着しているシミや油汚れなどの
微粒子や成分が繊維表面から浮き上がってブラシで掻き
落とされることとなり、先願の洗浄装置では得られなか
った強力な洗浄効果が発揮され、繊維間に入り込んだ頑
固で落ちにくい汚れなども、繊維を傷めることなく、確
実に洗浄することができる。

【００１３】なお、ブラシの振動周波数が５０Ｈｚ〜１
ＫＨｚ、振動振幅が０．５〜５ｍｍとなるように前記超
磁歪素子を駆動し、また、ブラシの毛束先端を山切り形
状とするとともに、毛束の毛腰強度を２〜２０Ｋｇ・ｆ
／ｃｍ^２の範囲内とした場合、洗浄効果をさらに上げ
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１〜図３に本発明の一実
施の形態を示す。図１は実施の形態に係る洗浄装置の模
式縦断面図、図２はその平面図、図３（Ａ）（Ｂ）はブ
ラシの拡大図である。

【００１５】図１および図２において、１はプラスチッ
クまたは金属製になる本体ケースであって、この本体ケ
ース１内に、円柱状の超磁歪素子２が上下方向（図にお
いて）に向けて固設されているとともに、この超磁歪素
子２の外周を囲んで円筒状の駆動コイル３が配置されて
いる。さらに、この駆動コイル３の外周には、バイアス
磁界発生用の円筒状の永久磁石４が設けられている。

【００１６】駆動コイル３と永久磁石４は、固定プレー
ト５，６によってケース内の所定位置に固定されてお
り、超磁歪素子２は、この固定された駆動コイル３の内
腔部において、磁歪効果によって上下方向伸縮自在に配
置されている。なお、永久磁石４は、超磁歪振動子２に
安定な磁歪効果を発現させるために、超磁歪振動子２の
軸方向に一定のバイアス磁界を付与するものである。

【００１７】前記超磁歪素子２の上端面には、上方に向
かって延びるプランジャ７が一体に固設されており、こ
のプランジャ７の先端部に、後述構造になる振幅拡大機
構が取り付けられている。また、このプランジャ７の下
端鍔部８と本体ケース１との間にはプレストレスバネ９
が縮設されており、超磁歪素子２に予め所定押圧力のス
トレスを与えておくことによって、その磁歪変動域を最
適化するように構成されている。なお、上記構成中、符
号２〜９の各部材で構成された機構部分が往復加振用ア
クチュエータを構成している。

【００１８】前記駆動コイル３には、結合コンデンサ１
０を介して、超磁歪素子２の駆動電力供給源となる矩形
パルス発振器１１が接続されている。この矩形パルス発
振器１１は、図中に示すような矩形パルス信号ｉを出力
するもので、この例の場合、パルス周波数を５０Ｈｚ〜
１ＫＨｚの範囲で自在に変えることができるとともに、
その出力パワーも自在に変えることができるように構成
されている。

【００１９】超磁歪素子２は、上記矩形パルス発振器１
１から矩形パルス信号ｉを供給されると、磁歪効果によ
って、矩形パルス信号ｉの周波数と同じ振動数で上下方
向（図において）に伸縮を繰り返すものである。なお、
駆動源となる矩形パルス発振器１１は、図示するように
本体ケース１とは別体に設けてもよいし、電源としての
乾電池を含む発振器全体を本体ケース１内に内蔵するよ
うに構成してもよいものである。携帯性や取り扱い性を
考えた場合、本体ケース１内に内蔵することが好まし
い。

【００２０】プランジャ７の先端部に設けられる振幅拡
大機構は、次のような構造になる。すなわち、１２はプ
ラスチックまたは金属製になる長尺のレバーであって、
その基端部はピン１３によって揺動自在に軸支されてい
るとともに、このレバー１２の先端部に、洗浄用の刷掃
体として、ヘッド部１４ａに多数の毛束１４ｂを植毛し
たブラシ１４が、その毛先方向を上に向けた状態で、取
り替え自在に取り付けられている。

【００２１】そして、前記揺動自在なレバー１２は、回
動支点となるピン１３から所定の距離Ｌ_１だけ離れた
位置においてプランジャ７の先端球面部７ａ上に載せら
れ、略水平（図において）に支持されているとともに、
レバー１２の上部側の適宜位置には、プランジャ７によ
って上方へ押し上げられたレバー１２を超磁歪素子２側
に向かって押し戻すように付勢するレバー復帰用バネ１
５が縮設されている。

【００２２】なお、前記レバー１２の形状は、板状、丸
棒状、楕円棒状、角棒状、あるいはこれら形状の組み合
わせ、さらには、レバー先端に向かうに従って断面積が
徐々に小さくなっていくテーパ付きのものなど、その設
計仕様に応じて種々の形状のものが使用される。また、
レバー復帰用バネ１５についても、ゴムなどの他の弾性
体を使用してもよいものである。

【００２３】前記レバー１２の先端部上面に取り付けら
れたブラシ１４は、具体的には、太さ０．２ｍｍからな
るナイロン製のフィラメントを植毛密度８００本／ｃｍ
^２で植毛したもので、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、
毛束の山切り角度＝６０°、毛束頂部の高さ＝１０ｍ
ｍ、毛束谷部の高さ＝８ｍｍ、毛束の毛腰強度＝７．５
Ｋｇ・ｆ／ｃｍ^２に設定されている。

【００２４】前述したように、本発明で用いる超磁歪素
子２は、希土類元素および／または特定の遷移金属など
を主成分とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作
られた磁歪素子を指すものであって、例えば、これらの
素材を混合粉砕した後、所定の磁場中で成形し、これを
焼結した後、所定の加工および必要なコーティングを施
すことにより作られるものである。このようにして作ら
れた超磁歪素子の特性の一例を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に、上記実施の形態に係る洗浄装置の洗
浄動作について説明する。まず、必要に応じて、洗剤を
ブラシ１４の先端につけるか、被洗浄物に直接塗布し、
あるいは被洗浄物を洗浄液中に浸漬して引き上げた後、
ブラシ４の先端を被洗浄物の汚れ部分に押し当て、矩形
パルス発振器１１の電源スイッチをオンし、超磁歪素子
２を５０Ｈｚ〜１ＫＨｚ、好ましくは５０〜５００Ｈｚ
の矩形パルス信号ｉで、ブラシ１４の振動振幅が０．５
〜５ｍｍの範囲となるような強度で駆動開始する。

【００２７】これによって、超磁歪素子２は矩形パルス
信号ｉと同じ５０Ｈｚ〜１ＫＨｚの周波数で往復振動を
開始する。なお、ブラシ１４の振動振幅を０．５〜５ｍ
ｍの範囲内としたのは、本発明者らの実験によれば、こ
の範囲が最も洗浄効果が高く、しかも被洗浄物を傷める
ことがないからである。

【００２８】超磁歪素子２が往復振動してプランジャ７
が上方へ移動すると、レバー１２はプランジャ７の先端
球面部７ａによって上方へ押し上げられ、ピン１３を回
動支点として上方へ回動する。そして、プランジャ７が
下方へ移動すると、上方へ押し上げられたレバー１２は
レバー復帰用バネ１５によって押し戻され、ピン１３を
回動支点として下方へ回動する。このようにして、レバ
ー１２は、ピン１３を回動支点として超磁歪素子２と同
じ周波数で往復動を繰り返す。

【００２９】このとき、回動支点となるピン１３とプラ
ンジャ７の先端球面部７ａとの距離をＬ_１、レバー１
２の有効長をＬ_２、超磁歪素子２の振動振幅を
μ_１、レバー先端の振動振幅をμ_２とすると、前記
レバー１２の先端部の振動振幅μ_２、すなわち、ブラシ
１４の振動振幅は、下式で表すことができる。 μ_２＝μ_１×（Ｌ_２／Ｌ_１）

【００３０】上式から明らかなように、超磁歪素子２の
振動振幅μ_１は、（Ｌ_２／Ｌ_１）倍に増幅される。
したがって、上式中のレバー比（Ｌ_２／Ｌ_１）を調
節することによって、最大でも１００μｍ程度の超磁歪
素子２の振動振幅μ_１を、ｍｍオーダーの大振幅μ
_２に拡大することができる。

【００３１】上記のようにして、レバー１２が超高速、
かつ、大振幅で往復動を開始すると、レバー１２の先端
部上面に取り付けたブラシ１４も、レバー１２と同じ方
向に超高速、かつ、大振幅で往復動を開始する。

【００３２】本発明の場合、ブラシ１４は、毛束１４ｂ
の毛先方向がレバー１２の振動方向に対して平行となる
ように、レバー１２の先端に取り付けられている。この
ため、毛束１４ｂの毛先は、被洗浄物の表面を垂直に叩
くようにして往復振動し、その毛先が衣類の布を構成す
る糸の間に入り込んで躍動することとなる。

【００３３】この結果、ブラシの毛先は、布を構成する
糸と糸の間は勿論のこと、糸を構成する繊維間にまで入
り込み、繊維自体をも刷掃することとなるので、繊維間
に強力に付着しているシミや油汚れなどの微粒子や成分
が繊維表面から浮き上がり、ブラシで掻き落とされる。
このため、強力な洗浄効果が発揮され、繊維間に入り込
んだ頑固で落ちにくい汚れなども、繊維を傷めることな
く、確実に洗浄される。

【００３４】また、矩形パルス発振器１１は、そのパル
ス周波数を５０Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲で可変自在とさ
れ、さらに、その出力パワーも自在に調節できるように
構成されているので、汚れの種類や状態に応じて、最適
なパルス周波数（振動周波数）や出力パワー（振動振
幅）に調節することができ、汚れの種類や状態に応じた
最良の洗浄効果を発揮させることができる。また、ブラ
シ１４も取り替え自在としているので、汚れの種類や状
態に応じて最適な形状、材質からなるブラシを用いるこ
とができ、汚れの種類や状態に応じた最良の洗浄効果を
発揮させることができる。

【００３５】なお、本発明の洗浄装置は、洗浄効果が極
めて高いので、それほどひどくない汚れに対しては、洗
剤を使用しなくとも水で濡らすだけで落とすことができ
る。したがって、洗剤は必要に応じて使用すればよい。
また、使用する洗剤も市販されている通常の洗剤で十分
であり、専用の洗剤などはまったく不要である。

【００３６】上記実施の形態においては、振幅拡大機構
として片持ち梁状のレバー１２を利用したが、本体ケー
ス１内に組み込み可能であれば、他の構造になる振幅拡
大機構であっても採用できるものである。また、レバー
１２は、必ずしもプランジャ７に対して直角方向に延出
させる必要はなく、斜め上方あるいは斜め下方に向けて
延出させてもよいものである。また、ブラシ１４の形状
や種類も、自由に選択できるものである。

【００３７】

【実施例】本発明の洗浄装置を用いて靴下の頑固な汚
れ、特に靴下の裏側部分の汚れについて、下記の条件で
実際に洗浄試験を行ない、洗浄評価を行なった。その結
果を表２に示す。

【００３８】（洗浄条件）白色の綿靴下を３日間着用し
て泥遊びなどをさせた後、靴下の表面に付着した余分な
土を払い、泥で汚れた靴下を調製し、これを被洗浄物と
した。そして、この靴下に、液体洗剤（アニオン／ノニ
オン界面活性剤を総量で２０パーセント含有、粘度：１
２０ｃＰ／２５℃）を直接塗布し、常温で洗浄時間１分
として、本発明の洗浄装置で洗浄処理を行なった。評価
指標として、「洗浄力」と「繊維の傷み」を採り、以下
の方法で評価した。

【００３９】（洗浄力の評価）汚れる前の白色靴下の裏
側部分、汚れた後の白色靴下の裏側部分、洗浄後の白色
靴下の裏側部分の白度をそれぞれ色差計（日本電色工業
製、ＳＺ−Σ８０）で測定し、次式で洗浄力を算出し
た。洗浄力（％）＝（Ｙ_１−Ｙ_０）／（Ｘ_０−
Ｙ_０）×１００ただし、Ｘ_０：汚れる前の白色靴下の裏側部分の白度Ｙ_０：汚れた後の白色靴下の裏側部分の白度Ｙ_１：洗浄後の白色靴下の裏側部分の白度

【００４０】（繊維の傷みの評価）繊維の傷みは、洗浄
後において目視で繊維表面の毛羽立ちを確認し、毛羽立
ちの状態によって以下のように評価した。 ◎：なし ○：ほとんどなし △：ややあり ×：かなりあり

【００４１】（使用したブラシ）図３の形状のもの。太さ０．２ｍｍのナイロン製フィラ
メントを植毛密度８００本／ｃｍ^２で植毛、毛束頂部
の高さ＝１０ｍｍ、毛束谷部の高さ＝８ｍｍ、毛束の山
切り角度＝６０°、毛束の毛腰強度＝７．５Ｋｇ・ｆ／
ｃｍ^２

【００４２】（振動条件）超磁歪素子２の駆動電圧＝３０Ｖ、矩形パルス信号ｉの
周波数＝１５０Ｈｚ、振動振幅μ_２＝１．０ｍｍ

【００４３】

【表２】

【００４４】表２中の実施例（本発明の洗浄装置）と、
比較例１〜３とを比べれば明らかなように、本発明の洗
浄装置の場合、洗浄力９０％という極めて高い洗浄力を
得ることができた。また、このような高い洗浄力が得ら
れるにもかかわらず、繊維の痛みもなかった。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によるときは、往復加振用アクチュエータの加振手段
として超磁歪素子を用い、該超磁歪素子のプランジャ先
端部に振幅拡大機構を設けるとともに、該振幅拡大機構
に洗浄用の刷掃体としてブラシを取り付けた洗浄装置に
おいて、前記ブラシをその毛先方向が前記振幅拡大機構
の振動方向に対して平行となるように取り付けたので、
ブラシの毛先が繊維間にも入り込みやすくなり、繊維間
に入り込んだ頑固で落ちにくい汚れなども、繊維を傷め
ることなく、確実に洗浄することができる。

【００４６】また、請求項２記載の発明によるときは、
ブラシの振動周波数が５０Ｈｚ〜１ＫＨｚ、振動振幅が
０．５〜５ｍｍとなるように超磁歪素子を駆動したの
で、洗浄効果をさらに上げることができる。

【００４７】また、請求項３記載の発明によるときは、
ブラシの毛束先端を山切り形状とするとともに、毛束の
毛腰強度を２〜２０Ｋｇ・ｆ／ｃｍ^２の範囲内とした
ので、洗浄効果をさらに上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る洗浄装置の模式縦断面図であ
る。

【図２】上記実施の形態に係る洗浄装置の平面図であ
る。

【図３】上記実施の形態で用いたブラシの形状を示すも
ので、（Ａ）は拡大正面図、（Ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１本体ケース２超磁歪素子３駆動コイル４永久磁石５，６固定プレート７プランジャ７ａ先端球面部８下端鍔部９プレストレスバネ１０結合コンデンサ１１矩形パルス発振器１２レバー１３ピン（回動支点）１４ブラシ（刷掃体）１４ａヘッド部１４ｂ毛束１５レバー復帰用バネ（弾性部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】往復加振用アクチュエータの加振手段と
して超磁歪素子を用い、該超磁歪素子のプランジャ先端
部に振幅拡大機構を設けるとともに、該振幅拡大機構に
洗浄用の刷掃体としてブラシを取り付けた洗浄装置にお
いて、前記ブラシをその毛先方向が前記振幅拡大機構の振動方
向に対して平行となるように取り付けたことを特徴とす
る洗浄装置。
【請求項２】前記ブラシの振動周波数が５０Ｈｚ〜１
ＫＨｚ、振動振幅が０．５〜５ｍｍとなるように前記超
磁歪素子を駆動することを特徴とする請求項１記載の洗
浄装置。
【請求項３】前記ブラシの毛束先端を山切り形状とす
るとともに、毛束の毛腰強度を２〜２０Ｋｇ・ｆ／ｃｍ
^２の範囲内としたことを特徴とする請求項１または２
記載の洗浄装置。