JP2002191893A

JP2002191893A - 超音波洗浄装置

Info

Publication number: JP2002191893A
Application number: JP2000392766A
Authority: JP
Inventors: Kiyoteru Osawa; 清輝大沢; Noriyuki Kitaori; 典之北折; Takahisa Yamashiro; 高久山城; Masayasu Sato; 雅安佐藤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】汚れた衣類などを被洗浄物の対象領域の広さ
や構造に応じて適切な超音波洗浄を行うことのできる小
型且つ低消費電力の超音波洗浄装置を提供する。【解決手段】アタッチメントケーシング１１内に、超
音波振動子１８に後部超音波ホーン１９と前部超音波ホ
ーン２１が連設されてなる超音波振動部１４が内蔵され
た先端アタッチメント３と、本体ケーシング４内に振動
部駆動回路６が内蔵され、且つ先端アタッチメント３が
着脱自在に装着される装置本体２とから成る。先端アタ
ッチメント３としては、前部超音波ホーン２１の先端形
状及び先端面積が異なる複数種類が用意されている。こ
のような構成により、被洗浄物の対象領域の広さや構造
に応じて適切な超音波洗浄を行うことのできる小型且つ
低消費電力の超音波洗浄装置を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波洗浄装置に
関し、さらに詳しくは、例えば織物や繊維製品などを洗
浄する家庭用の超音波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波振動を用いて繊維製品など
を洗浄する技術としては、特開昭６３−６６３７２号公
報及び特開平１０−３２８４７２号公報のそれぞれに開
示されたものが知られている。これらの公報に開示され
た洗浄技術は、洗浄液中に被洗浄物（繊維製品など）を
浸漬させた状態で、振動子も洗浄液中に入れて、超音波
発振器で発生させた超音波振動を被洗浄物に伝搬させる
ことにより、被洗浄物に付着した汚れなどを除去しよう
とするものである。

【０００３】また、他の超音波洗浄技術としては、実公
平７−５９０４号公報に開示された超音波洗浄機があ
る。この超音波洗浄機は、装置本体に超音波振幅拡大ホ
ーンを突出させ、超音波振幅拡大ホーンの先端から洗浄
液を噴霧する構成となっている。この超音波洗浄機で洗
浄を行うには、突出する超音波振幅拡大ホーンの先端を
繊維製品に軽く当て、洗浄液を噴霧しつつ前後左右にホ
ーン先端を移動させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開昭６３−６６３７２号公報及び特開平１０−３２
８４７２号公報に開示された超音波を用いる洗浄装置な
どは、取り扱いが難しいことから、一般の家庭での実用
化が困難であった。また、これら超音波洗浄装置では、
超音波振動部の先端形状や先端面積が一定であるため、
例えば襟などのある程度面積のある部分の汚れを落とす
場合、超音波振動部の先端の径寸法や幅寸法が小さいと
洗浄に時間がかかるものであった。逆に、狭い部分の汚
れを落とすには、先端が大きすぎて洗浄作業が行いにく
いものであった。また、先端の破損・摩耗等に対応する
必要もあった。

【０００５】なお、従来の超音波洗浄装置では交換タイ
プは存在しないが、超音波を用いた道具の中には先端ツ
ールとホーンの接続を行うものがある。超音波振動部の
先端ツールとホーンの接続を行うと、接触面の面精度や
汚れ等からロスが発生した。これはＡＣで少ない電力で
動作させる、もしくは乾電池で動作させる場合不利であ
る。さらに、締め付けトルクの管理も必要となる。ま
た、回路とのマッチングが難しい。つまり、回路が複雑
になると共に、回路が大型化してしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、超音波の効果を
十分発揮し、汚れた衣類などを被洗浄物の対象領域の広
さに応じて適切な超音波洗浄を行うことのできる家庭用
の超音波洗浄装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アタッチメン
トケーシング内に、超音波振動子に超音波ホーンが連設
されてなる超音波振動部が内蔵された先端アタッチメン
トと、本体ケーシング内に振動部駆動回路が内蔵され、
且つ先端アタッチメントが着脱自在に装着される装置本
体とから成り、超音波ホーンの先端形状及び先端面積が
異なる複数種類の先端アタッチメント等が用意されてい
ることを特徴としている。このような構成により、本発
明では、先端アタッチメントを任意に取り替えることが
可能となり、洗浄対象部の面積や構造に応じて洗浄効率
や洗浄操作性を向上することができる。また、先端アタ
ッチメントと装置本体との双方の装着端面には、互いに
接続する接続部が設けられている。また、アタッチメン
トケーシングと、本体ケーシングとは、互いに差し込ん
で係合される係合部や、互いに螺合する螺子構造を備え
ることが好ましい。なお、超音波ホーンの先端形状は、
略円柱形状、略角柱形状などの各種の形状が選択可能で
ある。また、本発明は、乾電池や充電池などで駆動でき
る程度の１Ｗ以上８Ｗ以下の駆動電力であることが好ま
しい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波洗浄装
置の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。

【０００９】（実施形態１）図１〜図４は本発明に係る
超音波洗浄装置の実施形態１を示している。本実施形態
１の超音波洗浄装置１は、装置本体２と、装置本体２に
着脱自在に装着される先端アタッチメント３とから大略
構成されている。

【００１０】装置本体２は、図１及び図２に示すよう
に、本体ケーシング４内に、振動部駆動回路部５、電池
６などが内蔵されている。本体ケーシング４の先端面
（装着面）には、接続部としての端子コネクタ部７Ａ，
７Ｂが設けられている。ところで、本実施形態において
は、電源として電池６の他に、ＡＣジャック部を設けて
交流電源を接続して使用できるような構成としてもよ
い。

【００１１】また、本体ケーシング４の先端部周縁に
は、先端アタッチメント３側と係合する係合溝部８が周
回するように形成されている。そして、端子コネクタ部
７Ａ，７Ｂと振動部駆動回路部５とは、配線９，１０を
介して接続されている。この他、装置本体２には、図示
しないスイッチや駆動確認ランプなどが設けられてい
る。

【００１２】先端アタッチメント３は、先端に向けて漸
次細くなるアタッチメントケーシング１１を備えてい
る。このアタッチメントケーシング１１の後端壁部１２
の外側面には、前記した本体ケーシング４の前端面に設
けられた端子コネクタ部７Ａ，７Ｂに接続される接続端
子１３Ａ，１３Ｂが突設されている。また、アタッチメ
ントケーシング１１の後端周縁部には、後方へ突出する
周回壁１１Ｂが形成され、この周回壁１１Ｂの内側面に
内側へ突出する係合突部１１Ｃが周回して形成されてい
る。この係合突部１１Ｃは、上記した係合溝部８に係合
して、装置本体２と先端アタッチメント３との結合を可
能にしている。なお、係合突部１１Ｃと係合溝部８の結
合は、図示のようにアタッチメントケーシング１１と本
体ケーシング４を差し込むように係合する方法に限るも
のではなく、スライド式に係合するものも含むものであ
る。

【００１３】また、アタッチメントケーシング１１の内
部には、超音波振動部１４が設けられている。この超音
波振動部１４は、アタッチメントケーシング１１内の中
間部に周回するように形成された支持部１５に支持され
ている。

【００１４】超音波振動部１４は、圧電体１６，１７を
接合させてなる超音波振動子１８と、超音波振動子１８
の後端面に接合された後部超音波ホーン１９と、超音波
振動子１８の前端面にフランジ部材２０を介して接合さ
れた所定長さ寸法の前部超音波ホーン２１とからなる。
これら後部超音波ホーン１９及び前部超音波ホーン２１
は、超音波振動子１８の前後に分割されているが、両方
を備えることにより超音波ホーンが構成されている。後
部超音波ホーン１９及び前部超音波ホーン２１は、超音
波振動子１８の振動を特定の周波数に変えたり、振動を
強くするために振動を伝え易い金属で形成されている。
また、前部超音波ホーン２１は、アタッチメントケーシ
ング１１の前端開口部１１Ａから極僅か前方へ突出する
ように設定されている。フランジ部材２０は、上記した
支持部１５に支持されている。

【００１５】なお、圧電体１６の後端面と接続端子１３
Ｂとは、配線２２で接続されている。また、圧電体１
６，１７の接合面と接続端子１３Ａとは、配線２３で接
続されている。このような圧電体１６，１７を接合して
なる超音波振動子１８は、所謂ランジュバン型の超音波
振動子を構成している。つまり、超音波振動部１４は、
圧電体１６，１７と超音波振動子１８及び後部超音波ホ
ーン１９で構成されているが、これら全体をボルト締め
ランジュバン型超音波振動子と呼ぶ。またさらに、この
超音波振動子１８と後部超音波ホーン１９に加えてさら
なるホーンなる金属部ならびに振動工具を付加しても何
ら問題はない。

【００１６】ここで、超音波振動部１４の一実施例であ
る構成例を説明する。本実施形態１の超音波振動部１
４、圧電体１６，１７として、ＰｂＺｒＯ_３とＰｂＴｉ
Ｏ_３との固溶体であるＰＺＴを主成分とする円柱状圧電
体（直径１５ｍｍ、固定するボルト穴の面積を除くと接
合面積は１４５．５ｍｍ^２で厚さ４ｍｍ）に厚さ方向に
分極処理をしたものを用い、アルミニウム製の後部超音
波ホーン１９及び前部超音波ホーン２１で構成された超
音波振動子（超音波振動部１４）を用いる。そして、素
子（圧電体）への入力または素子の駆動電力は、８Ｗ以
下に設定した。

【００１７】また、ホーン先端の面積（実際の汚れた布
と接触する部分）１０〜１４０ｍｍ ^２で望ましくは２０
〜８０ｍｍ^２を有する。ホーン及びケーシングの材質
は、アルミ、チタン、銅、亜鉛、鉄、などの金属類やジ
ュラルミン、ステンレスなどの合金類など、また、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチ
レン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、
ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリウレタンやその共重合体などの熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂などを使用することができる。このよ
うに、本実施形態１は、ホーンがアルミなどで、超音波
振動子がセラミックスなどからなり、両方をボルトで締
め付け、接合させることで超音波振動が得られる。この
ボルト締め付けには、適切なトルク、接合間の面精度が
必要とされるため、ユーザーには無理な作業であるた
め、アタッチメント部内に連接させることを要件とし
た。

【００１８】次に、本実施形態１において先端アタッチ
メント３に用いられる超音波振動部１４の典型的な例を
図３及び図４を用いて説明する。

【００１９】まず、図３は先端形状が円柱形状の超音波
振動部１４であり、前部超音波ホーン２１の先端面２１
Ａが円形に設定されている。この先端面２１Ａの径寸法
を適宜設定することにより、洗浄対象の面積や状態に適
した先端アタッチメント３とすることができる。このよ
うな先端面２１Ａが円形状の超音波振動部１４を備える
先端アタッチメント３では、例えば衣類などの狭い場所
の洗浄に適している。

【００２０】また、図４に示す超音波振動部１４は、前
部超音波ホーン２１の先端面２１Ｂが細長い矩形状であ
り、この幅寸法を適宜設定することにより例えば襟など
の比較的幅の広い部分の洗浄に適した先端アタッチメン
ト３とすることができる。

【００２１】本実施形態１においては、装置本体２と先
端アタッチメント３とを、本体ケーシング４の前端に形
成した係合溝部８と、アタッチメントケーシング１１の
後端に形成した係合突部１１Ｃとを係脱可能としたこと
により、装置本体２に先端アタッチメント３を結合した
状態での使用と、他の種類の先端アタッチメント３との
交換作業を容易に行うことが可能となる。

【００２２】以上、本実施形態の超音波洗浄装置１の構
成について説明したが、次にこの超音波洗浄装置１の操
作方法及び作用・動作について説明する。

【００２３】本実施形態１の超音波洗浄装置１を用いて
例えば衣類の洗浄を行う場合、衣類の洗浄を行う部分に
応じて先端アタッチメント３の交換を適宜行う。そし
て、超音波洗浄装置１の装置本体２を手で持ち、図示し
ないスイッチをオンにすることにより、超音波振動部１
４を駆動することができる。洗浄液に浸して洗浄液を含
ませた衣類を用意し、先端アタッチメント３の先端部分
を衣類の布面に当て、この先端部分を布面上で滑らせる
ことにより、前部超音波ホーン２１の先端面２１Ａ（２
１Ｂ）に確実且つ適切に接触させることができる。前部
超音波ホーン２１の先端面２１Ａ（２１Ｂ）での超音波
振動は、洗浄液を介して布面に伝搬して汚れを除去する
ことが可能となる。

【００２４】（実施形態２）図５は、本発明に係る超音
波洗浄装置の実施形態２に用いられる先端アタッチメン
ト３を示す説明図である。なお、この実施形態２におい
て上記実施形態１と同一機能を果たす部分には同一の符
号を付して説明する。

【００２５】本実施形態２における先端アタッチメント
３では、前部超音波ホーン２１の周面に溝部２１Ａを周
回するように形成し、アタッチメントケーシング１１の
内周面にこの溝部２１Ａに差し込まれるフランジ部１１
Ｄを形成している。なお、前部超音波ホーン２１におけ
る溝部２１Ａは、振動の節に当たる部分に形成されてい
る。このようにアタッチメントケーシング１１側のフラ
ンジ部１１Ｄで超音波振動部１４を支持することによ
り、アタッチメントケーシング１１側に振動伝達の少な
い構造としている。また、アタッチメントケーシング１
１の後端部の周縁には、装置本体２の本体ケーシング４
に係合する係合部１１Ｅを設けている。なお、装置本体
２には、係合部１１Ｅに係合する被係合部が用いられて
いる。また、本実施形態２における他の構成は、上記し
た実施形態１と同様である。

【００２６】（実施形態３）図６は、本発明に係る超音
波洗浄装置の実施形態３に用いられる先端アタッチメン
ト３を示す説明図である。この実施形態３においても上
記実施形態１と同一機能を果たす部分には同一の符号を
付して説明する。

【００２７】本実施形態３では、先端アタッチメント３
において、接続端子１３Ｂと超音波振動部１４とを接続
する配線２２の途中にコンデンサ２４を介在させてい
る。このコンデンサ２４を設けることにより、装置本体
２に先端アタッチメント３を装着したときに、電気的特
性が補償させるようになっている。このため、装置本体
２の汎用性を高め、複数の異なる種類の先端アタッチメ
ント３の装着を可能にしている。

【００２８】（実施形態４）図７は、本発明に係る超音
波洗浄装置の実施形態４を示す説明図である。この実施
形態４では、装置本体２側の前端部に端子挿入筒２５，
２６が突設されている。これら端子挿入筒２５，２６の
先端面には、ゴム製のパッキン２７、もしくは２８が設
けられている。図８は、装置本体２を先端面側から見た
正面図であり、パッキン２７、もしくは２８の配置状態
を示している。また、これら端子挿入筒２５，２６の内
奥には、接続端子１３Ａ，１３Ｂが接続される接点板２
９，３０が設けられると共に、接続端子１３Ａ，１３Ｂ
をこれら接点板２９，３０に圧接させるための案内バネ
部３１，３２が設けられている。

【００２９】一方、先端アタッチメント３におけるアタ
ッチメントケーシング１１の後端面には、端子挿入筒２
５，２６が挿入される凹部３３，３４が接続端子１３
Ａ，１３Ｂの基部を囲むように形成されている。

【００３０】本実施形態４における他の構成は、上記し
た実施形態１と略同様である。本実施形態４では、接続
端子１３Ａ，１３Ｂと端子挿入筒２５，２６とを互いに
嵌合することにより、電気的接続に接続されると共に、
装置本体２と先端アタッチメント３との結合が行われる
ようになっている。このため、装置本体２と先端アタッ
チメント３とをワンタッチで装着、離脱させることが可
能となり、先端アタッチメント３の交換作業を容易にす
ることができる。

【００３１】（実施形態５）図９は、本発明に係る超音
波洗浄装置の実施形態５を示す説明図である。本実施形
態５では、図９に示すように先端アタッチメント３の後
端面に接続端子１３Ｂが形成され、後端周面に接続端子
１３Ａが露呈するように設けられている。また、接続端
子１３Ａが露呈する後端部周面には、雄螺子１１Ｆが形
成されている。また、雄螺子１１Ｆには、ゴム製のパッ
キン３６が嵌合されており、装置本体２と先端アタッチ
メント３との間の水密性を高めている。なお、図示しな
いが、装置本体２の本体ケーシング４には、前記雄螺子
１１Ｆに螺合する雌螺子が形成されている。そして、接
続端子１３Ｂと超音波振動部１４とを接続する配線２２
には、振動吸収機能を有する緩衝用配線３５が介在され
ている。なお、緩衝用配線３５は、撓みをもつ銅など金
属板や電線でなる。このような実施形態５では、先端ア
タッチメント３において超音波振動部１４が駆動されて
も、振動が緩衝用配線３５で吸収されるため、配線２２
の負担を低減することができる。

【００３２】以上、実施形態について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形
態では、前部超音波ホーン２１の先端面２１Ａ，２１Ｂ
の形状として円形や長方形の例を述べたが、この他楕円
形、半球形などの各種形状のものを用いることが可能で
ある。

【００３３】また、装置本体は、超音波振動子と超音波
ホーンとが接合されてなる超音波振動部とその振動駆動
回路および電源からなる洗浄機に限るものではなく、例
えば駆動回路や電源の一部が外付けとなった形態におい
ても、実質的に本機能を有する形態のものは広く適用す
るものである。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１，２記載の発明によれば、超音波ホーンの先端形状の
異なる各種の先端アタッチメントを装置本体へ自在に装
着することができるため、交換または洗浄部位の条件に
応じて適切な先端アタッチメントを用いることができ
る。このため、小型で超音波洗浄の効果を十分発揮する
超音波洗浄装置を実現することができる。

【００３５】請求項３，４記載の発明によれば、先端ア
タッチメントを装置本体へ確実に接続させることがで
き、装着の操作性を良好にすることができる。

【００３６】請求項５，６記載の発明によれば、１Ｗ以
上８Ｗ以下の低消費電力で駆動でき、携帯性の高い家庭
用の超音波洗浄装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態１を示
す断面図である。

【図２】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態１の分
解状態を示す断面図である。

【図３】実施形態１の超音波ホーンの一例を示す説明図
である。

【図４】実施形態１の超音波ホーンの一例を示す説明図
である。

【図５】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態２の先
端アタッチメントを示す説明図である。

【図６】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態３の先
端アタッチメントを示す説明図である。

【図７】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態４の分
解状態を示す説明図である。

【図８】実施形態４の装置本体の先端側端面を示す正面
図である。

【図９】本発明に係る超音波洗浄装置の実施形態５にお
ける先端アタッチメントを示す説明図である。

【符号の説明】

１超音波洗浄装置２装置本体３先端アタッチメント４本体ケーシング７Ａ，７Ｂ端子コネクタ部（接続部）８係合溝部（係合部）９，１０配線１１アタッチメントケーシング１３Ａ，１３Ｂ接続端子１４超音波振動部１６，１７圧電体１８超音波振動子１９後部超音波ホーン２１前部超音波ホーン２１Ａ，２１Ｂ先端面２２，２３配線２４コンデンサ（補償用部品）２８，３６パッキン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山城高久栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者佐藤雅安栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内Ｆターム(参考） 3B155 AA02 BB15 BB18 CA11 CB03 CB18 HB22 5D107 AA03 BB11 CC04 CC10 FF01 FF08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置本体が超音波振動子と超音波ホーン
とが接合されてなる超音波振動部とその振動駆動回路お
よび電源とからなる洗浄機で、ホーンの先端部に被洗浄
物を接触させて被洗浄物の洗浄を行う超音波洗浄装置に
おいて、アタッチメントケーシング内に、超音波振動子に超音波
ホーンが連設されてなる超音波振動部が内蔵された先端
アタッチメントと、振動部駆動回路が内蔵され、且つ前記先端アタッチメン
トが着脱自在に装着される装置本体とから成り、前記先端アタッチメントを交換自在にしたことを特徴と
する超音波洗浄装置。
【請求項２】装置本体が超音波振動子と超音波ホーン
とが接合されてなる超音波振動部とその振動駆動回路お
よび電源とからなる洗浄機で、ホーンの先端部に被洗浄
物を接触させて被洗浄物の洗浄を行う超音波洗浄装置に
おいて、アタッチメントケーシング内に、超音波振動子に超音波
ホーンが連設されてなる超音波振動部が内蔵された先端
アタッチメントと、振動部駆動回路が内蔵され、且つ前記先端アタッチメン
トが着脱自在に装着される装置本体とから成り、前記超音波ホーンの先端形状及び先端面積が異なる複数
種類もしくは同一形状の先端アタッチメントが用意され
ていることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項３】前記先端アタッチメントと前記装置本体
との装着端面には、互いに接続される接続部が設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄装
置。
【請求項４】前記装着端面の一方の前記接続部は、該
装着端面より突設された接続端子であり、前記装着端面
の他方の前記接続部は、前記接続端子が挿入される端子
コネクタ部であることを特徴とする請求項３記載の超音
波洗浄装置。
【請求項５】前記超音波振動部は、圧電体を振動の主
駆動部としたボルト締めランジュバン型超音波振動子を
備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載さ
れた超音波洗浄装置。
【請求項６】前記超音波振動部の駆動電力が１Ｗ以上
８Ｗ以下であることを特徴とする請求項５記載の超音波
洗浄装置。