JP2005279604A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 細長い管状物を洗浄対象とするものであって、主に使用者への負担を可能な限り抑えるように図った超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】 吸込側排水管７の経路には内部の液体の静圧を検出する圧力センサー３２が設けられ、給水管６の経路には電磁弁３０が設けられている。ＣＰＵは、圧力センサー３２からの出力を受けて容器２内に貯留されている液体の液面高さを認知し、この認知結果に応じて電磁弁３０を開閉させるとともに、超音波振動子５を駆動／停止させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、理化学分野や医用分野等で広く用いられるメスピペットやホールピペット等のピペット、細長いガラス管といった管状物を洗浄するための超音波洗浄装置に関し、特に、サイホンの原理を利用して排水を行う超音波洗浄装置に関する。

従来より、サイホン排水方式の超音波洗浄装置は、格別な機構を設けなくても排水が簡単に行えることから、安価に製作でき、一般市場に多く出回っている（例えば、特許文献１参照）。その従来の構成の一例について、図６及び図７を参照しながら説明する。

従来の超音波洗浄装置では、本体キャビネット１が、ステンレス鋼板等で形成された上キャビネット１ａと、塗装された鉄板等で形成された下キャビネット１ｂとで画成されており、上キャビネット１ａ上には、鉛直方向に沿って筒状の容器２が取り付けられている。この容器２内には、上端の開口より、洗浄対象である管状物（不図示）、例えば使用済みのピペットが縦置きに収納された専用のバスケット３が収容される。バスケット３は、例えば、塩化ビニル等の筒体３ａより外形が構成され、この筒体３ａの下端部には、洗浄対象の管状物を支えつつ水等の液体の流通を可能にする金網３ｂが取り付けられ、その上端部には、取っ手３ｃが取り付けられている。

更に上キャビネット１ａ上には、振動板４が取り付けられていて、この振動板４の上面は容器２内に表出され容器２の底面となる。他方振動板４の下面には、超音波振動子５が接着固定されている。

また、この超音波洗浄装置には、容器２内に水を供給するための給水管６と、容器２内に貯留された水等の液体を外部へ排出するための互いにこの順に連結された吸込側排水管７、サイホン管８、及び吐出側排水管９と、を備えている。給水管６は、上キャビネット１ａの側面に固定された給水口１０に上流端が接続され、本体キャビネット１内で水平方向に延びた後上方に折れ曲がり、そのまま上キャビネット１ａの上面を貫通して本体キャビネット１の外部に表出し、容器２に対しての給水用に容器２の側面に形成された給水用開口１２にその下流端が接続されている。給水口１０には、水道の蛇口に接続されたホースが接続される。

他方、吸込側排水管７及び吐出側排水管９は、本体キャビネット１内に配設され、これらに連結されたサイホン管８は、上キャビネット１ａの上面より本体キャビネット１の外部に表出している。つまり、吸込側排水管７は、容器２からの排水用に振動板４に形成された排水用開口１３に上流端が接続され、本体キャビネット１内で垂下した後折れ曲がって水平方向に延び、再び上方に折れ曲がってその下流端がサイホン管８の上流端に連結されている。サイホン管８は、容器２の上端よりもやや低い位置に頂部を有するＵ字状のものであって、その下流端が吐出側排水管９の上流端に連結されている。吐出側排水管９は、本体キャビネット１内で上流端より垂下した後水平方向に折れ曲がり、上キャビネット１ａの側面に固定された排水口１１にその下流端が接続されている。排水口１１には、定められた排水場所に通じるホースが接続される。

また、容器２の下部には電極スイッチ１４が設けられていて、この電極スイッチ１４は、導線を介して、超音波振動子５を駆動する発振器に電気的に接続されている。この電極スイッチ１４は、容器２内に貯留されている液体の液面高さがその設置高さ以上である場合には、液体を媒体として電極スイッチ１４と振動板４との間に電流が流れることでＯＮされて、超音波振動子５を駆動させ、他方、容器２内の液体の液面高さがその設置高さ以下である場合には、電極スイッチ１４上に液体が存在しないため電流が流れずＯＦＦされて、超音波振動子５の駆動を停止させるものであって、超音波振動子５の不用意な損傷を防止する役割を果たす。容器２内に液体が少ない（極端には無い）状態のままで超音波振動子５を駆動し続けると、発振器に過大な負荷がかかり発振器が損傷するとともに、超音波振動子５の損傷にもつながってしまうからである。

ここで、容器２及びサイホン管８は、以下のようにして取り付けられている。先ず容器２については、容器２の下端にフランジ部２ａが形成されており、上キャビネット１ａ上に、振動板４、容器２のフランジ部２ａ、金属製のアングル１５を順に重ねつつ、これとは反対の上キャビネット１ａの内面に、金属製の補強板１６をあてがい、これらを貫通する貫通孔にアングル１５側から容器取付用ビス１７を挿入して、補強板１６側の容器取付用ナット１８と螺合させることで、容器２と共に振動板４、アングル１５及び補強板１６が一体的に上キャビネット１ａに対して締結されて取り付けられる。なお、各部材の間にはパッキン１９が積層され、これにより容器２内の液体の漏出が防止されている。

一方、サイホン管８については、上キャビネット１ａの内面側からサイホン管取付用ナット２０によって、吸込側排水管７及び吐出側排水管９に連結されて、上キャビネット１ａに対して取り付けられている。

このような超音波洗浄装置による洗浄手順とその動作について以下に説明する。容器２の上端開口より、容器２内に洗剤を投入するとともに、洗浄対象の管状物が収納されたバスケット３を挿入してセットし、容器２の上端開口を蓋２１で閉ざす。その後水道の蛇口を開け、これにより水（水道水）が給水管６に導入され給水用開口１２から容器２内に供給され始める。容器２内では、水と洗剤が混合されながら洗浄液となり、その液面高さが徐々に上昇して電極スイッチ１４を通過し、そのまま液面高さがバスケット３内の管状物を完全に浸漬させた状態になった段階で、水道の蛇口を閉じて水の供給を停止させる。その際、容器２内の洗浄液の水位レベルは、サイホン管８のＵ字状の頂部より少し低い液面高さまで上昇して停止する。

この状態から、上キャビネット１ａの前面に設けた主電源スイッチ２２を操作してＯＮすることにより、電極スイッチ１４は、貯留の洗浄液を媒体として電極スイッチ１４と振動板４との間に電流が流れてＯＮされているため、超音波振動子５から超音波振動が発振され、実質的な洗浄が始まる。超音波振動は振動板４を経て容器２内の洗浄液に伝播し、これにより、洗浄対象の管状物に付着した汚れが、超音波振動のエネルギーによる物理的な洗浄力と、洗剤による化学的な洗浄力の作用とで除去されていく。

所定の時間が経過した段階で、実質的な洗浄工程を終了すべく、水道の蛇口を再び開ける。容器２内では、給水用開口１２から水が供給され始め、液面高さが更に上昇していく。これに応じて、サイホン管８内でも液面高さが上昇し、これがサイホン管８の頂部を越えると、サイホンの原理で強制的な排水が始まる。つまり、容器２内では、給水用開口１２から水が供給され続けているものの、この給水量をはるかに超える排水量で、貯留の洗浄液が排水用開口１３から吸込側排水管７、サイホン管８、及び吐出側排水管９を通じて外部に排出されていき、液面高さが下降していく。

そして、容器２内の洗浄液の液面が電極スイッチ１４を通過すると、電極スイッチ１４上に洗浄液が存在しないようになるため、電極スイッチ１４がＯＦＦされ、これに応じて超音波振動子５の駆動が一時的に停止する。引き続き容器２内での液面高さが下降してゼロになると、吸込側排水管７及びサイホン管８内に流入する洗浄液に空気が混入し、これにより、サイホンの原理が機能しなくなって排水が停止する。これで実質的な洗浄工程が終了し、次のすすぎ工程に移行する。

すすぎ工程では、これを終了しようとするまで何ら操作することなく行われる。つまり、容器２内には給水用開口１２から水が供給され続けているため、容器２内での水の液面高さは、バスケット３内の管状物への完全な浸漬状態を通過してサイホン管８の頂部と同一高さまで上昇していき、これを超えると、洗浄工程での状況と同様にサイホンの原理が機能して、容器２内に貯留の水が排水用開口１３から吸込側排水管７等を通じて外部へ排出され、液面高さがゼロになるまで下降していく。その際、容器２内での液面が上昇中に電極スイッチ１４を通過すると、このＯＮに伴い超音波振動子５が駆動するため、水に浸漬状態の管状物へは効果的なすすぎ力が与えられ、他方、その液面が下降中に電極スイッチ１４を通過すると、このＯＦＦに伴い超音波振動子５の駆動が停止する。こういった動作が繰り返されることで、すすぎ工程が進行する。

そして、所望するすすぎ回数に至ると、サイホンの原理による排水中に水道の蛇口を閉じて、容器２内への水の供給を停止し、これにより容器２内での水の液面高さがそのままゼロになる。これで、管状物に対してのすすぎを含めた洗浄が完了する。
特開２０００−２６２９９４号公報（第２頁左欄）

しかし、上記した従来の超音波洗浄装置では、根本的には使用者の手動操作に頼る面が多く、特に、実質的な洗浄工程における初段階と終了段階、及びすすぎ工程の終了段階において、容器２内への水の供給／停止のために、水道の蛇口を開閉する必要がある。そのため使用者は、洗浄中に、超音波洗浄装置の近辺からほとんど離れることができないという問題がある。仮に、使用者が超音波洗浄装置から完全に離れ、実質的な洗浄工程における終了段階での蛇口の開栓が遅れると、この間は超音波振動子５が駆動され続け、また、すすぎ工程の終了段階での蛇口の閉栓が遅れると、その間は延々にすすぎが進行してその回数が増えるため、必要以上に電力や水が浪費されてしまうし、洗浄後の管状物の清浄度合いが洗浄のたびにばらついてしまうことになる。

また、近年、特に病院内で使用される超音波洗浄装置には、すすぎに用いる水として、水道水に代えて蒸留水やイオン交換水等の純水を適用することが強く望まれる。水道水には、カルキ等の不純物が含まれているため、洗浄後の管状物にその不純物が残留してしまうおそれが多分にあるからである。ところが、従来の超音波洗浄装置では、超音波振動子５の駆動／停止が電極スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦで行われるわけであるが、水道水よりもはるかに導電率の低い純水を用いた場合、すすぎの際、電極スイッチ１４の電極間に純水が存在していたとしても微弱な電流しか流れないことから、電極スイッチ１４の誤動作が生じ、超音波振動子５の駆動／停止が適正に行われない。従って、従来の超音波洗浄装置にそのまま純水を用いるには、甚だ不安が残る。

また、洗浄終了後においては、吸込側排水管７やサイホン管８内に、排出され切れない水が残留しているが、その後長期に超音波洗浄装置を使用しない場合、その残留水に雑菌等が繁殖してしまうため、衛生上で問題がある。

また、容器２やサイホン管８については、通常、外部から内部を目視できるように透明な樹脂製であるが、使用上で誤ってぶつけた拍子に破損や亀裂が生じることが多々ある。特に容器２については、洗浄の際に超音波振動のエネルギーが頻繁に与えられることから、長期間の使用に伴い、その表面が劣化して荒れ、内部の目視が困難になる。このような事態が生じると、容器２やサイホン管８を新品に交換するわけであるが、従来の超音波洗浄装置では、容器２の交換に際しては、容器取付用ナット１８や補強板１６が本体キャビネット１内に脱落しないように容器取付用ビス１７を外して分解する必要があり、他方サイホン管８の交換に際しては、本体キャビネット１の内面側からサイホン管取付用ナット２０を外す必要があるため、先ず上キャビネット１ａと下キャビネット１ｂとを完全に分離させなければならない。従って、容器２やサイホン管８の交換には、煩雑な作業を強いられるという問題がある。

また、容器２の底面となる振動板４の上面には、使用とともに汚れが堆積していくため、その上面の定期的な清掃が必要となるが、そもそも容器２の形状は細長い管状物の洗浄に適した高さのある筒状であることから、容器２が本体キャビネット１に取り付けられたままでは、振動板４の上面の清掃は極めて困難である。そのため、清掃の際には、容器２を本体キャビネット１から取り外すことになるが、そうすると上記した容器２の交換作業と同様の煩雑な作業は避けることができない。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、細長い管状物を洗浄対象とするものであって、主に使用者への負担を可能な限り抑えるように図った超音波洗浄装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、本体キャビネット上に取り付けられ洗浄対象である細長い管状物を収容する鉛直方向に沿って筒状の容器と、本体キャビネット上に取り付けられ上面が容器内に表出されるとともに下面に超音波振動子を有する振動板と、容器内に水を供給するための給水管と、容器内に貯留された液体を外部へ排出するための互いにこの順に連結された吸込側排水管、サイホン管、及び吐出側排水管と、を備えた超音波洗浄装置において、吸込側排水管及び吐出側排水管が本体キャビネット内に配設されるとともに、振動板に形成された排水用開口に吸込側排水管の上流端が接続されたものであって、吸込側排水管の経路には内部の液体の静圧を検出する圧力センサーが設けられ、給水管の経路には電磁弁が設けられており、圧力センサーからの出力を受けて容器内に貯留されている液体の液面高さを認知し、この認知結果に応じて電磁弁を開閉させるとともに、超音波振動子を駆動／停止させる制御部を備える。

これにより、洗浄中は、制御部が容器内に貯留の液体の液面高さを監視しながら、適正なタイミングで容器内への水の供給／停止や、超音波振動子の駆動／停止を行うため、一連の洗浄過程で使用者が操作に直接携わることはないし、適量の電力や水の消費で、洗浄後の清浄度合いの安定した洗浄が自動で行える。しかも、容器内での液面高さを認知するために圧力センサーで検出される液体の静圧には液体の導電率の高低は影響しないことから、容器内に供給される水としては、水道水に限らず純水も適用することが可能である。

また、洗浄終了後において、吸込側排水管やサイホン管内で液体が残留するのを防止する観点から、前記吸込側排水管から分岐して前記吐出側排水管に接続されたバイパス管が前記本体キャビネット内に配設されており、このバイパス管の経路には洗浄終了後に開かれるバルブが設けられていることが好ましい。

また、容器の交換作業や振動板の上面の洗浄作業を容易化する目的で、前記給水管が前記本体キャビネット内に配設されるとともに、前記振動板に形成された給水用開口に前記給水管の下流端が接続されており、前記容器は、下端に形成されたフランジ部が本体キャビネットの上面に対し、本体キャビネット側に固定の雌ネジとこの雌ネジに螺合するビスで締結されることで取り付けられていることが好ましい。

また、サイホン管の交換作業を容易化する目的で、前記サイホン管は、前記本体キャビネットの外部に配設され、外部からの操作が可能なジョイントを介して前記吸込側排水管の下流端と前記吐出側排水管の上流端とに連結されていることが好ましい。

本発明の超音波洗浄装置によれば、一連の洗浄過程で使用者が操作に直接携わることはないし、適量の電力や水の消費で、洗浄後の清浄度合いの安定した洗浄が自動で行えるため、使用者への負担を抑えることができる。

以下に、本発明の超音波洗浄装置の一実施形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の外観を示す斜視図、図２はその超音波洗浄装置の内部構造を示す断面図、図３はその超音波洗浄装置におけるデジタルスイッチの一例を示す図、図４はその超音波洗浄装置における洗浄過程を示すタイミングチャートである。なお、これらの図中で図６及び図７と同じ名称の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１及び図２に示すように、給水管６は、本体キャビネット１内に配設されている。ここで給水管６は、上キャビネット１ａの側面に固定された給水口１０に上流端が接続され、本体キャビネット１内で水平方向に延びた後上方に折れ曲がり、そのまま容器２に対しての給水用に振動板４に形成された給水用開口１２にその下流端が接続されている。この給水管６の経路には電磁弁３０が設けられており、この電磁弁３０は、不図示のＣＰＵに導線を介して電気的に接続され、そのＣＰＵからの指令で開閉するようになっている。

吸込側排水管７には、排水用開口１３より垂下した部分から分岐して水平方向に延びる細管３１が接続されていて、この細管３１の先端は、圧力センサー３２で封止されている。細管３１内には、容器２内に貯留の液体（洗浄液や水）の一部が流入して充満するようになるため、この充満の液体を通じて容器２内の液体の静圧が圧力センサー３２によって検出される。圧力センサー３２は、上記のＣＰＵに導線を介して電気的に接続されており、圧力センサー３２からの出力はそのＣＰＵへ送出されるようになっている。

本体キャビネット１内には、吸込側排水管７から分岐して吐出側排水管９に接続されたバイパス管３３が配設されている。このバイパス管３３は、吸込側排水管７における最も低い部分と、吐出側排水管９における排水口１１の近傍部分とを接続するものであり、洗浄終了後に吸込側排水管７やサイホン管８内に不用意に残留する液体が、そのバイパス管３３を経て自然と外部へ排出されるようになっている。

但し、バイパス管３３の経路にはバルブ３４が設けられ、このバルブ３４を開閉する際に操作されるコック３４ａが上キャビネット１ａの側面から突出しており、特に洗浄中はサイホンの原理による排水機能を確保させるべくコック３４ａを操作してバルブ３４を閉じ、洗浄終了後においてのみバルブ３４を開くようにする。これにより、洗浄終了後において、吸込側排水管７やサイホン管８内で残留している水を意図的に外部に排出できるため、その後長期に超音波洗浄装置を使用しない場合に衛生的である。

また、上キャビネット１ａの前面には、洗浄工程の時間を設定するための機械式のダイヤルつまみ３５、及びこれに隣接して、すすぎ回数を設定・表示するためのデジタルスイッチ３６が設けられている。これらのダイヤルつまみ３５、デジタルスイッチ３６も、上記のＣＰＵに導線を介して電気的に接続されている。ここでのダイヤルつまみ３５は、操作されると同時に、超音波洗浄装置そのものの作動開始の信号もＣＰＵへ発するものである。またデジタルスイッチ３６は、図３に示すように、２つの押込みボタン３６ａ、３６ｂと、この押込みボタン３６ａ、３６ｂの押込みに連動して機械的に数字（すすぎ回数）が増減する表示部３６ｃを有している。使用者による押込みボタン３６ａ、３６ｂの操作で所望のすすぎ回数が設定され、この数字は超音波洗浄装置の作動中ＣＰＵからの指令で１つずつ減らされていく。

また、本実施形態では、従来の超音波洗浄装置にあった電極スイッチ１４は設けておらず、超音波振動子５を駆動する発振器は、上記のＣＰＵに導線を介して電気的に接続されている。

ここで、容器２及びサイホン管８は、以下のようにして取り付けられている。先ず容器２については、容器２の下端にフランジ部２ａが形成されており、上キャビネット１ａ上に、振動板４、金属製の中間板３７、容器２のフランジ部２ａ、金属製のアングル１５を順に重ねつつ、これとは反対の上キャビネット１ａの内面に、金属製の補強板１６をあてがい、これらを貫通する貫通孔にアングル１５側から容器取付用ビス１７を挿入して、補強板１６側の容器取付用ナット１８と螺合させることで、容器２と共に振動板４、アングル１５及び補強板１６が一体的に上キャビネット１ａに対して締結されて取り付けられる。但し、これに先立ち、容器２のフランジ部２ａ及びアングル１５は取り外した状態で、中間板３７、振動板４、上キャビネット１ａ、及び補強板１６を貫通する貫通孔（上記の容器取付用ビス１７が挿入される貫通孔とは異なる）に中間板３７側から振動板取付用ビス３８を挿入して、補強板１６側の振動板取付用ナット３９と螺合させることで、振動板４と共に中間板３７及び補強板１６が先ず一体的に上キャビネット１ａに対して締結されて取り付けられる。

そして、容器取付用ナット１８の周縁を補強板１６に溶接して固定している（図２中で溶接部を符号Ｗで図示）。但し、他方の振動板取付用ナット３９は溶接固定しない。

このようにして容器２が本体キャビネット１に対して取り付けられていれば、容器２の交換や振動板４の上面の清掃の際に、上キャビネット１ａと下キャビネット１ｂとを分離させなくとも、本体キャビネット１の外部から容器取付用ビス１７を外すことで、本体キャビネット１から容器２を取り外すことができるため、それらの作業が容易になる。

一方、サイホン管８については、サイホン管取付用ジョイント４０によって、吸込側排水管７及び吐出側排水管９に連結されて、上キャビネット１ａに対して取り付けられている。サイホン管取付用ジョイント４０は、本体キャビネット１の外部から捩り込み操作することで相互の各管を連結し、捩り戻し操作することで各管の連結を解くものである。

このようにしてサイホン管８が本体キャビネット１に対して取り付けられていれば、サイホン管８の交換の際に、上キャビネット１ａと下キャビネット１ｂとを分離させなくとも、本体キャビネット１の外部からサイホン管取付用ジョイント４０を捩り戻すことで、本体キャビネット１からサイホン管８を取り外すことができるため、その作業が容易になる。

このような超音波洗浄装置による洗浄手順とその動作について、図４を参照しながら、以下に説明する。先ず準備段階として、水道の蛇口に接続されたホースを給水口１０に接続し、定められた排水場所に通じるホースを排水口１１に接続する。コック３４ａを念のために操作し、バイパス管３３の経路のバルブ３４が閉じていることを確認する。その後、上キャビネット１ａの前面に設けた主電源スイッチ２２を操作してＯＮにする。なおこの時点では、ダイヤルつまみ３５を操作していないため、超音波洗浄装置はまだ作動しない。そして、デジタルスイッチ３６を操作してすすぎ回数を設定する。本実施形態では、すすぎ回数を３回として設定し、この回数「３」がデジタルスイッチ３６上に表示される。容器２の上端開口より、容器２内に洗剤を投入するとともに、洗浄対象の管状物が収納されたバスケット３を挿入してセットし、容器２の上端開口を蓋２１で閉ざす。

こうした準備が整った段階で、水道の蛇口を開け、ダイヤルつまみ３５を操作して洗浄工程に要す時間を設定する。これにより、超音波洗浄装置の作動が開始されて、ＣＰＵではダイヤルつまみ３５による設定時間がカウントされ始めるとともに、ＣＰＵからの指令で電磁弁３０が開き、水（水道水）が給水管６に導入され給水用開口１２から容器２内に供給され始める（図４中の符号Ｔ０参照）。容器２内では、水と洗剤が混合されながら洗浄液となり、その液面高さが徐々に上昇していく。その際、容器２内の洗浄液の一部は、排水用開口１３から吸込側排水管７を経てサイホン管８内に流入し、サイホン管８内において、容器２内の液面高さと同一の液面高さまで上昇していく。これと併せて、細管３１内には液体が流入して充満し、この充満の液体を通じて容器２内の液体の静圧が圧力センサー３２によって検出され始め、その出力がＣＰＵに送出される。ＣＰＵは、圧力センサー３２からの出力を随時受け取り、この出力に基づいて容器２内での液面高さを認知する。

容器２内での液面高さがＨ１（図４中の一点鎖線参照）、例えば１６ｃｍになると、ＣＰＵからの指令で超音波振動子５が駆動されて超音波振動が発振され、超音波による洗浄が始まる（図４中の符号Ｔ１参照）。そのまま液面高さがバスケット３内の管状物を完全に浸漬させた状態になった段階であるＨ２（図４中の点線参照）、例えば５０ｃｍになると、ＣＰＵからの指令で電磁弁３０が閉じ、水の供給が停止される（図４中の符号Ｔ２参照）。このとき、サイホン管８内での液面高さは、容器２内の液面高さと同一の高さで停止する。

この状態で、超音波振動子５からの超音波振動は振動板４を経て容器２内の洗浄液に伝播し、これにより、洗浄対象の管状物に付着した汚れが、超音波振動のエネルギーによる物理的な洗浄力と、洗剤による化学的な洗浄力の作用とで除去されていく。なお、この洗浄中の洗浄液は、超音波振動の振動エネルギーで徐々に加熱されることから、化学的な洗浄力の作用が益々向上する。

ダイヤルつまみ３５による設定時間が経過すると、実質的な洗浄工程を終了すべく、ＣＰＵからの指令で電磁弁３０が開く（図４中の符号Ｔ３参照）。容器２内では、給水用開口１２から水が供給され始め、液面高さが更に上昇していく。これに応じて、サイホン管８内でも液面高さが上昇し、これがサイホン管８の頂部に対応するＨ３（図４中の二点鎖線参照）、例えば６０ｃｍを越えると、サイホンの原理で強制的な排水が始まる。つまり、容器２内では、給水用開口１２から水が供給され続けているものの、この給水量をはるかに超える排水量で、貯留の洗浄液が排水用開口１３から吸込側排水管７、サイホン管８、及び吐出側排水管９を通じて外部に排出されていき、液面高さが下降していく。

そして、容器２内の洗浄液の液面がＨ２（図４中の符号Ｔ４参照）を通過して、Ｈ１になると、ＣＰＵからの指令で超音波振動子５の駆動が一時的に停止され（図４中の符号Ｔ５参照）、超音波による洗浄を終える。引き続き容器２内での液面高さが下降してゼロになると、吸込側排水管７及びサイホン管８内に流入する洗浄液に空気が混入し、これにより、サイホンの原理が機能しなくなって排水が停止する。これで実質的な洗浄工程が終了し、次のすすぎ工程に移行する。

すすぎ工程では、容器２内には給水用開口１２から水が供給され続けているため、容器２内での水の液面高さは、Ｈ１、Ｈ２を通過してＨ３まで上昇していき、これを超えると、洗浄工程での状況と同様にサイホンの原理が機能して、容器２内に貯留の水が排水用開口１３から吸込側排水管７等を通じて外部へ排出され、液面高さがゼロになるまで下降していく。その際、容器２内での液面が上昇中にＨ１を通過すると、ＣＰＵからの指令で超音波振動子５が駆動されて（図４中の符号Ｔ６参照）、水に浸漬状態の管状物へは効果的なすすぎ力が与えられ、他方、その液面が下降中にＨ１を通過すると、ＣＰＵからの指令で超音波振動子５の駆動が停止される（図４中の符号Ｔ８参照）。また、容器２内での液面が下降中にＨ２を通過すると、ＣＰＵからの指令により、デジタルスイッチ３６上のすすぎ回数の表示が１つ減らされて「２」にされる。こういった動作が、２回目（図４中の符号Ｔ９〜Ｔ１１参照）、３回目（図４中の符号Ｔ１２〜Ｔ１４参照）と繰り返されることで、すすぎ工程が進行する。

そして、設定された所望のすすぎ回数である３回目のすすぎに至った段階で、容器２内での液面が下降中にＨ２を通過すると、ＣＰＵからの指令により、デジタルスイッチ３６上のすすぎ回数の表示が１つ減らされて「０（ゼロ）」にされるとともに、電磁弁３０が閉じ、水の供給が停止される（図４中の符号Ｔ１３参照）。更に、その液面が下降中にＨ１を通過すると、ＣＰＵからの指令により、超音波振動子５の駆動が停止されるとともに、内蔵の電子ブザーが鳴り（図４中の符号Ｔ１４参照）、そのまま容器２内での水の液面高さがゼロになる（図４中の符号Ｔ１５参照）。これで、管状物に対してのすすぎを含めた洗浄が完了する。

このように、本実施形態の超音波洗浄装置によれば、洗浄中は、制御部となるＣＰＵが容器２内に貯留の液体の液面高さを監視しながら、適正なタイミングで、容器２内への水の供給／停止を司る電磁弁３０の開閉や、超音波振動子５の駆動／停止を行うため、一連の洗浄過程で使用者が操作に直接携わることはないし、適量の電力や水の消費で、洗浄後の清浄度合いの安定した洗浄が自動で行える。従って、容器２やサイホン管８の交換作業、振動板４の上面の洗浄作業の容易化と相俟って、使用者への負担を抑えることができる超音波洗浄装置になると言える。

なお、図５に示すように、主電源スイッチ２２、ダイヤルつまみ３５、及びデジタルスイッチ３６に代えて、これらの機能を一体的に有するメンブレンスイッチ（電気）式の操作パネル４０を搭載しても構わない。この操作パネル４０は、主電源ボタン４１、洗浄時間設定／表示部４２、すすぎ回数設定／表示部４３、及び運転／停止ボタン４４を備える。主電源ボタン４１は、主電源スイッチ２２と同様に機能する。運転／停止ボタン４４は、ダイヤルつまみ３５における超音波洗浄装置の作動開始と、非常時の作動停止と司る機能を果たす。

洗浄時間設定／表示部４２は、ダイヤルつまみ３５と同様の機能を果たすものであって、２つの設定ボタン４２ａ、４２ｂと、この設定ボタン４２ａ、４２ｂの操作に連動して洗浄時間をデジタル表示（最大９９分の表示）する表示部４２ｃを有している。使用者による設定ボタン４２ａ、４２ｂの操作で所望の時間が設定され、この表示時間は超音波洗浄装置の作動時間の経過に従って減らされていく。すすぎ回数設定／表示部４３は、デジタルスイッチ３６と同様の機能を果たすものであって、２つの設定ボタン４３ａ、４３ｂと、この設定ボタン４３ａ、４３ｂの操作に連動して洗浄回数を点灯のレベルメータ表示（最大６回の表示）する表示部４３ｃを有している。使用者による設定ボタン４３ａ、４３ｂの操作で所望のすすぎ回数が設定され、このすすぎ回数は超音波洗浄装置でのすすぎ工程の経過に従って１つずつ減らされていく。

このようにすれば、主電源スイッチ２２、ダイヤルつまみ３５、及びデジタルスイッチ３６を個々の部品として調達することなく、一体的な操作パネル４０を準備すれば足りることから、コスト削減に対して有効である。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、容器２内での液面高さを認知するために圧力センサー３２で検出される液体の静圧には液体の導電率の高低は影響しないことから、容器２内に供給される水としては、水道水に限らず純水も適用することが可能である。この場合、給水口１０に接続したホースの接続先を純水タンクの蛇口にすることで足りる。また、本体キャビネット１に対しての容器２の取り付け構造に関しては、外部から挿入した容器取付用ビス１７により、容器２と共に振動板４、アングル１５及び補強板１６が一体的に上キャビネット１ａに対して締結される限り、溶接固定の容器取付用ナット１８に代え、補強板１６そのものにタッピング加工等で雌ネジを切り、この雌ネジに容器取付用ビス１７を螺合させることで締結しても構わない。

本発明は、細長い管状物を洗浄対象とし、サイホンの原理を利用して排水を行う超音波洗浄装置に有用である。

本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態の超音波洗浄装置におけるデジタルスイッチの一例を示す図である。 本発明の一実施形態の超音波洗浄装置における洗浄過程を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の変形例としての操作パネルを示す図である。 従来の超音波洗浄装置の外観を示す斜視図である。 従来の超音波洗浄装置の内部構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 本体キャビネット
１ａ 上キャビネット
１ｂ 下キャビネット
２ 容器
３ バスケット
４ 振動板
５ 超音波振動子
６ 給水管
７ 吸込側排水管
８ サイホン管
９ 吐出側排水管
１０ 給水口
１１ 排水口
１２ 給水用開口
１３ 排水用開口
１５ アングル
１６ 補強板
１７ 容器取付用ビス
１８ 容器取付用ナット
２２ 主電源スイッチ
３０ 電磁弁
３１ 細管
３２ 圧力センサー
３３ バイパス管
３４ バルブ
３４ａ コック
３５ ダイヤルつまみ
３６ デジタルスイッチ
３７ 中間板
３８ 振動板取付用ビス
３９ 振動板取付用ナット
４０ サイホン管取付用ジョイント

Claims (4)

1. 本体キャビネット上に取り付けられ洗浄対象である細長い管状物を収容する鉛直方向に沿って筒状の容器と、本体キャビネット上に取り付けられ上面が容器内に表出されるとともに下面に超音波振動子を有する振動板と、容器内に水を供給するための給水管と、容器内に貯留された液体を外部へ排出するための互いにこの順に連結された吸込側排水管、サイホン管、及び吐出側排水管と、を備えた超音波洗浄装置において、
   吸込側排水管及び吐出側排水管が本体キャビネット内に配設されるとともに、振動板に形成された排水用開口に吸込側排水管の上流端が接続されたものであって、
   吸込側排水管の経路には内部の液体の静圧を検出する圧力センサーが設けられ、給水管の経路には電磁弁が設けられており、圧力センサーからの出力を受けて容器内に貯留されている液体の液面高さを認知し、この認知結果に応じて電磁弁を開閉させるとともに、超音波振動子を駆動／停止させる制御部を備えることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記吸込側排水管から分岐して前記吐出側排水管に接続されたバイパス管が前記本体キャビネット内に配設されており、このバイパス管の経路には洗浄終了後に開かれるバルブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記給水管が前記本体キャビネット内に配設されるとともに、前記振動板に形成された給水用開口に前記給水管の下流端が接続されており、前記容器は、下端に形成されたフランジ部が本体キャビネットの上面に対し、本体キャビネット側に固定の雌ネジとこの雌ネジに螺合するビスで締結されることで取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記サイホン管は、前記本体キャビネットの外部に配設され、外部からの操作が可能なジョイントを介して前記吸込側排水管の下流端と前記吐出側排水管の上流端とに連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波洗浄装置。

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