JP2022544343A - 携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置は、近位端部および遠位端部を画定する略細長本体と、電源と、電源によって給電される超音波トランスデューサとを有し、遠位端は、使用中、基部が水中にある時に周囲の水を攪拌するために超音波トランスデューサを露出させる。プロペラを備えるプロペラ装置は、超音波トランスデューサ全体に水を押し出してよい。洗浄時、装置は、たとえば塵、汚物、油、顔料、細菌などの表面汚染の改善された洗浄および除去のために、遠位端が水中にある状態で保持され得る。装置は、洗浄中のハンズフリー超音波適用のために、容器の底に基部で直立してよい。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、家庭用品の改善された洗浄のために用いられ得る携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置に関する。

本明細書において、カトラリーや陶磁器類、宝飾類などを含む様々な家庭洗浄用途のために、超音波（通常、２０～４０ｋＨｚ）を用いて流体を攪拌する携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置が提供される。

この装置は、近位端部および遠位端部を画定する略細長本体と、内部の再充電可能電源と、電源によって給電される超音波トランスデューサ（たとえば２０～４０ｋＨｚで動作する圧電トランスデューサなど）とを備える。遠位端部は、基部が水中にある時に周囲の水を攪拌するために超音波トランスデューサを露出させる。

この装置は、（たとえばキッチンシンクなどの）容器の液体に圧力波を生成し、５，０００Ｋの温度および１３５ＭＰａの圧力を超過し得るが、表面の汚物や汚染を洗浄および除去するに留まる程度に小さい、高エネルギで崩壊するマイクロキャビテーションバブルを誘発する。

細長本体は、使用中、近位端で杖のように把持され得る。また、本体は、ハンズフリー動作のために、水中にある時に基部で直立し得る。

基部は、内部が開いてプロペラを取り囲んでよく、プロペラは、その上に位置する超音波トランスデューサ全体に水が取り込まれるように回転する。基部は、水がプロペラの上を流れ、そこから水および超音波が径方向に伝搬することを可能にし得る。

超音波トランスデューサは、プロペラ軸を包囲してよく、表面接触面積が最大になるように環状であってよい。また、この構成により、超音波トランスデューサが水容器の床面から持ち上げられ得るので、十分な超音波伝搬が可能である。

この装置は更に、溶解性洗剤タブレットを保持するための取外し式洗剤トレイを備えてよい。

基部は、開口側面取水口を画定してよく、装置が基部で自立している時、これを介して水がプロペラに流れてよい。

このように、たとえば、キッチンカトラリーや陶磁器類を洗浄する際、この装置は、たとえば塵、汚物、油、顔料、細菌などの表面汚染の改善された洗浄および除去のために、遠位端部が水中にある状態で保持され得る。この装置は、洗浄中にハンズフリーで超音波を適用するために、シンクの底に基部で直立してよい。

この装置は、装置の洗浄動作モードを制御するための制御インタフェースを備えてよい。たとえば、異なる種類の物品または表面汚染のために異なる動作モードが提供されてよく、コントローラは、超音波トランスデューサの動作周波数を調節する。たとえば、コントローラ動作モードは、カトラリーおよび陶磁器類、または衣類の洗浄のために設定され得る。また、コントローラの動作モードは、塵、ワックス、グリース、ワインの染みなどを洗浄するために設定され得る。

この装置は、超音波トランスデューサの動作、周波数、および持続時間の少なくとも１つを制御するために水浸および／または水温を検出するための様々なセンサを備えてよい。

本発明の他の態様も開示される。

他の任意の形態が本発明の範囲内に収まり得るが、本開示の好適な実施形態が、添付図面を参照して単に例として説明される。

実施形態に係る携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置の正面斜視図を示す。 実施形態に係る装置のための制御システムを示す。 実施形態に係る装置の基部の内部立面図を示す。 装置の基部の下面斜視図を示す。 装置の取外し式洗剤トレイの側面斜視図を示す。 アタッチメントを備える装置の背面斜視図を示す。 追加の実施形態に係る、追加のアタッチメントを備える装置の背面斜視図を示す。

携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置１００は、近位端部１０２および遠位端部１０３を画定する略細長本体１０１を備える。装置１００は、一般に、近位端部１０２を杖のように把持し易いサイズおよび形状であり、遠位端部１０３は、たとえばシンクなどの水容器内で、その中の様々な種類の物品の改善された洗浄のために、水中に沈められた状態で保持され得る。本体１０１は、ハンズフリー動作のために直立するように設計され得る。

図２は、本体１０１内に位置する装置１００の制御システム１０４を示す。

装置１００は、遠位端部１０３が水中にある時に周囲の水を攪拌するために遠位端部１０３に露出された超音波トランスデューサ１０５を備える。制御システム１０４は、超音波トランスデューサ１０５を動作可能に制御するコントローラ１０６を備えてよい。コントローラ１０６は、本明細書で説明するような装置１００の動作可能な制御のためにファームウェアを実行するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）マイクロコントローラの形式をとってよい。

超音波トランスデューサ１０５は、圧電性であってよい。また、超音波トランスデューサ１０５は、２０～４０ｋＨｚで動作してよい。更に詳しく後述する実施形態において、コントローラ１０６は、洗浄動作モードに依存して超音波トランスデューサ１０５の動作周波数を調節してよい。

装置１００は、内部再充電可能バッテリ源１２６からコントローラ１０６および超音波トランスデューサ１０５に給電する電源１２５を備えてよい。装置１００は、再充電可能バッテリ源１２６を再充電するための電荷接点１２７を備えてよい。あるいは、装置は、誘導結合を介して再充電してよい。装置１００は、不使用時に装置１００を保持するためのアタッチメント１２８を備えてよい。

この点に関して、コントローラ１０６は、超音波トランスデューサ１０５を制御するアクチュエータ１０７を備えてよい。

好適な実施形態において、装置１００は更に、超音波装置１０５全体に水を押し出すプロペラ装置１０９を備える。図３を参照すると、プロペラ装置１０９は、軸１１３によってプロペラ１１１を回転させる電動モータ１１２を備えてよい。プロペラ装置１０９は、アクチュエータ１０７によって制御されてもよい。

図３を参照すると、装置１００の遠位端部１０３は、プロペラ１１１を取り囲む内部が開いた基部１０８を備えてよい。プロペラ装置１１９の軸１１３は、本体１０１の長手方向軸１１０に沿って配置され得る。

プロペラ１１１は、ケージ１２４に包囲され得る。

超音波トランスデューサ１０５は、図３に示すように、プロペラ１１１が遠位にある水を引き寄せ、本体１０１の細長軸１１０と略平行方向に水を超音波トランスデューサ１０５に押し付けるように、プロペラ１１１に対して近位に（すなわち、より近位端部１０２に近い方、または上に）位置し得る。図３にも示すように、超音波装置１０５は、軸１１３の周囲に位置してよい。実施形態において、超音波装置１０５は、基部１０８内の表面積が最大になるように環状である。

基部１０８は、好適には、図示するように水および超音波が径方向に分散／伝搬し得るように、水がプロペラ１０９の上を流れることを可能にする。

この点に関して、基部１０８は、プロペラ１０９に対し近位（すなわち上）にある一連の周囲ポートを備えてよく、これを通って水が流出する。代替実施形態において、基部１０８の全体または一部は、メッシュ（たとえばステンレス鋼メッシュなどの）を備えてよく、これを通って水が流れ得る。

基部１０８は、下面１１４を画定してよく、装置１００は、ハンズフリー動作のために、図１に示すように下面で表面上に垂直に立つ。

また、基部１０８は、側面取水口１１５を画定してよく、これを介して、プロペラ１１１によって基部１０８内に水が引き込まれ得る。図示される実施形態において、基部１０８は略円錐台形であり、対向する２つの側面取水口１１５を備える。

基部１０８は更に、洗剤を保持および投与するための洗剤ディスペンサ１１６を備えてよい。図５を参照すると、洗剤ディスペンサ１１６は、内部に洗剤を充填するために本体１０１の側面から引き出され得るトレイ１１７を備えてよい。好適には、トレイ１１７は、徐々に溶解する溶解性洗剤タブレットを保持する。トレイ１１７は、水が通過し得る一連の開口部を備えてよい。

図３に示すように、洗剤ディスペンサ１１６は、プロペラ１１１による超音波トランスデューサ１０５への水推力の流れに洗剤を投与するために、プロペラ１１１と超音波装置１０５との間に位置してよい。

トレイ１１７は、洗剤が補充を要する時を決定および表示するために、コントローラ１０６がトレイ１１７の開閉を検出することができるようにコントローラ１０６に動作可能に結合された、たとえば電気接点スイッチなどのトレイインタフェースを備えてよい。たとえば、タイマ１０６は、トレイ１１７の開放から一定期間にわたり装置１００が動作している時に表示を提供するために、トレイ１１７の開放からの動作時間を記録してよい。実施形態において、コントローラ１０６は、プロペラ１１１の回転速度に依存してタイミング計算を調節してよく、プロペラ１１６の平均回転速度が大きいほど洗剤の消耗は大きいので、より迅速な補充が必要である。

代替実施形態において、装置１００は液体洗剤を投与してよく、本体１０１は、液体洗剤貯蔵器（不図示）を内部に隠しており、液体洗剤貯蔵器から基部１０８に通じる導管を備える。

図２を参照すると、装置１００は、インタフェースコントローラ１１９によって制御される制御インタフェース１１８を備えてよい。図１を参照すると、制御インタフェース１１８は、一連のプッシュボタンおよび／または表示器を備えてよい。

図示される実施形態において、制御インタフェース１１８は、装置１００の洗浄動作モードを示す洗浄動作モード表示器１１９を備える。上述されているように、洗浄動作モードは、洗浄されている様々な種類の物品および／または様々な種類の表面汚染に適合し得る。また、制御インタフェース１１８は、洗浄動作モードの残り時間を示し得る（コントローラ１０６の１つ以上のタイマ１３４によって制御され得る）残り時間表示器１２０を備えてよい。実施形態において、近位端部１０２の近位端面１２３は、様々な動作モードに切り換えるために押下可能であってよく、またはタッチ感知式である。

動作モードに依存して、コントローラ１０６は、超音波トランスデューサ１０５の周波数、超音波トランスデューサ１０５の動作持続時間、およびプロペラ１１１の速度の少なくとも１つを制御してよい。実施形態において、プロペラ１１１の速度は、洗剤ディスペンサ１１６によって放出される洗剤の量を制御するために調節され得る。

実施形態において、コントローラ１０６は、装置１００の動作を制御するために１つ以上のセンサ１２１をインタフェース接続するセンサコントローラ１１３を備えてよい。センサ１０１は、遠位端部１０３が水中にある時のみ、コントローラ１０６が超音波トランスデューサ１０５を動作させ、または超音波トランスデューサ１０５を自動的に動作させるように、遠位端部１０３が水中にある時の電気的導通を検出するために用いられる電極を備えてよい。

追加または代替として、センサ１２１は、コントローラ１０６が、超音波トランスデューサ１０５の動作周波数、超音波トランスデューサ１０５の動作持続時間、およびプロペラ１１１の動作速度の少なくとも１つを制御し得るように、水温を感知してよい。

図６は、アタッチメント１２８が、たとえばキッチンタイルやガラス窓などの垂直表面に装置１００を取り付けるための吸盤１２９を備える実施形態を示す。アタッチメント１２８は、追加または代替として、たとえばキッチン水栓などに装置１００を吊り下げるためのフック１３０を備えてよい。図７は、吸盤１２９が、本体１０１の長手方向軸１１０に沿ったトラック１３１に沿って移動する代替実施形態を示す。トラック１３１は、吸盤１２９のベースステム１３２の位置が定まりやすい、離間された複数の拡幅領域１３１を備えてよい。

本開示の装置１００は、キッチン、洗濯槽などを含む様々な水容器、およびたとえばバケツ、手桶、ジャグジーなどの他の種類の水容器において用いられ得る。

上記説明は、説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために特定の専門用語を使用した。しかし、当業者には明らかであるように、本発明を実施するために特定の細部は必要ない。したがって、本発明の特定の実施形態に関する上記説明は、例示および説明を目的として提示される。これらは、網羅的であること、または開示される形態そのものに本発明を限定することは意図されず、上記教示の観点から多数の修正および変形例が可能であることは明らかである。実施形態は、本発明の原理およびその実用的応用を最適に説明するために選択および説明され、様々な変更点を有する様々な実施形態が、意図された特定の用途に適合される。以下の特許請求の範囲およびその均等物は、本発明の範囲を定義することが意図される。

「おおよそ」という用語または類義語は、本明細書で使用される場合、特に明記されない限り、その値から１０％の範囲内であると解釈すべきである。

Claims (39)

1. 近位端部および遠位端部を画定する略細長本体と、電源と、前記電源によって給電される超音波トランスデューサとを備える携帯型ハンドヘルド水中超音波洗浄装置であって、前記遠位端部は、使用中、基部が水中にある時に周囲の水を超音波で攪拌するために前記超音波トランスデューサを露出させ、前記超音波トランスデューサは、プロペラに対し近位に位置し、前記プロペラは、前記超音波トランスデューサに前記水を押し付ける、装置。
2. 前記超音波トランスデューサは、前記遠位端部の下面から近位にオフセットされる、請求項１に記載の装置。
3. 前記遠位端部に、前記超音波トランスデューサ全体に前記水を押し出すプロペラを備えるプロペラ装置を更に備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記遠位端部は、前記プロペラを取り囲む基部を画定し、前記プロペラに対し近位に位置する前記基部の周囲部を径方向の水流が通過することが可能である、請求項１に記載の装置。
5. 前記周囲部は複数のポートを備え、これを介して水および超音波が伝搬し得る、請求項４に記載の装置。
6. 前記周囲部はメッシュを備える、請求項４に記載の装置。
7. 前記基部全体がメッシュを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記基部は、前記装置がその下の表面上に直立し得る下面を画定する、請求項３に記載の装置。
9. 前記下面は、前記本体の細長軸に対し直交する、請求項８に記載の装置。
10. 前記基部は側面取水口を画定し、これを介して水が前記下面を通過して前記プロペラへ流れ得る、請求項８に記載の装置。
11. 前記プロペラ装置は、前記プロペラを回転させる軸を備え、前記軸は、前記本体の細長軸に沿って配置され、前記超音波トランスデューサは、前記軸を包囲する、請求項３に記載の装置。
12. 前記超音波トランスデューサは環状である、請求項１１に記載の装置。
13. 前記プロペラによって付勢された水に洗剤を投与する洗剤貯蔵器を更に備える、請求項３に記載の装置。
14. 前記洗剤貯蔵器は、前記プロペラと前記超音波トランスデューサとの間に位置するトレイを備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記トレイは、水が前記プロペラから前記超音波トランスデューサへ流れることを可能にする、請求項１４に記載の装置。
16. 前記トレイに適合する溶解性洗剤タブレットを更に備える、請求項１４に記載の装置。
17. 前記トレイは、前記本体の側面から取外し可能である、請求項１６に記載の装置。
18. 前記トレイは、前記トレイの開放を検出するために用いられるトレイインタフェースを備え、前記装置は、洗剤の補充が必要である時を決定および表示するために前記トレイインタフェースに動作可能に結合されたコントローラを更に備える、請求項１７に記載の装置。
19. 前記超音波トランスデューサを制御し、制御インタフェースをインタフェース接続するコントローラを更に備え、前記制御インタフェースは、洗浄動作モードのセットから洗浄動作モードを選択するように動作可能であり、前記コントローラは、選択された動作モードに従って前記超音波トランスデューサの周波数を調節するために構成される、請求項１に記載の装置。
20. 前記コントローラは更に、前記選択された動作モードに従って前記超音波トランスデューサの動作時間を調節するために構成される、請求項１９に記載の装置。
21. 前記制御インタフェースは、残り時間表示器を備える、請求項２０に記載の装置。
22. 前記超音波トランスデューサ全体に前記水を押し出すプロペラを備えるプロペラ装置を更に備え、前記コントローラは更に、前記選択された動作モードに従ってプロペラの動作および速度の少なくとも１つを制御するために構成される、請求項１９に記載の装置。
23. 前記洗浄動作モードは、洗浄される物品の種類に最適化される、請求項１９に記載の装置。
24. 前記洗浄動作モードは、表面汚染の種類に最適化される、請求項１９に記載の装置。
25. 前記制御インタフェースは、洗浄動作モード表示を備える、請求項１９に記載の装置。
26. 前記装置の近位端面は、洗浄動作モードを選択するために押下可能であることおよびタッチ感知式表面を備えることの少なくとも１つである、請求項１９に記載の装置。
27. 前記超音波トランスデューサを制御するコントローラと、前記コントローラに動作可能に結合されたセンサとを更に備え、前記コントローラは、前記センサの感知に従って前記超音波トランスデューサを制御する、請求項１に記載の装置。
28. 前記センサは水浸を感知し、前記コントローラは、前記センサが水浸を感知する時に、前記超音波トランスデューサを動作させること、および前記超音波トランスデューサを自動的に動作させることのみの少なくとも１つのために構成される、請求項２７に記載の装置。
29. 前記センサは水温を感知し、前記コントローラは、前記水温に従って、前記超音波トランスデューサの動作、動作周波数、および持続時間の少なくとも１つを制御するために構成される、請求項２７に記載の装置。
30. 前記超音波トランスデューサ全体に前記水を押し出すプロペラを備えるプロペラ装置を更に備え、前記コントローラは更に、前記水温に従って、プロペラの動作および速度の少なくとも１つを制御するために構成される、請求項２９に記載の装置。
31. 前記超音波トランスデューサは、２０～４０ｋＨｚの周波数を適用する、請求項１に記載の装置。
32. 前記超音波トランスデューサは圧電性である、請求項１に記載の装置。
33. 吸盤を備えるアタッチメントを更に備える、請求項１に記載の装置。
34. 前記吸盤から延びるフックを更に備える、請求項３３に記載の装置。
35. 前記吸盤のベースステムは、前記本体の長手方向軸に沿ったトラックに沿って移動する、請求項３３に記載の装置。
36. 請求項１に記載の携帯型ハンドヘルド水中電子装置を動作させる方法であって、前記遠位端部を容器内の水中に挿入し、前記水中の物品の洗浄を補助するために前記水を攪拌させることを備える、方法。
37. 請求項１０に記載の装置を更に備え、前記方法は、ハンズフリー動作モードのために前記装置を前記容器の底に前記基部で直立させることを備え、前記プロペラ装置は、前記側面取水口を介して水を取り込む、請求項３６に記載の方法。
38. 請求項１９に記載の装置を更に備え、前記制御インタフェースを用いて、洗浄される物品の種類および表面汚染の種類の少なくとも１つに従って洗浄動作モードを選択することを更に備える、請求項３６に記載の方法。
39. 請求項１６に記載の装置を更に備え、前記溶解性洗剤タブレットを前記トレイに充填することを更に備える、請求項３６に記載の方法。
    

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