JP4370580B2 - 家庭用噴射式超音波洗浄器。 - Google Patents

家庭用噴射式超音波洗浄器。 Download PDF

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Description

本発明は超音波洗浄器に関する。特に、流入する原水を超音波振動させて噴射し、果物や野菜、食器類などを洗浄する家庭用噴射式超音波洗浄器に関するものである。
一般的に、超音波洗浄技術は、主に超音波エネルギーによるキャビテーション現象や噴霧微粒化、水粒子の加速等を利用する。
キャビテーション現象とは、超音波のエネルギーが溶液中に伝播される際に、超音波の圧力により微細気泡が生成して消滅する現象で、非常に大きい圧力と高温を伴う。このような衝撃波により、溶液中に浸されている被洗浄物の内部深く、見えないところまで、短時間に洗浄が可能となる。実際には、キャビテーションによる衝撃エネルギーに対し、超音波自体の放射圧による攪拌効果、熱作用等が、洗剤と相乗作用を起こし、優れた洗浄効果を奏する。
また、流水に超音波エネルギーを照射すると、キャピラリー波により水の粒子の加速力が増加し、この力を利用し、被洗浄物に付着されている農薬や不純物等の微細な粒子の洗浄が可能となる。また、このような洗浄方式は、洗浄後に再汚染されることがなく、被洗浄物に対する損傷も少ないため、半導体等の精密洗浄に応用されている。
最近、果物、野菜類および食器類(以下、被洗浄物という。) 等に付いている異物質を、きれいに除去するために、水を節約しながら、噴射される水を超音波振動させる家庭用噴射式超音波洗浄器が開発されつつある。
このような噴射式超音波洗浄器は、超音波振動子及びこれを発振するための各種の部品が実装される発振部と、流入する原水を超音波振動させ噴出する噴射部が分離された分離型構造と、発振部と噴射部が一体に装着された一体型構造とに分けられる。
図１は、従来の分離型噴射式超音波洗浄器の構成を概略的に示す概略図である。
図１に図示されるように、従来の分離型構造の噴射式超音波洗浄器(１０)は、内部の実装部品を収容するハウジング(１１)と、電気振動を発生させる超音波発振回路部(１６)と、高周波電気振動を機械的振動に変換させる超音波振動子(１２)と、上記超音波振動子(１２)を駆動させるために、外部の電源及び作動信号が印加される入力コード(１３)と、上記入力コード(１３)の同軸ケーブル(１４)の折れ（破損）を防ぐための保護具(１５)と、上記超音波振動子(１２)の周辺部に貯水部(２１)の洗浄水が漏水されることを防ぐためのガスケット(１９)と、超音波発振回路部(１６)から超音波振動子(１２)に電源を印加するために端子として使用される金属板(１７)と、上記振動子(１２)から発生した熱を吸収する吸熱部(１８)と、外部から被洗浄物を洗浄する原水が給水される原水流入部(２０)と、原水に超音波が集中照射されるように原水を一定量貯蔵する貯水部(２１)と、超音波振動する洗浄水が噴射して出される噴射ノズル(22)を含む。
しかし、このような分離型構造の噴射式超音波洗浄器(１０)は、発振回路部(１６)が振動発生部(２５)と分離されており、発振回路部(１６)の装着のための空間が必要とされる。
また、発振回路部(１６)と振動発生部(２５)の設置距離が遠くなれば、駆動電圧及び駆動信号の伝達過程において減衰が大きくなり、同軸ケーブルを使用するとしても効率が低くなるだけでなく、製造費用も増加する問題がある。
図２は、従来の一体型構造の噴射式超音波洗浄器(３０)の概略的構成を示す図である。
上記一体型超音波洗浄器(３０)は、原水流入部(３９)から原水が流入するメイン流路(３１)と、上記メイン流路(３１)から分れ出て多数のノズルに原水を供給する分岐流路(３２)と、原水を一時貯蔵し外部に噴出させるための噴射ノズル(33)と、 原水に超音波振動を加えるための超音波振動子(３４)と、超音波振動子(３４)との間に具備され漏水を防止するためのガスケット(３５)と、外部から電源が入力された後、超音波振動子(34)を駆動させるための駆動信号を生成する各種部品が実装された発振回路部(３６)と、上記噴射ノズル(３３)とハウジング(３８)との間の摩擦面に具備される緩衝材(３７)と、上記発振回路部(３６)の駆動信号を超音波振動子(３４)に伝達するための電源ライン部(４０)とからなっている。
上記電源ライン部(４０)は、超音波振動子(３４)の振動を減衰させる同軸ケーブル(４１)と、絶縁キャップ(４２)と、同軸ケーブル(４１)を支持し、間隔を調整するためのスペーサー(４３)とからなる。
このような一体型構造の噴射式超音波洗浄器(３０)は、発振回路部(３６)が一体に形成されており、分離型構造の超音波洗浄器(１０)に比して発振回路部(３６)の設置のための別途の空間が必要ではないが、洗浄器(３０)自体の体積が大きく増加し一般家庭のシンク台で使用し難いとの問題がある。
また、発振回路部(３６)と超音波振動子(３４)との間の距離が遠く、振動減衰のために同軸ケーブル(４１)が使用されねばならない問題が依然としてある。
さらに、噴射ノズル(３３)に原水を供給する分岐流路(３２)が、噴射ノズル(３３)の側面に配置されているので、噴射ノズル(３３)内部から過流が発生してしまい、超音波振動エネルギーの伝達が一定に維持され難く、これにより噴射ノズル(３３)から噴射される水柱が反る現象が発生し、振動エネルギーの伝達距離が短くなる問題点がある。
そして、発振回路部(３６)の放熱が起きなくなるだけではなく、さらにその構造が複雑で、振動部及び発振回路部の故障時修理及び交替が容易でないという問題点がある。
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためのもので、発振回路部と洗浄水噴射部をモジュール化し、小型化が可能な家庭用噴射式超音波洗浄器を提供することを目的とする。
また、発振回路部と超音波振動子間の距離を最小にすることにより、駆動電圧及び信号電圧伝達過程において減衰が最小になり効率が向上し、同軸ケーブルではなく一般電線を使用し、製造費用を少なくする家庭用噴射式超音波洗浄器を提供することを目的とする。
そして、モジュール化を通じ組立構造が単純で、故障時の修理及び損傷部品の交換が容易であり、振動子と発振回路部のチューニングが容易な家庭用噴射式超音波洗浄器を提供することを目的とする。
また、放熱効率が優秀で、洗浄水を安定した形態に噴射することが可能な家庭用噴射式超音波洗浄器を提供することを目的とする。
また、発振回路部から発生する熱の放出が容易な、家庭用噴射式超音波洗浄器を提供することを目的とする。
上記のような目的を達成するための一側面からみた本発明は、外部の電源と接続され、電気振動を発生させる各種部品が実装された発振回路部と、上記発振回路部下側に配置され、上記発振回路部と電気的に接続され電気振動を機械的振動に変換する超音波振動子と、上記超音波振動子が装着される振動子装着開口が形成された放熱板とを具備する発振部モジュールと、上記発振部モジュールの下側に装着され、外部から原水が流入する原水流入部と、上記原水流入部から流入された原水が上記放熱板と接触しながら通過する内部流路を形成するように上部の少なくとも一部分が開放され、内部に所定の空間を有する流路ハウジングと、上記内部流路から供給された原水を外部に噴射する噴射ノズルとを具備する噴射部モジュールとを含み、上記発振回路部に搭載される発熱部品中の少なくとも一つが、上記放熱板と接触するように構成され、上記流路ハウジングまたは噴射ノズルは、その内部に流入する原水の流れを安定化させる流路安定化ガイドを具備し、上記流路ハウジングは、上記噴射ノズルが装着される部分に、所定高さの隔壁を具備し、上記原水流入部から流入した原水が底面から満たされ、上記隔壁を溢れ、上記噴射ノズルに流入するようにし、上記隔壁の上部には、上記隔壁の上部を流れる原水の流速を増加させるためのチャンネルが具備されることを特徴とする家庭用噴射式超音波洗浄器を提供する。
望ましくは、上記噴射部モジュールは、２以上の噴射ノズルを具備し、上記発振部モジュールは、各々の噴射ノズルの上方に各々の噴射ノズルに対応する振動子を具備することが可能である。
より望ましくは、上記噴射ノズルは多数の噴射孔を具備し、上記振動子は、超音波エネルギーを均一に分散させるよう上記噴射ノズルに形成された多数の噴射孔の中心部分に対応し、多数の中心点を有する電極を具備することが可能である。
望ましくは、上記発振部モジュールは、上記噴射部モジュールと水密になるよう上記噴射部モジュール接続部分に密閉部材を具備することが可能である。
望ましくは、上記流路ハウジングは、上記振動子下側に開口が形成された上部ハウジングと、上記振動子の下側にノズル装着開口が形成されたハウジングとからなることが可能である。
他の側面として本発明は、外部の電源と接続され電気振動を発生させる各種部品が実装された発振回路部と、上記発振回路部下側に配置され、上記発振回路部と電気的に接続され電気振動を機械的振動に変換させる超音波振動子と、上記超音波振動子が装着される振動子装着開口が形成された放熱板と、外部から流入する原水が上記放熱板と接触しながら通過する内部流路を形成するように、上部の少なくとも一部分が開放され内部に所定の空間を有する流路ハウジングと、上記超音波振動子の下側に形成された流路ハウジングのノズル装着開口に設置され上記内部流路から供給された原水を外部に噴射する噴射ノズルとを含む家庭用噴射式超音波洗浄器を提供する。
望ましくは、上記噴射ノズルは２以上具備され、各々の噴射ノズルの上方に、各々の噴射ノズルに対応する振動子を具備することが可能である。
また、望ましくは、上記噴射ノズルは多数の噴射孔を具備し、上記振動子は、超音波エネルギーを均一に分散させるように、上記噴射ノズルに形成された多数の噴射孔の中心部に対応し、多数の中心点を有する電極を具備することが可能である。
望ましくは、上記発振回路部に具備され、発熱する部品中、少なくとも一つは上記放熱板と接続することが可能である。
一方、上記流路ハウジングは、上記噴射ノズルが装着される部分に所定高さの隔壁を具備し、上記原水流入部から流入する原水が底面から満たされ、上記隔壁を溢れ、上記噴射ノズルに供給されるようにすることが可能である。
この際、上記流路ハウジングまたは噴射ノズルは、その内部に流入する原水の流れを安定化させる流路安定化ガイドを具備することが可能である。
また、上記隔壁上部には、上記噴射ノズルに流入される原水の流速を上げるためのチャンネルが具備されることが可能である。
また違う側面として本発明は、外部の電源と接続され電気振動を発生させる各種部品が実装された発振回路部と、上記発振回路部と電気的に接続され電気振動を機械的振動に変換する超音波振動子と、流入された原水を超音波振動させ噴射する噴射ノズルを具備する家庭用噴射式超音波洗浄器において、上記超音波振動子が装着される振動子装着開口が形成され、上記発振回路部の発熱部品と接触する放熱板と、外部から流入する原水が上記放熱板と接触しながら通過する内部流路が形成される流路ハウジングとを含む家庭用噴射式超音波洗浄器を提供する。
本発明によると、発振部と洗浄水噴射部をモジュール化することにより小型化が可能になり、組立構造が単純で、故障時の修理及び部品の交換が容易で、振動子と発振回路部のチューニングが容易であるという優秀な効果を得られる。
また、発振回路部と超音波振動子の間の距離を最小にすることにより、駆動電圧及び信号電圧伝達過程からの減衰を最小にし、効率が向上され、そして、同軸ケーブルではなく一般の電線を使用することにより製造費用が少なくなる効果がある。
そして、発振回路部を効率的に冷却することにより、放熱効率に秀れ、これによって発振回路部部品の安定した運用が可能である効果を得られる。
また、隔壁と流路安定化ガイドを具備することにより、洗浄水を一定化した形態に噴射することが可能である効果を得られる。
また、噴射ノズルの噴射孔の形態に合わせ振動子の電極を形成することにより、振動エネルギーが均一な洗浄水を供給することが可能である効果を得られる。
本発明は、特定の実施形態に関して図示され説明されているが、当業界で通常の知識を有する者であれば、以下の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れていない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更が可能であることが分かる。しかし、このような修正及び変形構造らは全て本発明の権利範囲以内に含まれることは明白である。
以下、添付の図面により本発明を詳細に説明する。
図３は本発明による家庭用噴射式超音波洗浄器の斜視図であり、図４は本発明による家庭用噴射式超音波洗浄器の分解斜視図であり、図５は本発明による発振部モジュールの縦断部であり、図６は本発明による、噴射部モジュールの斜視図であり、図７は本発明による噴射部モジュールの縦断部であり、図８は図７のＡ-Ａ線による噴射部モジュールの横断面図であり、図９は本発明による家庭用噴射超音波洗浄器の縦断面図である。
また、図１０は本発明の一実施形態による噴射ノズルの平面図であり、図１１は本発明の一実施形態による超音波振動子を図示したもので、(ａ)は平面図、(ｂ)は縦断面図であり、図１２は本発明による超音波振動子の作用を図示した説明図であり、図１３aと１３bは、各々本発明の他実施形態による超音波振動子と噴射ノズルの平面図であり、図１４aないし図１４cは、本発明のさらに他の実施形態による超音波振動子の平面図である。
図３に示すとおり、本発明による噴射式超音波洗浄器(３００)は、発振部モジュール(１００)と、上記発振部モジュール(１００)下側に設置される噴射部モジュール(２００)を含んでいる。この際、上記発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)は、図３に示すとおり、スクリュー(Ｓ)を利用したねじ結合等の公知の締結方法により、脱着可能に結合される。
まず、図４及び図５を参照し発振部モジュール(１００)に関して説明する。
上記発振部モジュール(１００)は、発振回路部(１１０)と、上記発振回路部(１１０)下側に配置された超音波振動子(１２０)と、上記発振回路部(１１０)を収容すると同時に、上記超音波振動子(１２０)の装着のための振動子装着開口(１３４)が形成された放熱板(１３０)とから構成される。
上記発振回路部(１１０)は、外部から電源が供給され、内部に実装した部品によって高周波の電気振動を発生させる。このような発振回路部(１１０)は、別途に設置された制御部(未図示)と接続され、その駆動を制御するよう構成することが可能である。
この時、発振回路部(１１０)は、基板(１１１)の上部及び/または下部に多数の部品(１１２、１１５)が実装されるが、このような部品にはトランジスター(１１２)等の発熱部品が含まれる。基板(１１１)には貫通孔(１１３)が形成され、発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)の結合のために使用される。
上記超音波振動子(１２０)は、上記発振回路部(１１０)の下側に配置され、発振回路部(１１０)と電気的に接続され、超音波振動(機械的振動)を発生させる。
このような超音波振動子(１２０)の電極は、円型等一般的な形状として形成することが可能であるが、後述のように噴射ノズル(２６０)の噴射孔(２６１、２６２)の形状に対応する形状とすることも可能である。(図１０ないし図１３参照)
また、上記超音波振動子(１２０)は、上記発振回路部(１１０)の直下部から電気的に接続されるように構成することにより、発振回路部(１１０)と超音波振動子(１２０)間の距離を最小にすることが可能である。これによって、本発明によると駆動電圧及び信号電圧伝達過程から減衰を最小にし、また、同軸ケーブルではない一般電線を使用することにより、製造費用が少なくなる利点が得られる。
一方、上記放熱板(１３０)は、その側面に上記発振回路部(１１０)と超音波振動子(１２０)を収容するように所定の空間を形成する側面部(１３６)を具備することが可能であり、下面に上記超音波振動子(１２０)が装着される振動子装着開口(１３４)が形成される。
この際、原水に接触する超音波振動子(１２０)の水密を維持するために、図４及び図５に示すように、振動子ガスケット(１６２)の内部空間(１６２a)に装着されるようにすることが可能である。また、超音波振動子(１２０)が装着された振動子ガスケット(１６２)を、上記振動子装着開口(１３４)に取りつけるために、締結孔(１６１a)が形成された振動子固定板(１６１)を利用することが可能である。この時、上記締結孔(１６１ａ)と上記振動子装着開口(１３４)周辺のねじ結合孔(１３１)により、ねじ結合を行うことが可能である。しかし、超音波振動子(１２０)の装着方法はこれに限定されるものではなく、公知の締結手段を使用することも可能である。
望ましくは、上記放熱板(１３０)は後述するとおり、原水と接触するように構成され、発振回路部(１１０)から発生した熱を、原水を介し水冷する。
特に、放熱効果を最大にするために、発振回路部(１１０)のトランジスター(１１２)等の発熱部品中、少なくとも一つを、上記放熱板(１３０)に接触するようにして、伝導による熱伝達を実現することが可能である。このような構成により、伝導及び水冷による効率的な放熱効果を実現することが可能である。
一方、上記放熱板(１３０)の側面部(１３６)は、上記発振回路部(１１０)と超音波振動子(１２０)を収容するように所定の空間を有する。このような側面部(１３６)は図４のように、上記放熱板(１３０)と一体に形成され得るが、上記放熱板(１３０)とは別途の部材で形成され、放熱板(１３０)と一体化される構造にすることも可能である。
説明符号１３３は、発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)のねじ結合のために、内側にねじ山が形成された締結部材である。
望ましくは、上記発振部モジュール(１００)は、後述する噴射部モジュール(２００)と水密になるように、噴射部モジュール(２００)と接続される接続部(１３５)に、密閉部材(１４０)を具備することが可能である。
次に、図４及び図６ないし図８を参照し、噴射部モジュール(２００)に関して説明する。
上記噴射部モジュール(２００)は、上記発振部モジュール(１００)の下側に装着され、外部の原水が流入する原水流入部(２１０)と、上記原水流入部(２１０)から流入した原水が通過する内部流路が形成された流路ハウジング(２２０)と、上記内部流路から供給された原水を外部に噴射する噴射ノズル(２６０)とから構成される。
上記原水流入部(２１０)は、シンク台の蛇口等に直接連結することが可能であるが、媒体を介して超音波振動エネルギーの伝達が一様とするために、一定の流量と圧力で供給されるように、フィードバルブと流量制御バルブ等を具備する制御部(未図示)と連通されるように構成することも可能である。
この際、上記制御部(未図示)は、公知の濾過手段を具備し、浄水された水を上記原水流入部(２１０)に供給することが可能である。
図４及び図６ないし図８に示すように、上記流路ハウジング(２２０)は、原水が通る内部流路を形成するように、その内部に所定の空間(２２２)が形成される。
このような流路ハウジング(２２０)は、パイプ等からなることが可能であるが、図４、図７及び図８に示すように、上部ハウジング(２３０)と下部ハウジング(２４０)が互いに結合され、所定の空間(２２２)を有するように形成することも可能である。
この際、上記上部ハウジング(２３０)は、超音波振動子(１２０)下側に相当する部分が開口するように形成され、上記下部ハウジング(２４０)は、超音波振動子(１２０)の下側に相当する部分に、噴射ノズル(２６０)が装着されるノズル装着開口(２４１)が形成される。
このような上部ハウジング(２３０)と下部ハウジング(２４０)の間の水密を維持するために、上記上部ハウジング(２３０)と下部ハウジング(２４０)の間には、ハウジングガスケット(２５０)のような密閉部材を装着することが可能である。このようなハウジングガスケット(２５０)は一例として、図７に示すように、下部ハウジング(２４０)の外周面(２４５)上段に挟まれ、上部ハウジング(２３０)の外周面に形成された凹部(２３５)に挿入されるようにすることが可能である。
また、上記流路ハウジング(２２０)内に形成された内部流路に収容される原水は、上記放熱板(１３０)の少なくとも一部と接触するように形成され、上記放熱板(１３０)を水冷することが望ましい。
特に、前述のように上記放熱板(１３０)は、発振回路部(１１０)の発熱部品(１１２)と接触するように構成することにより、上記発熱部品(１１２)から発生した熱を放熱板(１３０)を介し、原水に伝達することにより発振部モジュール(１００)、特に発振回路部(１１０)の過熱を防止する利点が得られる。このために、放熱板(１３０)は、熱伝導性が高い材質で形成されることが望ましい。
この際、上記放熱板(１３０)と原水が接触するようにするため、上記超音波振動子(１２０)の下部に相当する流路ハウジング(２２０)の上部に、開口(２３１)を形成することが望ましい。すなわち、超音波振動子(１２０)と接触する原水部分で冷却が行われるように構成することが可能であるが、これに限定されるのではなく、特に発熱部品(１１２)の直下部で、放熱板(１３０)と原水が接触し、それによって冷却されるように、流路ハウジグ(２２０)の上部に開口を形成することも可能である。
図７及び図８に示すように、上記流路ハウジング(２２０)は、上記噴射ノズル(２６０)の装着部分(２４１)に所定高さの隔壁(２４２)を具備し、上記原水流入部(２１０)から流入した原水が、内部空間(２２２)の底面(２２１)から上昇し、上記隔壁(２４２)から溢れ、噴射ノズル(２６０)に供給されるようにすることが可能である。図７と図８の矢印は、このような原水の流れを図示している。
このように、隔壁(２４２)構造を導入し、原水が隔壁(２４２)の上面を溢れ、隔壁(２４２)上部全体から一定に供給されるようにすることにより、噴射ノズル(２６０)に層流に近い原水を供給することが可能になる。また、超音波振動子(１２０)から発生した振動エネルギーを原水に一様に供給することが可能になり、これによって噴射ノズル(２６０)を介して噴射される洗浄水が、均一なエネルギーを有するようにすることが可能になり、洗浄水の反りを防ぐことが可能となる。
より安定化した層流を噴射ノズル(２６０)に供給するために、上記流路ハウジング(２２０)及び/または噴射ノズル(２６０)は、各々その内部に流入する原水の流れを安定化させる流路安定化ガイド(２３２、２６５)を具備することが可能である。
上記流路ハウジング(２２０)に形成される流路安定化ガイド(２３２)は、上部ハウジング(２３０)あるいは下部ハウジング(２４０)に一体化して形成することが可能であるが、また、別途の部材として設置されることも可能である。
一例として、図６及び図８に示すように、上記流路安定化ガイド(２３２，２６５)は、原水流入部(２１０)から供給された原水を噴射ノズル(２６０)に供給するため、その周辺に放射状に多数装着される第１ガイド(２３２)と、噴射ノズル(２６０)に供給された原水を再び２次安定化させるよう放射状に多数設置される第２ガイド(２６５)から構成することが可能であり、このような流路安定化ガイド(２３２，２６５)は、噴射ノズル(２６０)または流路ハウジング(２２０)の一側だけに形成することが可能である。
また、図６及び図８の流路安定化ガイド(２３２、２６５)は、放射状に形成されているが、これに限定されることはなく、内部流路の形状、流入される原水の速度と圧力等により、適切な形状のガイドを設置することが可能である。
上記第１ガイド(２３２)は、原水流入部(２１０)から供給された原水の流れを分散誘導し、ノズルに流入される原水流れの速度及び圧力を一定にする役割と、隔壁 (２４２)上部から原水が一定の流量及び圧力で噴射ノズル(260)に流れるようにする役割をする。
さらに噴射ノズル(２６０)に導入される原水は、隔壁(２４２)の上部に形成されるチャンネル(図４、図５、図９の１３７)により、速い流速で導入するよう構成することも可能である。すなわち、このようなチャンネル(１３７)を具備することにより、噴射ノズル(２６０)に導入される原水の瞬間的な流速上昇を利用し、超音波振動子(１２０)周辺の内部気泡を外部に排出することが可能になる。これにより、気泡を除去し、超音波振動子(１２０)と原水の接触効率を向上させ、振動子への負荷を排除できる。
このようなチャンネル(１３７)は、図４のように、放熱板(１３０)下部の接続部(１３５)に形成することが可能であるが、これに限定されることはなく、隔壁(２４２)の上部に凹部の形で提供されることも可能である。また、本発明は、一つの噴射ノズル(２６０)に二つのチャンネル(１３７)が形成されることを図示し説明しているが、このようなチャンネル(１３７)の個数、形状等は、これに限定されるものではない。
図９は、本発明による超音波洗浄器(３００)の発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)が接続されている状態を図示している。図９の噴射部モジュール(２００)に、ドットで図示した部分は、洗浄器(３００)の作動時、原水が提供される空間を表記している。
図７ないし図９に示すように、原水導入部(２１０)により流入した原水は、第１ガイド(２３２)を介して通過する際、安定した層流にされ、流路ハウジング(２２０)の底面(２２１)から満たされる。その後隔壁(２４２)上部に形成されたチャンネル(１３７)を通じ隔壁(２４２)を伝って溢れ、噴射ノズル(２６０)に供給され超音波振動子(１２０)周辺の気泡を外部に排出することが可能になる。また、第２ガイド(２６５)を通って流れる間、原水は再び安定化され、均一な振動エネルギーを有して外部に排出される。
一方、上記原水流入部(２１０)は、なるべく底面(２２１)近くまで延長され、底面 (２２１)から徐々に上部に原水が流れるようにすることが望ましい。
また、上記噴射ノズル(２６０)は、超音波振動子(１２０)の下側に形成された流路ハウジング(２２０)のノズル装着開口(２３１)に装着され、ノズルガスケット(２７０)等の密閉部材により水密を維持するようにする。
この際、上記噴射ノズル(２６０)は、複数具備され、広い部分に渡って被洗浄物の洗浄が行われるようにすることが望ましい。
一方、図４と図６ないし図８には、２つの噴射ノズルが具備された場合が示されているが、これに限定されることではない。例えば、１２０°間隔で３つの噴射ノズルを設置することも可能である。
このように、噴射ノズル(２６０)が複数具備される場合には、各々の噴射ノズル(２６０)の内部(２６３)に流入する原水に超音波振動エネルギーを供給するように、各々の噴射ノズル(２６０)の垂直上方に超音波振動子(２６０)が各々具備され、このような複数の超音波振動子(１２０)に対応して、発振回路部(１１０)が形成される。
また、上記噴射ノズル(２６０)は、一つの噴射孔だけを有するよう構成されるが、多数の噴射孔を有するように構成されることも可能である。
図１０は、中央部噴射孔(２６１)と、４つの周辺部噴射孔(２６２)を有する噴射ノズル(２６０)の平面図である。
図１０に示されるように、多数の噴射孔(２６１、２６２)を有する場合には、広い範囲に洗浄水が噴射されるため、洗浄効率が増加することが可能である。しかし、このように多数の噴射孔(２６１、２６２)を有する場合に、従来の一般的な超音波振動子(120)を使用すると、振動エネルギーが中心部に集中され、周辺部噴射孔(２６２)に伝達される超音波エネルギーが十分でなく、広い面積に対する洗浄効果が半減する問題がある。
このような問題点を解決するために本発明は、超音波振動子(１２０)の電極を図１１のように噴射ノズル(２６０)の噴射孔(２６１、２６２)の個数及び位置に対応して形成する。
すなわち、図１１のように、上記振動子(１２０)は、超音波エネルギーを均一に分散させるように、上記噴射ノズル(２６０)に形成された多数の噴射孔(２６１、２６)の各々の中心部に対応し、多数の中心点(Ｃ)を有する電極(１２４)を有するように形成される。
図１１に示されるように、圧電セラミックス本体(１２２)に四つ葉クローバーのような形状の電極(１２４)と、また違う電極(１２３)を形成することが可能である。この際、上記電極(１２４)は、上記本体(１２２)の中心を軸に相互対称になるように配列され、均一の超音波エネルギーを伝達するように形成されることが望ましい。
このように、噴射ノズル(２６０)の噴射孔(２６１、２６２)の配列位置と個数に合わせて振動子(１２０)の電極(１２４)を形成することにより、図１２のように振動エネルギーが均一な洗浄水を供給することが可能である。
このような噴射孔(２６１、２６２)と振動子(１２０)の電極(１２４)の形状は、これに限られることではなく、図１３ｂのように１つの中央部噴射孔(２６１)と３つの噴射孔(２６２)を有する噴射ノズル(２６０)が使用される場合には、図１３aのように三つ葉クローバーの形状を有する電極(１２４)を形成すれば良い。
さらに、図１４aないし図１４ｃに示されるように、多様な形態の電極 (124)を有する振動子(１２０)を考慮することも可能である。
このように、本発明による超音波洗浄器(３００)は、発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)をモジュール化することにより、小型化が可能になり、シンク台で便利に洗浄作業をすることが可能である利点がある。
また、モジュール化により組み立てが容易で、特に、モジュールに故障が生じた場合、発振部モジュール(１００)または噴射部モジュール(２００)を分解して修理及び交換が容易である利点がある。
さらに、超音波振動子(１２０)と発振回路部(１１０)が一つのモジュールで形成されるので、チューニングが容易である利点がある。
しかし、このように発振部モジュール(１００)と噴射部モジュール(２００)に分けずに、前述した構造を有する一体形の噴射式超音波洗浄器(３００)を構成することも可能である。一例として、一つのハウジングの中に発振回路部(１１０)、超音波振動子(１２０)、放熱板(１３０)、流路ハウジング(２２０)、噴射ノズル(２６０)を全て実装することも可能である。
このような構造を有する場合にも前述したように、放熱機能の向上、均一な洗浄水の供給等本発明は他の利点を充分に実現することが可能である。
図１は、従来の分離型構造の噴射式超音波洗浄器の概略図である。 図２は、従来の一体型構造の噴射式超音波洗浄器の概略図である。 図３は、本発明による家庭用噴射式超音波洗浄器の斜視図である。 図４は、本発明による家庭用噴射式超音波洗浄器の分解斜視図である。 図５は、本発明による発振部モジュールの縦断面図である。 図６は、本発明による噴射部モジュールの斜視図である。 図７は、本発明による噴射部モジュールの 縦断面図である。 図８は、図7のＡ-Ａ線による噴射部モジュールの横断面図である。 図９は、本発明による家庭用噴射式超音波洗浄器の縦断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態による噴射ノズルの平面図である。 図１１は、本発明の一実施形態による超音波振動子を図示したもので、 (ａ)は平面図、(ｂ)は縦断面図である。 図１２は、本発明による超音波振動子の作用を図示した説明図である。 図１３ａ及び図１３ｂは、各々本発明の他の実施形態による超音波振動子と噴射ノズルの平面図である。 図１４ａないし図１４ｃは、本発明の他の実施形態による超音波振動子の平面図である。
符号の説明
１００ 発振部モジュール １１０ 発振回路部
１２０ 超音波振動子 １３０ 放熱板
１３７ チャンネル １４０ 密閉部材
１６１ 振動子固定板 １６２ 振動子ガスケット
２００ 噴射部モジュール ２１０ 原水流入部
２２０ 流路ハウジング ２２１ 底面
２２２ 内部空間 ２３０ 上部ハウジング
２３２、２６５ 流路安定化ガイド ２４０ 下部ハウジング
２５０ ハウジングガスケット ２６０ 噴射ノズル
２７０ ノズルガスケット ３００ 噴射式超音波洗浄器

Claims (4)

  1. 外部の電源と接続され、電気振動を発生させる各種部品が実装された発振回路部と、上記発振回路部下側に配置され、上記発振回路部と電気的に接続され電気振動を機械的振動に変換する超音波振動子と、上記超音波振動子が装着される振動子装着開口が形成された放熱板とを具備する発振部モジュールと、
    上記発振部モジュールの下側に装着され、外部から原水が流入する原水流入部と、上記原水流入部から流入された原水が上記放熱板と接触しながら通過する内部流路を形成するように上部の少なくとも一部分が開放され、内部に所定の空間を有する流路ハウジングと、上記内部流路から供給された原水を外部に噴射する噴射ノズルとを具備する噴射部モジュールとを含み、
    上記発振回路部に搭載される発熱部品中の少なくとも一つが、上記放熱板と接触するように構成され、
    上記流路ハウジングまたは噴射ノズルは、その内部に流入する原水の流れを安定化させる流路安定化ガイドを具備し、
    上記流路ハウジングは、上記噴射ノズルが装着される部分に、所定高さの隔壁を具備し、上記原水流入部から流入した原水が底面から満たされ、上記隔壁を溢れ、上記噴射ノズルに流入するようにし、
    上記隔壁の上部には、上記隔壁の上部を流れる原水の流速を増加させるためのチャンネルが具備されることを特徴とする家庭用噴射式超音波洗浄器。
  2. 上記噴射部モジュールは、２以上の噴射ノズルを具備し、上記発振部モジュールは、各々の噴射ノズルの上方に各々の噴射ノズルに対応する振動子を具備することを特徴とする請求項１に記載の家庭用噴射式超音波洗浄器。
  3. 上記噴射ノズルは多数の噴射孔を具備し、上記振動子は、超音波エネルギーを均一に分散させるように、上記噴射ノズルに形成された多数の噴射孔の中心部に対応し、多数の中心点を有する電極を具備することを特徴とする請求項第１もしくは２に記載の家庭用噴射式超音波洗浄器。
  4. 外部の電源と接続され電気振動を発生させる各種部品が実装された発振回路部と、上記発振回路部下側に配置され、上記発振回路部と電気的に接続され電気振動を機械的振動に変換させる超音波振動子と、流入する原水を超音波振動させ噴射するように上記超音波振動子の下側に設けられた噴射ノズルを具備する家庭用噴射式超音波洗浄器において、
    上記超音波振動子が装着される振動子装着開口が形成され、上記発振回路部の発熱部品と接触する放熱板と、外部から流入する原水が上記放熱板と接触しながら通過する内部流路が形成される流路ハウジングとを含み、
    上記流路ハウジングまたは噴射ノズルは、その内部に流入する原水の流れを安定化させる流路安定化ガイドを具備し、
    上記流路ハウジングは、上記噴射ノズルが装着される部分に、所定高さの隔壁を具備し、上記原水流入部から流入した原水が底面から満たされ、上記隔壁を溢れ、上記噴射ノズルに流入するようにし、
    上記隔壁の上部には、上記隔壁の上部を流れる原水の流速を増加させるためのチャンネルが具備されることを特徴とする家庭用噴射式超音波洗浄器。
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