【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波による洗浄作用を利用して衣類の部分汚れを落とす部分洗い装置を備えた洗濯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の家庭用洗濯機ではカッターシャツの衿や袖口、靴下などの頑固汚れが落ち難かったので、
その部分を予めブラシや手洗いによって前洗浄するのが一般的であった。 しかしながら、前洗浄は手間がかかるのに加えて繊維の摩擦による布損傷が大きいという問題がある。

【０００３】そこで、特開平４-２２４７９３号公報には部分洗い装置付き洗濯機が提案されている。 図５にこの洗濯機の構成を示す。

【０００４】部分洗い装置である噴射ノズル２１は洗濯機本体２２内の洗濯槽２３の上方に位置しており、洗浄水供給部材２５のポンプ２６によって洗濯槽２３内の洗浄水が供給される。 この洗浄水は超音波発生部材２７で発生した超音波振動が与えられた後、洗濯槽２３へ向けて噴射される。 噴射する洗浄水に被洗浄物の汚れ部分を当てると、その振動加速度と噴射圧との相乗効果によって汚れが落ちる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４-２２４
７９３号公報の部分洗い装置では、約５００kHz〜数MHz
といった比較的高周波帯の超音波振動を用いており、さらに噴射ノズル２１で絞り込むことによりエネルギー密度を高める構成となっている。 これによって、次のような問題が生じる。

【０００６】即ち、噴射ノズル２１より噴出する洗浄水はエネルギー密度が高く、その流速は数m/secとなる。
故に、被洗浄物に当たると飛散して洗濯機の周囲を濡らしてしまうことが多々あった。

【０００７】また、高周波帯の超音波振動は人体の深部にまで伝達するので十分に痛みが感じられ、さらに軟骨に悪影響がでるともいわれている。 故に、上記部分洗い装置では、比較的高周波帯の超音波振動が与えられた洗浄水が手先に触れやすい構成となっているので、手を傷めるおそれがある。

【０００８】また、噴射ノズル２１から噴出される洗浄水の超音波強度は噴射ノズル２１の先端部で最も高く、
周波数によっても多少異なるが、その先端部から数十mm
離れると周波数は急激に減衰する。 故に、高い洗浄効果が得られる噴射ノズル２１から被洗浄物までの距離は限定される。 例えば、周波数が１MHzであれば噴射ノズル２１の先端部から２０mm程度の距離で被洗浄物を洗浄する必要がある。 しかしながら、上記洗濯機では噴射ノズル２１から被洗浄物までの距離を一定に保持しにくいので、作業の仕方によっては洗浄効果が著しく低下するおそれがあった。

【０００９】さらに、部分洗い用洗剤を用いる場合、予め部分汚れに洗剤を塗布したところへ洗浄水を噴射するが、このときの洗浄水の流量は数L/minとなるので洗剤が流出して十分な洗浄効果が得られなかった。 また、汚れがひどいと再度洗剤を塗布する必要があり、使用勝手が悪かった。

【００１０】本発明は上記課題をかんがみて成されたものであり、洗剤液を用いて効果的に洗浄を行うことができ、且つ安全で使用勝手の良い部分洗い装置を備えた洗濯機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の洗濯機は、超音波振動する超音波振動子と、該超音波振動子での振動を増幅する超音波振動ホーンと、洗剤液を供給する給液タンクとを有し、超音波振動が与えられた洗剤液によって被洗浄物の汚れを除去する部分洗い装置を備えたものである。

【００１２】上記部分洗い装置では、給液タンクに洗剤液(液体洗剤を標準使用濃度に希釈したものなど)が予め投入されている。 また、超音波振動子で発生する超音波振動は超音波振動ホーンによって振幅が増幅され、振動エネルギーが収束して高エネルギーとなる。 故に、超音波振動子では比較的低周波数帯の超音波振動を発生させればよい。

【００１３】給液タンクから放出された洗剤液は高エネルギーとなった超音波振動が与えられ、被洗浄物の汚れ部分に供給される。 振動が高エネルギーであることから洗剤液が少量であっても繊維の内部にキャビテーションを生じさせることができ、汚れは速やかに除去される。

【００１４】請求項２の部分洗い装置付き洗濯機は、請求項１に記載の洗濯機において、部分洗い装置の給液タンクは凹部を有する形状であり、該凹部内に超音波振動子が位置することを特徴とする。 超音波振動子が駆動すると誘電体損失により発熱するので、該超音波振動子の周囲に位置する給液タンクは熱伝導や輻射によって温められる。 故に、内部の洗剤液も加温されてその酵素活性や化学反応が促進される。

【００１５】請求項３の部分洗い装置付き洗濯機は、請求項１又は請求項２に記載の洗濯機において、部分洗い装置のケースにはスリットが形成されており、被洗浄物を該スリットに通すことで超音波振動が与えられた洗剤液が供給されることを特徴とする。

【００１６】この部分洗い装置では、超音波振動する超音波振動ホーンの先端部はケース内にあり、また被洗浄物に洗剤液を供給するには被洗浄物をケースのスリットに通すだけである。 故に、超音波振動ホーンの先端部が手に触れることがない。 さらに、スリットに対して超音波振動ホーンの先端部は位置固定されているので、該先端部からスリットを通る被洗浄物までの距離は常に一定である。

【００１７】請求項４の部分洗い装置付き洗濯機は、請求項３に記載の洗濯機において、部分洗い装置は下側に凸となるように湾曲しその底部が開口した上部カバーと、上部カバーの下方で上側に凸となるように湾曲しその頂部が開口した下部カバーとがケース内に設けられていて、超音波振動ホーンの先端部は上部カバーの開口内で該開口よりも低い又は同じ高さに位置しており、給液タンクからは上部カバー上へ洗剤液が供給され、スリットに通した被洗浄物は上部カバーと下部カバーとの間を通ることを特徴とする。

【００１８】上記構成の部分洗い装置では、給液タンクから放出された洗剤液は上部カバーの湾曲する面に沿って流れ落ちて底部の開口へ導かれ、該開口内に位置する超音波振動ホーンの先端部によって超音波振動が与えられる。 この洗浄液は前記開口から流下し、使用者がケースのスリットに通した被洗浄物に供給される。 また、超音波振動ホーンの先端部は被洗浄物に僅かに触れることができる。

【００１９】請求項５の部分洗い装置付き洗濯機は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の洗濯機において、部分洗い装置には固形石鹸を一部露出するように収納する固形石鹸収納部が設けられており、給液タンクに水が投入されているとき被洗浄物には給水と共に固形石鹸が塗布されることを特徴とする。 つまり、この部分洗い装置では固形石鹸を用いることにより水でも効果的な洗浄を行うことができる。

【００２０】請求項６の部分洗い装置付き洗濯機は、請求項４に記載の洗濯機において、内部に収納した固形石鹸が下端より露出する固形石鹸収納部と、固形石鹸を固形石鹸収納部内で下方に圧接する手段とを有し、露出した固形石鹸は超音波振動ホーンの先端部と同じ高さに位置することを特徴とする。

【００２１】この部分洗い装置は、超音波振動が与えられた水と石鹸によって被洗浄物の汚れを除去するものである。 即ち、給液タンクには予め水を投入しておき、給液タンクから放出された水に超音波振動ホーンの先端部で超音波振動を与える。 使用者がケースのスリットに被洗浄物を通すと、固形石鹸収納部の下端から露出した固形石鹸が被洗浄物に塗布され、また同時に超音波振動が与えられた水が供給される。 さらに、超音波振動ホーンの先端部が被洗浄物に僅かに触れることができる。

【００２２】また、圧接する手段が設けられていることにより、固形石鹸は消耗しても必ず固形石鹸収納部の下端より露出する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。 図１は本実施形態の部分洗い装置付き洗濯機の全体構成を示している。 １０は超音波により被洗浄物の汚れを除去する部分洗い装置であり、洗濯機本体１のフタ２に取り付けられている。

【００２４】また、３は超音波駆動用電気パルスを発生させる発振機、４は発振機３での駆動信号を部分洗い装置１０へ伝えるリード線、５は洗濯槽である。 さらに、
部分洗い装置１０に設けられた１３ｂはスリットであり、１８ａは後述する固形石鹸収納部の開閉ドアである。

【００２５】フタ２は前後で２つに山折りして開成するものであり、手前フタ部２ａの横方向の中心には前縁部に近接して部分洗い装置１０が取り付けられている。 フタ２は、開成していく途中でその前縁部が洗濯槽５の直径の位置に達したとき、図示しないマグネットなどで簡易的にロックすることができ、これによって部分洗い装置１０の動作姿勢が整う。 このとき、部分洗い装置１０
は洗濯槽５のほぼ中央、即ち本体開口部１ａの間口が最も広いところに位置するので、衿汚れなどの長尺なものを洗浄するのに非常に作業性がよい。

【００２６】尚、床面からフタ２までの高さは、洗濯機によっても多少異なるが約９００ｍｍ以上あることから、部分洗い装置１０を用いるとき使用者はほぼ正立した作業姿勢をとることができる。 従って、とても楽に作業を行える。

【００２７】次に、部分洗い装置１０の構成について説明する。 尚、この部分洗い装置１０には本発明者が既に出願した構成（特願平１０-１９７１２６号)が用いられている。

【００２８】図２は部分洗い装置１０内に設けられた超音波加振部の斜視図である。 １１は超音波振動子であり、１２はその振動を増幅する超音波振動ホーンである。

【００２９】図３は部分洗い装置１０の一部破断面図である。 該部分洗い装置１０のケース１３は上端と下端とが開放された直方体であり、その中にはケース１３内を上部と下部とに分ける壁１３ａが設けられている。 該壁１３ａの中央は開口していてその周囲には支持材１４が取り付けられており、ここに超音波振動ホーン１２の先端部１２ａが下を向くように超音波加振部１１,１２が挿入、固定されている。

【００３０】ケース１３の上端からはカートリッジ式の給液タンク１５が挿入されている。 該給液タンク１５は直方体状でその下面に凹部１５ａを有するものであり、
ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂成形品だと製作が簡単で好ましい。 この給液タンク１５をケース１３
に挿入すると、凹部１５ａで超音波振動子１１及び超音波振動ホーン１２を避けることができる。

【００３１】給液タンク１５の下端にはバルブ部１５ｂ
を介してチューブ１５ｃが設けられており、チューブ１
５ｃは壁１３ａを貫通しその先端は壁１３ａの下側に位置する。 給液タンク１５をケース１３の定位置まで挿入するとバルブ部１５ｂが壁１３ａに圧接して開き、給液タンク１５内の洗剤液がチューブ１５ｃより放出される。 給液タンク１５が定位置まで挿入されていないと、
バルブ部１５ｂは閉じて洗剤液は出ない。

【００３２】ケース１３内における壁１３ａの下方には、下側に凸となるように湾曲しその底部が開口した上部カバー１６が設けられている。 このとき、超音波振動ホーン１２の先端部１２ａは上部カバー１６の開口１６
ａ内で該開口１６ａよりも僅かに低い、又は同じ高さに位置している。 また、該上部カバー１６の下方には、上側に凸となるように湾曲しその頂部が開口した下部カバー１７が設けられている。

【００３３】また、ケース１３にはスリット１３ｂが形成されている。 スリット１３ｂを通された被洗浄物６は上部カバー１６と下部カバー１７との間に設けられた隙間を通る。

【００３４】壁１３ａと上部カバー１６との間には、超音波振動ホーン１２に隣接して固形石鹸収納部１８が設けられている。 この固形石鹸収納部１８は底壁がなく、
側壁の下端が内側に湾曲することで内部の固形石鹸７を下方より支持している。 固形石鹸収納部１８の下端から露出した固形石鹸７は上部カバー１６の開口１６ａ内に位置し、且つ超音波振動ホーン１２の先端部と同じ高さに固定されている。 該固形石鹸７の出し入れは、図１に示す開閉ドア１８ａより行う。

【００３５】また、固形石鹸収納部１８内の上部には圧接手段としてバネ１８ｂと該バネ１８ｂの一端に固定された可動板１８ｃが設けられており、固形石鹸７は可動板１８ｃを介してバネ１８ｂの復元力を上方から受けている。 これによって、固形石鹸７は常に固形石鹸収納部１８内で下方に圧接されている。

【００３６】上記構成の部分洗い装置１０による部分洗いについて説明する。 予め洗剤液が投入された給液タンク１５をケース１３の定位置まで挿入すると、バルブ部１５ｂが開いてチューブ１５ｃから洗剤液が放出される。 洗剤液は上部カバー１６の湾曲する面に沿って流れ落ち、超音波振動ホーン１２の先端部１２ａに導かれる。

【００３７】尚、図３では固形石鹸収納部１８内に固形石鹸７が入っているように示しているが、この洗剤液による部分洗いでは固形石鹸７は用いない。

【００３８】上記給液タンク１５の挿入と共に超音波振動子１１は発振機３(図１参照)からの駆動信号によって共振周波数で振動し、その振動は超音波振動ホーン１２
で増幅される。 先端部１２ａではその材質と形状にもよるが、数倍〜数十倍以上の振幅で振動する。 この振動が洗剤液に与えられると、洗剤液は毛細表面波を生じて微粒化し、加速されて下部カバー１７の開口１７ａより洗濯槽５へ流下する。

【００３９】使用者は、ケース１３のスリット１３ｂに被洗浄物６の汚れ部分を挿入して左右に動かす。 このとき、超音波振動が与えられた洗剤液が被洗浄物６に供給され、また超音波振動ホーン１２の先端部１２ａが被洗浄物６に僅かに接触する。 従って、洗剤液の洗浄効果と、超音波振動によって被洗浄物６の表面及び繊維内に発生する強力なキャビテーションと、直接被洗浄物６に与えられる数十kHzの物理的な振動機械力との相乗効果により、部分汚れは極めて効果的に除去される。

【００４０】使用者は洗浄具合を目視で確認しながら、
作業の中止又は続行の判断を行えばよい。 そして、部分洗いを終えた被洗浄物６はそのまま洗濯槽５に投入し、
通常の洗濯を行う。

【００４１】上述した部分洗い装置１０では、被洗浄物６に供給される洗剤液は霧状となっており、その流量は約０.１L/min程度である。 故に、被洗浄物６に接近させても浸透する程度で周囲に洗剤液が飛散するようなことはない。

【００４２】尚、洗剤液の流量は約０.１L/min程度であることから、給液タンク１５の容量を約１Lとすれば、
約１０分程度使用できて部分洗いに支障ない。

【００４３】また、超音波振動子１１は誘電体損失により発熱するが(６０℃〜７０℃)、給液タンク１５が超音波振動子１１を取り囲む構成となっているため、熱伝導や輻射によって給液タンク１５内の洗剤液が加温される。 故に、洗浄効果の向上が期待できるものである。

【００４４】また、超音波振動子１１からの振動エネルギーは超音波振動ホーン１２で収束されるので、その先端部１２ａでのエネルギー密度は非常に高く、容易に数十W/cm ²以上の強力なパワー密度に達する。 故に、先端部１２ａを手で触れると振動を吸収してやけどなどの危険性がある。 そこで、手先が先端部１２ａに接触しないように被洗浄物６をケース１３のスリット１３ｂに通す構成としており、例えばスリット１３ｂの高さを約１０
mmにすると手先が入りにくくてよい。

【００４５】また、スリット１３ｂの高さを超音波振動ホーン１２の先端部１２ａの近傍で少なくとも１０mm前後とすると、ふだん頻繁に部分洗いを行うカッターシャツの衿や袖、靴下、シャツ、下着類などが無理なく挿入できる。 故に、不便さを伴うものではない。

【００４６】また、ケース１３のスリット１３ａを通る被洗浄物６から超音波振動ホーン１２の先端部１２ａまでの距離は一定である。 故に、誰が行っても作業の条件は同じとなるので、常に一定の洗浄効果を得ることができる。

【００４７】また、上記部分洗い装置１０では数十kHz
の比較的低周波数体の超音波が用いられているので、振動波が高周波帯のようにビーム状に集中しない。 故に、
水の励起による超音波振動が連続的に流下する液体に高強度で伝達されないので、ケース１３の下端より洗濯槽５へ落下する洗剤液が手に触れても痛みは感じない。

【００４８】次に、上述した洗剤液による部分洗い以外の方法として、固形石鹸を用いる方法について説明する。 即ち、洗剤液が用意できない場合は給液タンク１５
に水のみを投入しておき、一般家庭で使用される手洗い用の固形石鹸７を固形石鹸収納部１８に挿入する。

【００４９】固形石鹸収納部１８の下端より露出する固形石鹸７は、超音波振動ホーン１２の先端部１２ａと同じ高さになっている。 従って、被洗浄物の汚れ部分をスリット１３ｂに挿入して左右に動かすと、被洗浄物６に固形石鹸７が塗布される。

【００５０】給液タンク１５から放出された水は、上述したように超音波振動が与えられて石鹸が塗布された被洗浄物６に供給される。 また、超音波振動ホーン１２の先端部１２ａが被洗浄物６に僅かに接触する。 従って、
石鹸の洗浄効果と、超音波振動が洗えられた水によって被洗浄物６の表面及び繊維内に発生する強力なキャビテーションと、直接被洗浄物６に与えられる数十kHzの物理的な振動機械力との相乗効果により、部分汚れは極めて効果的に除去される。

【００５１】このとき、給水によって石鹸は被洗浄物６
より流出するが、被洗浄物６を動かすたびに石鹸が塗布されるので洗浄効果は低下しない。

【００５２】また、固形石鹸７が消耗してもバネ１８ｂ
と可動板１８ｃによって固形石鹸収納部１８の下端に圧接されているので、その露出部分は常に超音波振動ホーン１２の先端部１２ａと同じ高さになる。

【００５３】次に、本発明に係る洗濯機にて実際に布の洗浄試験を行った結果を以下に示す。 本試験ではJIS電気洗濯機C9606洗浄試験に準拠して人工汚染布(衿汚れを模擬したもの)を試験布に用いて洗浄度(％)を求めたものである。 尚、洗浄度(％)は、 洗浄度(％)=(洗浄後反射率-洗浄前反射率)/(原布反射率
-洗浄前反射率)×100 によって求められる。

【００５４】試験は、(ａ)市販の洗濯用液体洗剤を標準使用濃度に希釈したものを給液タンクに投入しておく場合と、(ｂ)水のみを給液タンクに投入し人工汚染布には市販の部分洗い用液体洗剤を標準使用量塗布しておく場合の２条件について行った。 また、いずれも出力３０W
で４０kHzの周波数を発生させる発振機を用いた。

【００５５】図４は本試験の結果を示したグラフであり、洗浄時間に対する洗浄度を示している。 (ｂ)の場合、給水により洗剤が流出してしまうので洗剤濃度が低下し、洗浄時間が長くとなると洗浄度はほぼ横ばいになる。 一方、(ａ)の場合は常に洗剤液が供給されるので、
洗浄時間の経過と共に洗浄度は向上する。 故に、(ａ)の方が効果的な部分洗いを行うことができる。 また、洗浄後の人工汚染布の状態は、ブラシ洗浄や手もみ洗浄でみられるような摩擦損傷がない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の洗濯機に備えられた部分洗い装置は、超音波振動が与えられた洗剤液が用いられるので効果的な洗浄を行うことができる。 また、洗剤液は予め給液タンクに投入されているものであって、連続して被洗浄物に供給されることから、
洗剤液を被洗浄物に逐一塗布する必要がない。

【００５７】また、比較的低周波数帯の超音波振動を超音波振動ホーンで増幅させることから、超音波振動が与えられた洗浄液は霧状になっており、被洗浄物に当てても飛散するようなことはない。

【００５８】請求項２の洗濯機に備えられた部分洗い装置は、超音波振動子で発生する熱によって洗剤液が温められるので、洗剤液による洗浄効果が向上する。

【００５９】請求項３の洗濯機に備えられた部分洗い装置は、超音波振動ホーンの先端部が手先に触れない構成となっているので、手を傷めずに安全に部分洗いを行うことができる。 また、超音波振動ホーンの先端部から被洗浄物までの距離が一定なので、常に同じ洗浄効果を得ることができる。

【００６０】特に、請求項４の洗濯機に備えられた部分洗い装置では、被洗浄物に超音波振動ホーンの先端部が触れる構成なので、その振動機械力により洗浄効果はいっそう向上する。

【００６１】請求項５及び請求項６の洗濯機に備えられた部分洗い装置では、洗剤液が用意できない場合でも水と石鹸を用いて効果的な部分洗いを行うことができる。

【００６２】特に、請求項６の部分洗い装置では、被洗浄物に塗布された石鹸が給水により流出しても、被洗浄物をスリット内で動かすたびに石鹸が塗布されるので洗浄効果は低下しない。 また、圧接手段によって固形石鹸が消耗しても確実に被洗浄物に石鹸が塗布される便利な構成となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である部分洗い装置を備えた洗濯機の全体構成を示した斜視図である。

【図２】 上記部分洗い装置に備えられる超音波加振部の斜視図である。

【図３】 上記部分洗い装置の一部破断面図である。

【図４】 本発明に係る洗濯機を用いた洗浄試験の結果を示すグラフである。

【図５】 従来の洗濯機の外観斜視図である。

【符号の説明】

６ 被洗浄物 ７ 固形石鹸 １０ 部分洗い装置 １１ 超音波振動子 １２ 超音波振動ホーン １２ａ 先端部 １３ ケース １３ｂ スリット １５ 給液タンク １５ａ 凹部 １６ 上部カバー １６ａ 開口 １７ 下部カバー １７ａ 開口 １８ 固形石鹸収納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 浩史 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ 株式会社内 (72)発明者 田丸 理恵 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3B155 AA02 BA08 BB08 CA11 CB32 CB39 DA02 GA01 GA25 GB04