JP4786056B2 - 電気かみそり - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気かみそりの様な携帯式の小型電気機器であって、特に負荷の変化に対応して速度制御を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の小型電気機器は、負荷検出を的確に行うことのみを目的としたものが一般的であり、負荷変化が判定されると直ちにその検出内容に対応した速度へ変更処理されていた（例えば、特開平５−３８３８７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は電気かみそりにおける検知動作と制御動作との関係を研究した結果、単純に両者のタイミングを一致させるのではなく、所定の関係を持たせて制御することにより、使い勝手が向上することを知見した。
【０００４】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、重負荷を検出時はできるだけ素早く回転制御をする一方、軽負荷が検出された場合は所定の遅れ時間をもって制御動作を行うことにより、電気かみそり等の駆動態様に即応した負荷検出および速度制御が行える小型電気機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる小型電気機器は、図１（ａ）にその概略的な構成を示す如く、機器全体を制御する制御手段１と、その制御手段１の制御に従って動作速度が変更されるモータの様な駆動手段２と、その駆動手段２に加わる負荷の大小を検出可能とする負荷検出手段３とを備えている。
【０００６】
ここで、前記した負荷検出手段３で検出された負荷の大小に対応させて、制御手段１が駆動手段２の動作速度を複数の段階的にあるいは無段階に自動的な変更動作を可能としたものである。更に駆動手段２における動作速度を、図１（ｂ）に示す如く、低速側から高速側への移行時にあっては、できるだけ短時間で目的とする動作速度に移行させる一方、高速側から低速側への移行時にあっては、所定の時間遅れをもって目的とする動作速度に移行させることを特徴とする。
【０００７】
前記した駆動手段２における動作速度が低速側と高速側間の移行時に、中速領域の速度範囲の時間帯を強制的に設けるとともに、高速側から低速側への移行時における中速領域の持続時間Ｔ１を、低速側から高速側への移行時における中速領域の持続時間Ｔ２より充分大きく設定している。
【０００８】
ここで、制御手段１によって現在制御されている駆動手段２の動作速度に対応した負荷より大きい負荷状態が負荷検出手段３により検出されると、できるだけ少ない遅れ時間をもって動作速度を上昇させる。逆に小さい負荷状態が検知された場合にあっては、所定の待ち時間を設けた後、更にその負荷状態またはより小さい負荷状態が検知されることを条件に、動作速度を降下させる。
【０００９】
また制御手段１は図１３から図１５における時刻ｔ１に示す如く、駆動手段２の始動直後に高速領域における運転をさせ、またその高速運転中は、負荷検出手段３における検出動作を無効にしている。更に駆動手段２は、前記した高速運転が所定時間継続後に他の速度領域における運転に移る一方、移行後の速度領域での運転中に、負荷検出手段３における検出動作が有効となる。しかしながら、駆動手段２の高速領域における運転は、負荷検出手段３における検知動作が開始されるまで維持される様に構成してもよい。
【００１０】
更に負荷検出手段３は、駆動手段２における動作速度が低速側に移行した直後の設定時間、その検出動作が無効とされることが好ましい。また制御手段１は、押しボタンスイッチの様な操作手段４の操作と連動して、負荷検出手段３を用いた動作速度の自動変更制御と、複数段階の固定された速度変更動作とを切り換え可能としている。
【００１１】
この操作手段４による自動制御状態から固定された速度への変更直後には、高速領域の速度が自動的に選択される。また操作手段４における選択状態は駆動手段２のオフ後も記憶され、次回の駆動手段２の始動時には、前回選択された最終の制御内容が実行されることが好ましい。更に制御手段１における制御状態を学習させ、次回の駆動手段２の始動時に、最適と判断される制御内容で駆動手段の動作で開始される様に構成することもできる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は上記の如く、重負荷を検出時はできるだけ素早く回転制御をする一方、軽負荷が検出された場合は所定の遅れ時間をもって負荷検出および制御動作を行うことにより、電気かみそり等の駆動態様に即応した速度制御が行え、使い勝手に優れる。
【００１３】
更に駆動手段における低速側と中速側間に中速領域の時間帯を設けるとともに、その時間帯の長さに速度の上昇時と下降時とに差を設けることにより、低速側から高速側への上昇時には例えば髭剃り時にあっては肌を傷めることを最小限に抑制し、高速側から低速側への下降時には次に行う動作に対する時間的余裕を与える。
【００１４】
また、低速駆動時に中または重負荷が検出されると直ちに速度を上昇するが、高速または中速運転時により軽い負荷が検出されると所定の待ち時間を設けた後にあってもその負荷状態が検出されることを条件に速度を下降させることにより、上昇時には応答の素早い髭剃り等が行え、逆に速度の下降時には安定した動作が持続できる。
【００１５】
更にまた、駆動手段の始動直後は高速回転を所定時間強制的にさせるとともに、その期間中は検出動作を無効とすることにより、始動初期における駆動トルクの不足に起因する始動不良が未然に防止できる。
【００１６】
また前記検出および速度制御動作を、駆動速度を中速に落としてから行うことにより、検知動作が開始されたことを、駆動系における音の変化により確認できるとともに、それ以後の速度上昇または下降がスムーズに行える。
【００１７】
一方、駆動速度を落とさずに高速のまま負荷検知を開始させれば、髭剃り等で荷重負荷をかけた際における初期トルク不足によって、駆動系が不要に停止するのが未然に防止できる。例えば、高速状態を維持した状態で所定期間が過ぎても中速に落とさず、負荷が検知されて始めて、その後の負荷検知動作による回転制御を介して中速や低速に移行可能とすることで、負荷が実際に加わるまでは必ず高速状態を維持できるので、初期トルク不足によるモータ停止等の不都合を解消することができる。
【００１８】
更に、駆動手段が低速側に移行した直後の設定時間、負荷の検出動作を無効としてそれ以後に検出動作を開始させることにより、駆動手段の動作速度が安定する結果、安定した負荷検出が行われる。
【００１９】
また、負荷検出手段と用いた駆動手段の自動制御動作と、手動による複数段の速度変更動作を操作手段の操作と連動して切り換え操作可能とすることにより、髭剃り等の動作が多様なモードで行われ、自己に適した動作モードが容易に選択できる。
【００２０】
ここで、前記した操作手段による自動制御状態から固定速度への切り替え直前は無負荷運転の低速であることが通常であるため、高速側へ強制的に移行させることにより、駆動手段における駆動音の変化によってモードが切り替わったことを使用者に認識させることができる。
【００２１】
また操作手段による選択状態が駆動手段のオフ後も記憶され、次回の駆動時にその内容が反映されることにより、好みの駆動状態を自由に選択可能としながら、次回も前回と同一の駆動速度ないし駆動モードが自動的に実行され、使い勝手が向上する。
【００２２】
更に制御手段による制御状態を学習させることにより、機器使用開始時におけるモードおよび駆動速度選択がより的確に行われる結果、使い勝手は更に向上する。また駆動状態の変化を表示することにより、制御内容および状態がより積極的に操作者に示され、使用時における安心感を与えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる小型電気機器を、図２に例示するロータリー式の電気かみそりに実施した一例に基づいて説明するがこれに限らず、内刃が往復動式や縦軸回りに回転する電気かみそり、あるいはモータやバイブレータの様な駆動部分の動作速度制御機能を備えたマッサージ器、電動歯ブラシあるいは爪磨きなど各種の小型電気機器に対しても略同様に実施できることは勿論である。
【００２４】
電気かみそり１０は図２に示す様に、本体ケース１１の上端位置に、内刃１２を収納するとともに上方が開口したヘッド部１３を揺動自在に備え、更にヘッド部１３における開口を閉じる様に、内刃１２と接する網刃状の外刃１４を備えた外刃ホルダ１５を配設している。
【００２５】
内刃１２は周面に螺旋状の刃部を設けた円筒状であって、その両端から回転軸１６を外方向に延ばしてヘッド部１３内の上方で水平に支持するとともに、その一方の回転軸１６とモータ１７の回転軸間を、図示しない複数段のギヤないしはタイミングベルトからなる減速機構で接続している。
【００２６】
また本体ケース１１の正面側には、中央部に縦断して上下方向に細帯状に伸びる操作パネル１８上に、モータ１７をオンオフ規制するためのメインスイッチ１９と、モータ１７の駆動速度を表示するための３つの発光素子２０ａ・２０ｂ・２０ｃを備えた第１表示部２１と、モータ１７の駆動モードを表示するための第２表示部２２と、モータ１７の駆動状態を変更するためのサブスイッチ２３と、充電時期を表示する第３表示部２４とを一列状態で配設する一方、操作パネル１８を包囲して、図３の様な電池の残容量を表示可能とする第４表示部２５を備える。
【００２７】
また本体ケース１１の下端位置に、充電アダプタ２６のプラグ２７を挿脱自在に接続可能とするソケット２８を設け、本体ケース１１内に収納した図４に示す電子回路３１が、商用交流電源を使用して駆動できる様にしている。
【００２８】
充電アダプタ２６は、電源プラグ２９を介して入力された１００〜２５０Ｖ程度の商用交流電圧３０を、従来と略同様な構成の図示しないインバータ回路により降圧したあと整流することにより、二次電池３６の端子電圧Ｖｅよりやや高い例えば４Ｖ程度の直流低圧の充電電圧Ｖｄを出力可能とするものである。
【００２９】
またメインスイッチ１９およびサブスイッチ２３は、例えばプッシュ式の常開スイッチが使用され、１回の押し操作をする毎に、電子回路３１は後記する予め設定された動作を行う。
【００３０】
第１〜第３表示部２１・２２・２４は、赤色系の発光ダイオードの様な駆動電圧が電池電圧よりも低い発光素子を１または複数個、離間させ且つその表示形状あるいは表示色を異ならせて縦列状態で備え、発光素子の点灯位置あるいは点滅状態を変化することにより、後記する所定の表示動作を可能とする。
【００３１】
より具体的には、第１表示部２１における３つの発光素子２０の色を全て黄色に、第２表示部２２は緑色に、第３発光部２４は赤色に設定している。この様に第１表示部２１と第２表示部２２における表示色を変えることにより、第２表示部２２を基準にして第１表示部２１の動きを見ることができるので、モータ１７の回転速度を視覚的にすばやく判断できる。これは特に、第１表示部２１における表示が個別点灯ではなく、点灯数を増減して回転速度を表示する場合に有用である。
【００３２】
これに対して第４表示部２５は、図３（ｂ）の様に、青色系のＬＥＤの様な発光素子３２が使用され、更に出力される光を直接放出するのではなく、プリズム３３を利用して直角方向に曲げて導光板３４の下端に入力するとともに、導光板３４の前面側に密着させて配設した光拡散板３５から本体ケース１１の外部に光を放出することにより、面状に発光表示する様に構成している。
【００３３】
更に本実施例にあっては、上記した操作パネル１８の周囲を一周して細帯状に光拡散板３５を露出させるとともに、その光拡散板３５から出力される光６１の強度が全面に亘って同一ではなく、導光板３４に入射された光が上方へ進むにつれて減衰する様に設定することによって、発光素子３２の点灯時に、第４表示部２５は最下端が一番明るく上方へ行くほど暗くなる図３（ａ）の様な略Ｕ字形状に発光させる。
【００３４】
次に本体ケース１１内に収納する電子回路３１は、図４にその全体的な構成を概略的に示す如く、複数回の充放電を可能とする二次電池３６を駆動源として１チップタイプのマイコン装置３７でその全体が制御されるものであって、二次電池３６に対する充電時期を規制する充電制御部３８と、二次電池３６による駆動中における電池残量に対応した表示を可能とする電池残量検出部３９と、モータ１７の駆動状態を変更可能とするモータ制御部４０とから構成される。
【００３５】
本発明で使用されるマイコン装置３７は、Ａ／Ｄコンバータとしての機能を一体に内蔵することにより、アナログ電圧の入力ポートを複数備えた汎用的なものであって、内部にＲＯＭ化して収納したプログラムにより、入力されるアナログ電圧値の変化に対応した制御動作が、Ａ／Ｄコンバータや比較器の様な個別部品を使用することなくマイコン装置３７のみで行える様にしたものである。
【００３６】
すなわち、アナログ信号の入力ポートに入力された電圧値を、定電圧回路４１で安定化した基準電圧ＶＳの分圧値と比較して８ビット程度の所定のデジタル値に変換したあと、変換後のデジタル値を適宜に比較し、その大小に対応して所定の演算動作を行う。そして、このマイコン装置３７に備えるＡ／Ｄ変換機能とプログラムによる演算機能とを利用し、各種の検知およびその検知内容に対応した表示あるいは制御動作を行わせる。
【００３７】
二次電池３６はニッケル水素電池であって、本実施例にあっては２本を直列に接続することにより、完全に放電させた状態から充電に伴ってその端子電圧Ｖｅが１．８Ｖ〜３．５Ｖ程度まで変化するものが使用されている。しかしながら、電池の種類あるいは本数を変更できることは勿論である。
【００３８】
充電制御部３８は、図５にその具体的な構成を示す如く、充電アダプタ２６から出力される充電電圧Ｖｄを、スイッチング用として備えた第１トランジスタ４２および過熱時に溶断する温度ヒューズ４３を介して二次電池３６の両端に印加することにより、二次電池３６に対する充電を可能とする。
【００３９】
すなわち充電電圧Ｖｄが入力されると、第１トランジスタ４２のベース端に接続された第２トランジスタ４４が先ずオンし、更に第１トランジスタ４２をオンさせて二次電池３６に対する充電を開始させる。それと同時に、第３表示部２４に備えた発光素子４５に通電して充電中であることを表示する。
【００４０】
更に充電完了時期に達すると、マイコン装置３７は第３トランジスタ４６をオンさせる結果、第２トランジスタ４４および第１トランジスタ４２がオフし、二次電池３６に対する充電を停止するととともに、第３表示部２４の発光素子４５に対する通電も停止して充電が完了したことを操作者に知らせる。
【００４１】
ここで上記した二次電池３６の満充電時期を検知する方法は、特に限定されるものではない。しかしながら本実施例にあっては、ニッケル水素電池の充電時における端子電圧Ｖｅが図６（ａ）で例示する様な変化をすることを利用し、電池電圧Ｖｅを分圧する電池電圧検出部４７を介して電池電圧Ｖｅに比例する電圧をマイコン装置３７に入力しその電圧変化を検知することにより、二次電池３６の端子電圧Ｖｅがピーク値Ｖｐに達した時点Ａから、更に所定の電圧ΔＶだけ端子電圧Ｖｅが低下した時点Ｂを満充電時と判定して急速充電を停止制御することを基本とする。
【００４２】
更に、二次電池３６の劣化などに起因してピーク値Ｖｐが検出できない場合を考慮して、マイコン装置３７におけるタイマー機能により１時間程度の最長充電時間を予め設定し、充電開始からピーク位置を検出することなく最長充電時間が経過すると、充電を強制的に停止する。
【００４３】
同時に、サーミスタ４８を利用した電池温度検出回路４９により二次電池３６の表面温度を検出しておき、その温度が設定値に達したあと、例えば１０秒程度の設定時間だけ設定温度以上の状態が持続したことが確認された場合にあっても、満充電に達したものと判断して充電を停止することにより、過充電を防止する。
【００４４】
なお、充電電圧Ｖｄの入力時にオンするトランジスタ６２からなるＡＣ検出部６３を備えて充電電圧Ｖｄの入力時期を判定可能とし、上記した充電制御を始めとする各種の制御動作時に利用する。
【００４５】
次に二次電池３６の残容量検出および表示は、図６（ｂ）に例示する如く二次電池３６の使用に伴って端子電圧Ｖｅが低下することを利用し、例えば本実施例にあっては、端子電圧Ｖｅが第１の比較値Ｖ１に達する時点Ｃまでは満充電状態と判定し、第４表示部２５における発光素子３２を常時に点灯して満充電表示をする。
【００４６】
更に、端子電圧Ｖｅが第１比較値Ｖ１を下回り、第２の比較値であるＶ２に達する時点Ｄまでは発光素子３２を１秒程度の間隔でゆっくりと点滅させて充電予告表示を行わせ、Ｖ２をも下回ると点滅周期を短くする充電催促表示に移る表示制御動作を行わせる。
【００４７】
上記した動作を実現するため、本実施例にあっては図７に示す如く、定電圧回路４１で安定化した電圧をＡ／Ｄ変換時における基準電圧ＶＳとし、更にその電圧を比較電圧発生回路５０において分圧することにより、前記した第１比較値Ｖ１および第２比較値Ｖ２を形成している。
【００４８】
同時に、二次電池電圧Ｖｅを電池電圧入力回路５１で分圧してマイコン装置３７に入力し、その入力値と前記した比較値Ｖ１・Ｖ２とを比較演算することによって現在の電池残量を判定し、その判定結果を第４表示部２５で表示させる。
【００４９】
ところで本実施例にあっては、第４表示部２５に備える発光素子３２として、青色系のＬＥＤの様に二次電池３６の端子電圧Ｖｅよりも駆動電圧が高い発光素子が使用されている。
【００５０】
そこで、二次電池３６の端子電圧Ｖｅを昇圧回路５２で第４表示部２５における表示に必要な電圧まで一旦上昇させたあと発光素子３２に印加する。更に、第４表示部２５側の発光素子３２に流れる電流は第１〜第３表示部２１・２２・２４側の発光素子に流れる電流よりも大きいため、発光素子３２と直列にスイッチング回路５３を介装し、そのスイッチング回路５３をマイコン装置３７で制御することによって、第４表示部２５における表示時期を規制可能とする。
【００５１】
また第４表示部２５における電池残容量表示動作は、モータ１７のオン期間中をはじめ、任意の期間に実行することは基本的に可能である。特にモータ１７のオン期間中にあっては、モータ１７が駆動されていることを示すパイロットランプとしての役目も同時に果たす。
【００５２】
しかしながら、図８（ｅ）の如く、モータ１７の駆動中である時刻ｔ１からｔ２間は二次電池３６の端子電圧Ｖｅは低下を続けるが、モータ１７の駆動停止とともに端子電圧Ｖｅは復帰する。
【００５３】
そこで本実施例にあっては、図８（ａ）および（ｂ）の如く、時刻ｔ１にモータ駆動を開始してから時刻ｔ２にモータ駆動を停止した段階で図８（ｄ）の様にスイッチング回路５３をオフし、第４表示部２５における残容量表示動作を時刻ｔ３まで一旦停止する。
【００５４】
一方、時刻ｔ２からｔ３までの残容量表示の停止期間Ｔ１中にも、図８（ｃ）の様に継続して電池残容量の検出動作を継続しており、時刻ｔ３時点における残容量を保持し、その保持した残容量に対応した表示を時刻ｔ３からｔ４の期間Ｔ２中に第４表示部２５において行ったのち、第４表示部２５における表示を停止するのである。
【００５５】
例えば電気かみそりの場合、外刃１４と内刃１２間に毛くずが溜まって負荷が大きくなる結果、電池容量が充分にあるにも拘らず電池残量が僅少である旨の表示が行われ、使用者は充電を繰り返す恐れがある。かかる場合にあっても、モータ１７への通電停止後の残容量を検出して表示することにより、本当に電池容量が残っているか否かの確認が的確に行える。
【００５６】
なおモータ停止後に表示を停止する期間Ｔ１は、図８（ｅ）の如く、電池電圧が復帰するのを確認でき且つモータ１７の停止前後の状態を分離して表現できる必要最小限の例えば０．２〜１秒程度の短時間に設定されることが好ましいが、任意に設定できることは勿論である。
【００５７】
例えば０．２秒以下の時間を設定した場合にあっては、その時間中では電池電圧の復帰は不十分であるため、電池電圧の復帰割合を測定し、その測定値から最終的な復帰電圧を演算して残容量を推測する。それと同時に行われる電池残量の検出中であることを示す表示は、設定時間が短いために、表示を単純に停止するか色を変えるなど、簡単で認識し易い形式のものが採用される。
【００５８】
逆に表示の停止期間が１秒以上の様な長時間の場合は、その期間中に電池残容量の検出中であることを発光素子３２の点滅、発光色の変更あるいは文字による注意表示を行うことにより、モータ１７の駆動が完全に停止するとともに、充電残量の検知動作が正常に行われていることを操作者に対してより的確に認識させることができる。
【００５９】
この場合における残量表示停止期間中に行われる表示は、別に表示手段を設けることも可能であるし、第４表示部２５を利用して実行することもできる。要するに、モータ１７の駆動中と駆動停止直後の表示内容を、例えばそれ以前が点滅表示であれば停止表示にし、点灯表示であれば点滅表示に変えるなどの変更することにより、表示内容の切り替え状況を確認できる様にしている。その役目を果たすものであれば、表示手段、表示方法および表示内容ともに適宜変更して実施できることは勿論である。
【００６０】
更にまた、第４表示部２５における表示を、上記の様に１つの発光素子を点灯あるいは点滅させるのに代えて発光強度を増減し、あるいは複数の発光ダイオードを備え、残容量の増減に対応させて発光素子の点灯数を増減することができる。また、発光ダイオードによる点灯数の増減表示に代えて、液晶表示板やＥＬ素子など他の表示手段を使用し、更に残容量を剃り可能回数の様な数値で表示するなど、その表示方法は適宜変更できる。
【００６１】
しかしながら上記した何れの表示方法にあっても、モータ１７への通電停止直後は残量表示を所定時間Ｔ１だけ一旦オフし、その後に所定時間Ｔ２だけ、表示のオフ期間中に検出した内容で再表示することは上記した場合と同じである。
【００６２】
なお、メインスイッチ１９のオフ操作直前の残容量を保存し、表示停止期間Ｔ１後に行われる停止後表示期間Ｔ２中に、保存しておいた残容量を表示することも可能である。この場合は、停止表示期間Ｔ１を短く設定でき、オフ直後に残量表示を再開できる。
【００６３】
次にモータ制御部４０は、図９にその具体的な構成を示す如く、サブスイッチ２３の押し操作でモータ１７の回転速度を例えば毎分８８００回転程度の高速、毎分８３００回転程度の中速および毎分７８００回転程度の低速となる３段階に変更可能な「手動モード」に加えて、モータ１７に加わる荷重負荷の変化を検出し、その負荷変化に対応させてモータ１７の回転速度を前記した手動の場合の３段階に自動変更可能とする「自動モード」を備える。
【００６４】
ここで使用されるモータ１７は、内刃１２を回転駆動させる直流式のものであって、モータ１７に印加される平均電圧の大きさによってその回転速度が決まるとともに、印加電圧が一定の場合、内刃１２に加わる荷重負荷の大きさに対応してモータ電流の大きさが増減することを利用して負荷の大きさを検出する動作を行っている。
【００６５】
そこでモータ１７の回転速度の変更は、高速回転時には図１０（ａ）の様にモータ１７に対して常時またはそれに近い状態の電圧を印加するが、図１０（ｂ）および（ｃ）の様に、１周期中に占める電圧印加時間の割合を順次に減少させていくことによってモータ１７に印加される平均電圧を低下させ、モータ回転速度を上下させる構成を採用している。
【００６６】
一方モータ１７に加わる荷重負荷の検出は、モータ１７と直列に低抵抗５４を介装してモータ電流に比例して増減する電圧を取り出すことにより行われる。更に、その低抵抗５４の両端に発生する電圧を積分回路５５で積分することにより、図１１（ａ）および（ｂ）の様な検知電圧Ｖｆをマイコン装置３７に入力可能とする。
【００６７】
更にこの検知電圧Ｖｆの大きさを、定電圧回路４１から出力される基準電圧ＶＳを抵抗で分圧した３つの比較電圧ＶＨ・ＶＭ・ＶＬとその大きさを比べ、両者の大小関係を判断することによりモータ１７に加わっている負荷の大きさを３段階に判定する。
【００６８】
ここで本実施例にあっては、積分回路５５における時定数を、モータ１７に印加される電圧の休止期間が短い高速および中速回転時にあっては、図１１（ａ）の様にリップルの少ない状態にまで平滑される様に設定する一方、休止期間の長い低速運転時には、図１１（ｂ）の様に充放電を繰り返すリップルの大きい波形となる様に設定する。
【００６９】
それに加えて、定電圧回路４１を分圧して形成される比較電圧を、中高速用の第１比較電圧発生回路５６と低速用の第２比較電圧発生回路５７とに分離して２種類設け、両者で異なった基準により比較電圧の設定および判定動作ができる様にしている。
【００７０】
すなわち、中高速時におけるモータ負荷検知は、同一の負荷状態であれば時間の経過に伴った検知電圧Ｖｆのレベル変動は少ないため、定電圧回路４１を分圧して形成された図１１（ａ）の様な高低２種類の比較電圧ＶＨ・ＶＭを設定し、その比較電圧と検知電圧Ｖｆの上下関係で負荷の大小を検出する。例えば、検知電圧ＶｆがＶＨより高い場合は高負荷状態と判断して高速回転を、ＶＭとＶＨの間にある場合は中負荷状態と判断して中速回転を、ＶＭを下回った場合は低負荷状態と判断して低速回転に移る制御を行う。
【００７１】
一方、モータ１７が低速回転時にあっては、同一の負荷状態であっても検知電圧Ｖｆは図１１（ｂ）の様に大きく変化する。そこで基準電圧ＶＳを分圧して比較電圧ＶＬを低速専用として設定し、一点鎖線の如く検知電圧Ｖｆのピークレベルがこの比較電圧ＶＬを下回っている間は軽負荷と判断して低速回転を維持するが、実線で示す様にピーク位置が比較電圧ＶＬを上回ると、中負荷ないしは重負荷になったものと判断して低速回転から中速回転に移行する制御が行われるのである。
【００７２】
なお二次電池３６の端子電圧Ｖｅは、残容量が充分ある場合、モータ１７の駆動を開始してから徐々に低下してモータの回転速度が低下するが、駆動を停止するとその電圧値が復帰する。そこで本実施例にあっては、モータ１７の駆動開始から１分後、２分後および３分後になると第１スイッチング回路５８におけるオン時間Ｔａを段階的に増加させることにより、電池電圧Ｖｅの低下に基づく回転速度の補正が行われる。
【００７３】
しかし電池残容量が設定値を下回る場合は、モータ駆動時における電圧降下量は前記した場合より大きく、また復帰量は逆に少ない。そこでこの場合にあっては、前記した第１スイッチング回路５８のオン時間Ｔａの増加による動的な補正に加えて、オフ期間Ｔｂを減少させる定常的な補正を加えることにより、二次電池３６の端子電圧Ｖｅが低下するのに起因するモータ回転速度の低下を補正している。
【００７４】
なお、充電アダプタ２６を使用した交流駆動時にあっては、モータ３６に印加される電圧は、二次電池３６のみによる駆動時よりも高く且つ安定している。したがってこの場合には、上記した電池駆動の場合よりも第１スイッチング回路５８のオフ時間Ｔｂを増加させるとともに、補正動作は行わない。
【００７５】
以上の様な制御動作を行わせるため、モータ制御部４０は、モータ１７と直列に第１スイッチング回路５８を接続する一方、メインスイッチ１９の押し操作と連動してオンする第２スイッチング回路５９および外刃ホルダ１５の取り外しと連動してオフする常閉スイッチ６４を介して二次電池３６の端子電圧Ｖｅを取り出し第１スイッチング回路５８の制御端にオン信号として入力することにより、第１スイッチング回路５８はオンしてモータ１７の両端に電池電圧が印加可能な状態となる。
【００７６】
かかる状態で、マイコン装置３７から第３スイッチング回路６０の制御端に印加される駆動信号Ｓｋを図１０に示される波形の反転したものとすることにより、駆動信号Ｓｋの「Ｈ」レベルの期間に対応して第３スイッチング回路６０をオンして第１スイッチング回路５８の制御端に印加されるオン信号を短絡してオフさせ、１周期中における第１スイッチング回路５８のオン時間Ｔａの長短に対応した速度でモータ１７は回転する。
【００７７】
このモータ回転速度の３段階の変化は、第１表示部２１に備えた３つの発光素子２０ａ・２０ｂ・２０ｃにおける点灯位置を変更することにより表示する。すなわち、最上位置の発光素子２０ａの点灯により高速運転中が、中間位置の発光素子２０ｂの点灯により中速運転中が、更に最下位置の発光素子２０ｃの点灯により低速運転中が区別して表示される。また手動モードと自動モードの変更は、第２表示部２２の点灯中が自動モードを、消灯中は手動モードを表示するものと予め設定することにより、区別して表示される。
【００７８】
上記の様に、モータ１７の回転速度を段階的に表示する第１表示部２１における低速表示用の発光素子２０ｃの下側に自動モード時に点灯する第２表示部２２を、更にその下にモード切替用のサブスイッチ２３を備えるとともに、それらを縦方向に接近させて一列に配設することにより、モードの切り替え動作が的確に行えるとともに、操作および制御状態が明確に表示できる。
【００７９】
なお第１表示部２１における回転速度表示は、上記の様に現在の回転速度に対応する発光素子２０のみを単独に点灯させるのに代えて、速度が上昇するのに対応させて点灯数を増減させ、あるいは前の点灯位置を設定時間だけ継続して点灯あるいは点滅表示させて残像効果を持たせることもできる。
【００８０】
かかる残像表示を行うことにより、所定時間前の回転速度が確認でき、速度変化の推移が視覚を通じて楽しめる。特に髭剃り中にあっては、例えば外刃１４を肌面から離間することにより急激な速度変化があったとしても、直前の髭剃り中における回転速度が第１表示部２１における３つの発光素子２０の点灯を利用した残像として表示される結果、剃り残しの中間判断が可能となる。
【００８１】
また、モータ駆動の停止後の所定時間だけ上記した残像表示を持続させることにより、モータ駆動の停止時における剃り残しがあるか否かの判定が、第１表示部２１の表示内容で推測可能となる。例えば、髭剃り中に高速状態が残像として表示され、あるいは高速状態で髭剃りが終了したのであれば、剃り残し部分が多いことが判断される。
【００８２】
以下においては、図１２に示すモード変遷図および図１３〜１５に示す回転速度の変化状態の説明図に基づき、モータ制御部４０における動作手順を中心に、電気かみそり１０の全体的な動作手順を更に詳細に説明する。
【００８３】
電気かみそり１０は、充電を行わず且つモータ１７を停止した待機モードにあっては、全ての表示を停止するとともに、マイコン装置３７における動作を省電力状態にし、二次電池３６における消費電力を最小限に抑制している。
【００８４】
ここで、待機モード中にメインスイッチ１９を短時間だけ押し操作すると、二次電池３６によってのみ駆動されるＤＣモードに入ってモータ１７に対する通電が開始されてモータ１７が回転駆動されるとともに、その駆動状態に対応した第１〜第４表示部２１・２２・２４・２５における表示が行われる。
【００８５】
そして、モータ１７が駆動中にメインスイッチ１９をもう１度短時間だけ押し操作すると、モータ１７に対する通電は直ちに停止する。しかしながら表示部における表示は、図８（ｄ）の如く、一旦その表示を例えば０．２秒程度の短時間だけ停止した後に改めて例えば３秒程度の短時間だけ持続してから停止することにより、モータ１７の駆動が終了して検知動作が確実に行われたことを表示したあとに検知内容に対応した表示をして、操作者に対して現在の動作状態を確実に認識させる。
【００８６】
上記したＤＣモード中に充電アダプタ２６を接続すると、二次電池３６に加えて充電アダプタ２６による給電を伴ったＡＣモードに入り、充電アダプタ２６を外すとＤＣモードに戻る。
【００８７】
また、待機モード中に充電アダプタ２６を接続すると充電モードに入る。このモードにあっては、充電中における容量検知が行われるとともに、充電中に対応して第３表示部２４において充電時期表示が行われる。充電が完了したことが検知されると、自動的に充電がオフされるとともに、第３表示部２４は充電中表示を停止して充電が完了したことを表示する。この充電モード中においてもメインスイッチ１９を押し操作すると上記したＡＣモードに移り、メインスイッチ１９をもう一度押し操作すると充電モードに戻る。
【００８８】
また、待機モード中においてメインスイッチ１９を押し操作すると上記した様にＤＣモードに移ってモータ１７がオンするが、更に例えば１０秒程度の時間継続してメインスイッチ１９の押し動作を続けると、デモモードに入る。このデモモードにあっては、モータ１７の駆動を停止するとともに、例えば第４表示部２５における表示内容の違いを表示するデモ表示が行われる。
【００８９】
なお、上記した表示部における表示内容および表示方法は一例であって、毛屑の溜まり具合や二次電池３６のメモリ効果の程度に対応した表示など、各種検知内容に対応して異なった表示動作をすることができる。また、発光素子を点滅表示させるのに代えて、発光素子の発光強度や発光色を変化させるなど、表示方法の変更は可能である。更に、ブザーやその他の発音手段を利用し、音響により表示を上記した視覚に対する表示に加えて行うことにより、使用モードの違いをより的確に認識できる。
【００９０】
ここでＤＣモードまたはＡＣモードの実行中にサブスイッチ２３をオンすると、１回スイッチ操作をする毎にモータ１７は、自動モード、高速回転駆動、中速回転駆動および低速回転駆動を順番に繰り返す。自動モードから手動モードへの切り替え直前は無負荷運転による低速駆動状態が一般的であるため、高速運転駆動状態に入ることにより、モータ音の変化によってその切り替え状態を明確に使用者に対して認識させることができる。
【００９１】
また、サブスイッチ２３による所定の選択状態でメインスイッチ１９をオフ操作して待機モードに戻るとオフ前の駆動状態が記憶され、再度オン操作するとオフ前の駆動モードに戻って動作を再開する。かかる構成により、好みの回転数を選択可能としながら、次回もその回転数のままで使用でき、使い勝手が向上する。なお、モータ駆動中のみサブスイッチ１９によるモード切替を認めることによって、次回の使用時に、予期せぬ回転速度ないしは駆動モードで開始されるのが未然に防止される。
【００９２】
ところで、メインスイッチ１９のオン時における駆動モードが手動モードの場合、記憶された速度が中速度または低速度にあっても、図１５の時刻ｔ１〜ｔ２に示す如く、モータ１７への通電開始から例えば１秒間程度のモータ回転が安定するまでは高速時における駆動信号を印加して強制的に高速回転させることにより、駆動初期におけるトルク不足を防止している。
【００９３】
同様に駆動開始時のモードが自動モードの場合にあっても、図１３および図１４の時刻ｔ１〜ｔ２に例示する如く、駆動開始直後は負荷の大小に拘らず先ず高速回転状態に入って３秒程度の時間その状態を強制的に維持する。その後、中速状態に自動的に移行し、その段階で初めて負荷検知が行われる様にすることにより、安定な状態でモータ駆動と負荷検知が開始でき、更に上記した制御過程を常にとることにより、制御動作が正常に行われていることを示す表示機能を発揮する。
【００９４】
また上記した様に中速駆動状態に強制的に移行させることによって、検知動作が開始されたことを、モータ１７を含む駆動系における音の変化による聴覚と、表示部における発光内容の変化による視覚とで確認できる。
【００９５】
なお、中速駆動状態で検知動作を行うのではなく、高速駆動状態のまま或いは低速駆動状態に入って検知動作を開始してもよい。例えば、高速状態を維持した状態で所定期間が過ぎても中速に落とさず、外刃に備えた圧力センサや光センサを含めた何らかの方法で外刃に対する肌面の押し付け動作が検知されて始めて、その後の電流検知による回転制御を介して中速や低速に移行可能とすることで、肌に接触するまでは必ず高速状態を維持できるので、初期トルク不足によるモータ停止等の不都合を解消することができる。
【００９６】
一方、中速位置に入って検知動作を開始する場合は、その検知動作に伴う回転制御により高速または低速状態へ移行する際に両速度への移行時間が短く、その速度移行がスムーズに行える。
【００９７】
次に、低速駆動時に重負荷が検出された場合、あるいは高速運転時に軽負荷が検出された場合にあっては、直ちに高速または低速回転に移行するのではなく、中速度の回転を所定時間持続したのちに目的とする回転速度に移行させることにより、急激な速度変化を避け、操作者に不安感を与えないようにしている。
【００９８】
しかしながら、低速回転時に重負荷が検出される（図１３の時刻ｔ５参照）と、低速回転から中速回転へ直ちに移行するとともに、その中速回転状態は１秒程度の短時間に設定することにより、低速回転から高速回転に出来るだけ短時間で移行させる。
【００９９】
それとは逆に、高速回転時に中または軽負荷が検出（図１３の時刻ｔ６および図１４の時刻ｔ１１参照）されても直ちに中速度へ移行するのではなく、重負荷状態が検知されなくなってから例えば４秒程度の時間経過することにより軽負荷の持続が確認された後に中速度に移行し、更にその中速度も、上記した低速から高速への移行途中の中速度よりも充分に長い４秒程度の時間に設定している。
【０１００】
この様な構成により、低速運転時における重負荷の検出期間は、無負荷状態から髭剃りを開始した場合が一般的であるため、応答を素早くすることにより操作者に快適感を与えると同時に、短時間の中速度の存在によって、急激過ぎる速度変化に起因する膚面への負担を軽減している。
【０１０１】
それに対して高速あるいは中速回転時における軽負荷の検出期間は、髭剃り中に外刃１４を髭から離間させる操作が繰り返されることにより負荷変動が激しいことが一般的であり、かかる期間内における頻繁な速度変化を避けることにより、速度が安定しないことの不快感を未然に防止するとともに、次の動作に移るまでの余裕期間を与えている。
【０１０２】
更に、中速または高速の回転数が少なくとも所定時間（本実施例では４秒間）持続されるため、肌から外刃１４を離間させた際にあっても、その直前における内刃１２の回転速度、すなわち負荷の大小に対応した表示がそのまま維持される結果、剃り残しの中間判断が可能となる。
【０１０３】
また、中速度から低速度へ移行した直後（図１３の時刻ｔ３〜ｔ４参照）は検知電圧が安定せずに誤検知を起こしやすいため、例えば１秒程度の期間は検知動作が行われない様に設定している。その結果、低速回転になってから高速回転に移行するまでに例えば２秒程度の短時間で到達できるのに対し、高速回転に入ってから低速回転に移行するまでに最低８秒程度の長時間を必要とする。
【０１０４】
ここで、図１３の時刻ｔ２に中速による駆動と負荷検知が開始されるが、その時点で重負荷状態が検知された場合は待ち時間を設けずに直ちに高速運転に移行する。一方、中速による駆動中に中負荷が検知される（図１４の時刻ｔ２参照）とそのまま中速による駆動を持続するが、図１４の時刻ｔ３に軽負荷が検出されても直ちに低速状態には移行せず、更に４秒間その中速状態を維持して軽負荷状態が持続していることを確認したのち、低速状態に移行させる。
【０１０５】
なお上記の様に、より軽い負荷状態が検知されてから更に４秒間、高速または中速状態を維持するのに代えて、高速または中速になってから４秒間はタイマーで強制的にその速度状態を維持するが、その直後に現在の速度に対応する負荷検知がされないと、直ちに速度変更をする様に構成してもよい。その他、速度の上昇側はすばやく、下降側はゆっくりと制御できるものであれば、各速度状態での維持時間や速度の変更タイミングを適宜変更して実施できる。
【０１０６】
更に、手動モードによる運転中に自動モードに切り替えた場合（図１５の時刻ｔ３およびｔ９参照）にあっては、回転速度を中速度に移行させたのち更に１秒間経過した時点（図１５の時刻ｔ４およびｔ１０参照）から負荷検知を開始させることにより、駆動モードが手動から自動に変更されたことを表示しながら、スムーズな回転速度の変更と安定した負荷検知を可能とする。
【０１０７】
なお上記した様に、自動モード時におけるモータ１７の駆動開始直後に高速運転を３秒程度の所定時間持続するとともに中速度にしてから検知動作を開始させるのに代えて、例えばモータ１７の回転が安定する１秒後の高速回転時に、上記したモータ電流による負荷検知あるいはその他の手段による負荷検知を開始させて、その場合にのみ４秒間の持続時間を設けることなく直ちに中あるいは低速度に移行させる様にしてもよい。
【０１０８】
この場合、「ピッピッ」と数回ブザー音等の発音手段で音響表示し、あるいは発光素子を点滅させて発光表示することにより、上記した高速駆動が開始されてから１秒後の負荷検知の始まりを示す表示を行い、使用者に検知の始まりを確実に認知させることができる。
【０１０９】
また、自動モードの確定用スイッチを設けることにより、自動モード実行中に快適であると肌で感じた駆動速度が固定して設定できる。また操作内容の学習機能を設け、次回の駆動時には最適と推定される駆動内容からスタートさせることにより、自動的に最適のモードで動作が開始されて使い勝手が向上する。なおそのその場合に行われる学習内容は、前回操作終了時における平均的な負荷状況とそれからの時間経過から現在の髭の伸び具合を推定し、あるいは操作者の使用傾向、速度の選択傾向を判定するなど、その内容は限定されるものではない。
【０１１０】
更に、上記した実施例にあってはモータ電流の平均値をとって負荷の大小を判定する様に構成したがこれに限らず、この検出方法に代えてあるいは加えて、外刃１４ないしはその近傍に圧力センサや光センサの様な、肌面と外刃１４との接触を判定可能とするセンサを設けることも可能である。この場合、押し圧力を直接検出しあるいは外刃を肌に押し付けた際の暗さを検知すると、それ以後は上記した負荷電流による負荷検知に切り替わって所定の回転速度制御が行われる様に構成することができる。
【０１１１】
また、髭剃り時に発生するモータ電流のパルス状の変動数を数えて負荷状態を判定する方法を上記した荷重による判定方法に加えて備えることにより、実際に髭が剃られているのか単に肌面に強く押し付けられているだけなのかが、より正確に把握できる。
【０１１２】
更にまた、モータ１７の駆動モードの変更をサブスイッチ２３の押し操作に伴う循環式にするのに代えて、各モードを個別に直接選択可能なスライド式あるいは複数の押しボタンスイッチを設けるなど、モード選択の方法は適宜変更して実施できる。
【０１１３】
また、モータ１７の回転速度を３段階に変更するのに代えて、４段階以上あるいは無段階で変更することもできる。その場合にあっても、上記したモータ回転速度の上昇あるいは下降傾向等の制御状態は、略同様に適用されることは勿論である。更に、第１表示部２１における表示も同様に、変更できる速度変化の段数に対応させて変更される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な構成を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明を電気かみそりに実施した一例を示す一部を破断した正面図である。
【図３】第４表示部の構成を示す説明図である。
【図４】電子回路の全体的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】充電制御部の構成を示す電気回路図である。
【図６】充電および放電中における二次電池の端子電圧の変化状態を示すグラフである。
【図７】電池残量検出部の構成を示す電気回路図である。
【図８】第４表示部における表示タイミングを示す説明図である。
【図９】モータ制御部の構成を示す電気回路図である。
【図１０】モータに印加される駆動電圧の一例を示す波形図である。
【図１１】モータ制御部における検知電圧と比較電圧との関係を示すグラフである。
【図１２】電気かみそりの動作モードを示す遷移図である。
【図１３】モータの回転速度の変更手順を示す説明図であって、荷重負荷の印加時期が短い場合を示す。
【図１４】モータの回転速度の変更手順を示す説明図であって、荷重負荷の印加期間が長い場合を示す。
【図１５】モータの回転速度の変更手順を示す説明図であって、手動と自動とを切替使用する場合を示す。
【符号の説明】
１ 制御手段
２ 駆動手段
３ 負荷検出手段
４ 操作手段
５ 表示手段
１０ 電気かみそり
１１ 本体ケース
１２ 内刃
１４ 外刃
１７ モータ
１８ 操作パネル
１９ メインスイッチ
２０ 発光素子
２１ 第１表示部
２２ 第２表示部
２３ サブスイッチ
２４ 第３表示部
２５ 第４表示部
３１ 電子回路
３２ 発光素子
３６ 二次電池
３７ マイコン装置
３８ 充電制御部
３９ 電池残量検出部
４０ モータ制御部
４１ 定電圧回路
４２ 第１トランジスタ
４４ 第２トランジスタ
４５ 発光素子
４６ 第３トランジスタ
４７ 電池電圧検出部
４８ サーミスタ
４９ 電池温度検出回路
５０ 比較電圧発生回路
５１ 電池電圧入力回路
５２ 昇圧回路
５３ スイッチング回路
５４ 低抵抗
５５ 積分回路
５６ 第１比較電圧発生回路
５７ 第２比較電圧発生回路
５８ 第１スイッチング回路
５９ 第２スイッチング回路
６０ 第３スイッチング回路

Claims (4)

1. 制御手段（１）と、該制御手段（１）の制御に従って内刃の動作速度が変更される駆動手段（２）と、該駆動手段（２）に加わる負荷の大小を検出可能とする負荷検出手段（３）とを備え、該負荷検出手段（３）で検出された負荷の大小に対応させて、前記制御手段（１）が前記駆動手段（２）の動作速度を少なくとも高速と低速の段階的に自動制御可能とした電気かみそりにおいて、
   前記駆動手段（２）の始動直後にあっては、該駆動手段（２）に加わる負荷の大小に拘わらず、前記制御手段（１）は前記駆動手段（２）を高速運転に移行させるとともに、該始動直後の高速運転状態を所定時間継続した後に動作速度を降下させる一方、
   前記駆動手段（２）が高速運転時に、前記制御手段（１）によって現在制御されている駆動手段（２）の運転速度に対応した負荷より小さい負荷状態が前記負荷検出手段（３）で検知されると、所定の待ち時間を設けた後、更にその負荷状態またはより小さい負荷状態が検知されることを条件に、前記駆動手段（２）の動作速度を降下させることを特徴とする電気かみそり。
2. 前記駆動手段（２）の前記始動直後における高速運転中は、前記負荷検出手段（３）における検出動作を無効とする一方、
   前記降下後の速度領域での運転中に、前記負荷検出手段（３）における検出動作を有効とする請求項１記載の電気かみそり。
3. 前記負荷検出手段（３）は、前記駆動手段（２）における動作速度が低速側に移行した直後は前記高速運転時における前記待ち時間より短い設定時間だけその検出動作が無効とされるが、
   該設定時間が経過後に低速の運転速度に対応した負荷状態より大きい負荷状態が前記負荷検出手段（３）によって検知されると、前記制御手段（１）は待ち時間を設けることなく前記駆動手段（２）の動作速度を上昇させる請求項１記載の電気かみそり。
4. 前記制御手段（１）は、操作手段（４）の操作と連動して、前記負荷検出手段（３）を用いた前記駆動手段（２）における動作速度の自動変更制御と、複数段階の固定された速度変更動作とを切り換え可能とするものであって、
   前記操作手段（４）による自動制御状態から固定された速度への変更直後には、高速運転が自動的に選択される請求項１記載の電気かみそり。

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