JP2011524222A - 電動歯ブラシ - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジングと、ブラシと、ブラシを駆動するための駆動装置、例えば電動モータと、電源と、駆動装置をオン及びオフにするためのスイッチ機構とを有する電動歯ブラシに関する。この歯ブラシは電子回路を備え、その電子回路は、電源から供給される高電圧の領域における歯ブラシの動作の間、基本的に中電圧領域における電動モータの回転速度に対応する回転速度に電動モータが達するレベルまで、その電動モータに印加される実効電圧が低下するように、電動モータに印加される実効電圧を調節するためのものであり、同時に、それによって電動モータは、特に、許容される低電圧の領域においても依然として必要最低回転速度に達するように設計される。

Description

本発明は、ハウジングと、ブラシと、ブラシを駆動するための駆動装置、例えば電動モータと、電源と、ユーザーによって駆動装置をオン及びオフにするためのスイッチ機構とを有する電動歯ブラシに関する。

ドイツ特許出願公開第１０ ２００６ ００４ １４６ Ａ１号には、ハンドルとして機能するハウジングと、剛毛場キャリアをハウジングの長手方向に運動させるだけでなく、振動する動作を用いてその長手方向を横切って運動させ得る電動モータとを備える電動歯ブラシが記載されている。この歯ブラシは、電池と電圧安定化回路を設けられており、その電圧安定化回路は、安定した電源電圧を電動モータに供給する。

ドイツ実用新案第２ ９９ １２ ００９ Ｕ１号には、ある駆動装置を有する電動歯ブラシが記載されており、その駆動装置を用いてブラシは歯牙洗浄の間に回転及び反転運動を実行し、それによって、ブラシの回転速度は、一定となるかあるいは絶えず可変的となる。

ドイツ特許出願公開第１０ ２００５ ０６３ ０４５ Ａ１号には、放電状態ディスプレイが記載されており、その放電状態ディスプレイにより、電池のほぼ放電された状態が認識及び表示され得る。この放電状態ディスプレイは、ＬＥＤとして設計されたディスプレイ装置を備え、そのディスプレイ装置は、電池電圧が特定の閾値レベル未満に低下すると点灯する。

ドイツ特許出願公開第１０ ２００６ ００４ １４６ Ａ１号 ドイツ実用新案第２ ９９ １２ ００９ Ｕ１号 ドイツ特許出願公開第１０ ２００５ ０６３ ０４５ Ａ１号

振動動作を伴って回転するブラシヘッドを有する既知の電池式電動歯ブラシでは、駆動モータの回転速度は、電池の電圧と共に変化し、すなわち、電池が十分に充電されている時には、電圧は、したがって回転速度は、電池が数回の歯のブラッシング操作にわたって既に電力を供給していた場合よりもはるかに高いものとなる。新しい電池を用いると、回転速度がより高くなるため、剛毛のブラッシング運動は特に高速となるが、これは、これまで手動式の歯ブラシを使用していたユーザーには特に、不快に感じられる。

本発明の目的は、安価に製造され得ると共に、多くの調整を必要としないものとしてユーザーに認識される動作性能を特徴とする電動歯ブラシを作製することである。

上で定義した目的は、請求項１で特徴付けられる特徴を有する電動歯ブラシ、つまり、ハウジングと、ブラシと、ブラシを駆動するための電動モータ４と、電源から供給される電圧を、高電圧の領域Ｈから中電圧の領域Ｍへ、そして低電圧の領域Ｌへと、電源の放電状態と共に降下させることにより、歯ブラシの動作に必要な電力を供給するための電源と、駆動装置をオン及びオフにするためのスイッチ機構と、高電圧領域Ｈにおける歯ブラシの動作の間、基本的に中電圧領域Ｍにおける前記電動モータ４の回転速度に対応する回転速度に電動モータ４が達するレベルまで、電動モータ４に印加される実効電圧Ｕｍｏｔが低下するように、電動モータ４に印加される実効電圧Ｕｍｏｔを調節するための電子回路であって、それにより、電動モータ４が、許容される低電圧の領域Ｌの範囲においても依然として必要最低回転速度に達するように設計された電子回路とを有する歯ブラシによって達成される。

このようにして、電池、蓄電池、又はコンデンサから電力を提供され得る電動歯ブラシが実現可能となる。モータ電圧を適度なレベルに制限することにより、ユーザーが不快と感じる激しい動きを伴うブラシの運動が防止される。更に、電源の充電状態が十分である段階においては、過度な電力消費が防止され、それによって達成される節約を基に、適度な速度での動作時間が延長される。更に、動作中の期間を通して優勢となる電圧にて最適な効率が得られるように、駆動モータを設計することが可能である。

電子回路は好ましくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実現される。このＡＳＩＣは好ましくは、温度補償及び電圧補償を有する基準電圧源を有するリセットコントローラと、比較器とを有する。電子スイッチ、例えばトランジスタが、好ましくは比較器の出力を通じて始動され、それによって、有効モータ電圧が設定される。トランジスタは、例えばパルス幅変調信号によって始動される。変調周波数は好ましくは十分に高いものであり、そのため、電動モータは、有効モータ電圧（すなわち、時間で平均された電圧）とモータに流れる電流とに基づいて電力を消費する。モータは好ましくは直流モータとして設計される。

この電動歯ブラシは、ユーザーの選択に応じて、永久的に取り付けられたコンデンサを具備するか、あるいは、好ましくは市販の１．５Ｖの一次電池又は１．２Ｖの二次電池を挿入することができる電池受け口を有する。例えば、そのような２つの電池が電池受け口に挿入され、直列に接続されてもよい。その場合、新しい一次電池を用いて電源から供給される電圧は、３Ｖ程度、また完全に充電された蓄電池を用いて２．４Ｖ程度となり得る。その場合、電子回路は、約１．８Ｖ〜２．３Ｖの範囲の有効電圧を供給するように設計され、この範囲において、目的の回転速度が、市販の一次電池並びに蓄電池を使用して到達される。その電圧容量（voltage capacity）は、平均的なブラシ接触圧力でそれぞれ約２分のブラッシング時間で歯のブラッシング操作を行えるように設計される。この電動歯ブラシは好ましくは、回転式ブラシベッド又は振動回転式ブラシヘッドを有する。

本発明の更なる詳細及び特徴が、図面と共に以下の説明から解明される。
回転式ブラシヘッド又は振動回転式ブラシヘッドを備えかつ電圧安定化回路を有する電動歯ブラシの回転速度曲線を示す図。 電圧安定化回路の回路図。

図１のグラフは、電池から供給される電源電圧Ｕとモータ４（図２を参照）の回転速度ｎとの関係を示している。領域Ｈにおける電源から供給される高電圧は、自然放電により、また電動歯ブラシの使用により、一定期間にわたって低下し、領域Ｍにおいて使われている約２．３Ｖの平均電圧レベルに低下している。電源に蓄積された電力の約７５％が引き出された後、領域Ｌにおける電圧は更に、約２．１Ｖ程度の電圧に低下する。領域Ｌにおいて、ここに示す例は、短区間Ｆにもつながっており、この短区間Ｆにおいて、電気駆動に依然として十分である最低電圧で歯のブラッシング操作が実施され得る。

電動歯ブラシは、駆動装置及び電源に接続された電子回路を有しているが、この回路は、容認できない低いレベルに電力供給が低下した直後に歯ブラシの動作を終了するように設計されており、そのため、蓄電池が使用される場合、電池の完全放電が回避される。この電子回路はまた、電力供給の低下が所定の電圧レベル未満である状態で、モータ２に印加される電圧を適切な電圧へ上昇させる変圧回路を備えるように設計されてもよい。この電子回路はまた、電源電圧が特に高い場合にモータに供給される実効電圧の低減を達成するように設計されている。しかしながら、適度な電源電圧レベルにおいて、そして好ましくは最終段階Ｌの間において、モータ４はまた、電源から供給される電圧で動作されてもよい。

電源の充電状態にかかわらず、電子回路が、モータ４の回転速度を可能な限り一定に維持できるようにするために、モータ４は好ましくは、起こり得る最低の電源電圧でも所望の回転速度に依然として達するように設計されている。２つの電池を用いる変形例において、この範囲は約１．８Ｖ〜２．３Ｖとなる。電源の側から供給される高電圧領域Ｈ、並びに中電圧領域Ｍにおける電動歯ブラシの動作中、電動モータは、その最大効率の範囲で動作される。電源によって蓄積されたエネルギーのうちの残りの２５％が枯渇しても、電動歯ブラシの回転速度における認識される低下はごくわずかに過ぎない。電子回路は好ましくは、電池が完全放電され、それにより、電池の交換及び／又は再充電が必要であることをユーザーに合図する直前のみ、モータの回転速度が著しく低下するように設計される。回転速度が著しく低下してから駆動モータが停止するまでのこの範囲は、好ましくは少なくともその時点の歯牙洗浄操作が満足に終結され得るような長さである。

図２は、電動歯ブラシ内の電動モータ４を動作させるための好ましい電子回路を示しており、この電子回路を用いると、電池の寿命にわたる回転速度の典型的な低下が大部分防止される。この電子回路は好ましくは、基本的に電圧安定化の実現に必要なすべての回路を備えたＡＳＩＣによって実現される。回転速度を安定化させるため、モータ４に対する電圧Ｕｍｏｔが、測定装置を通じて測定され、所望によりフィルタ処理され、目標値と比較される。電源Ｕは、スイッチ機構１を通じてモータ４に接続されており、スイッチ機構１は、例えば、時間で平均化する際に、モータ４の回転速度が、したがって駆動されるブラシキャリアの運動の周波数が、基本的に一定のレベルを維持するように、高周波パルス幅変調信号によって始動される。

この電子回路は、温度補償及び電圧補償を有する基準電圧源２と、比較器３とを備える所謂リセットコントローラによって特に有利に実現され得る。比較器は、モータ電圧Ｕｍｏｔを基準電圧源２の電圧と比較する。モータ電圧Ｕｍｏｔが基準電圧源２の電圧よりも高い場合、比較器３の出力によって始動されるスイッチ機構１は開放される。モータ電圧Ｕｍｏｔが基準電圧源２の電圧よりも低い場合、比較器３の出力によって始動されるスイッチ機構１は閉鎖される。スイッチ機構１は好ましくは、電子スイッチ、例えばトランジスタによって実現される。

電動歯ブラシは、交換可能な電池又は蓄電池のための受け口空間を含んだ構造構成要素を備えるように設計されてもよい。電子回路は、予め組み立てられたモジュールとして電源を設計し得るような方式でこの構造構成要素に装着されてもよい。電子回路は、水分又は混入物から保護されるような方式で構造構成要素に装着されてもよい。また、ユーザーによる把持を容易にする形で歯ブラシのハウジングに装着される動作要素は、電子回路の入力に接続され、それによって、対応するスイッチ信号を供給することが可能となるという事実により、電子回路によって主要装置スイッチを実現することも可能である。電子回路にはまた、例えば光学及び音響信号によって電源の充電状態を表示する充電状態ディスプレイを設けてもよい。

Claims (8)

1. −ハウジングと、
   −ブラシと、
   −前記ブラシを駆動するための電動モータ（４）と、
   −電源（Ｕ）から供給される電圧を、高電圧領域（Ｈ）から中電圧領域（Ｍ）を経て低電圧領域（Ｌ）へと前記電源の放電状態と共に降下させることにより、前記歯ブラシの動作に必要な電力を提供するための前記電源（Ｕ）と、
   −前記駆動装置をオン及びオフにするためのスイッチ機構（１）と、
   −前記高電圧領域（Ｈ）における前記歯ブラシの動作の間、基本的に前記中電圧領域（Ｍ）における前記電動モータ（４）の前記回転速度に対応する回転速度に前記電動モータ（４）が達するレベルまで、前記電動モータ（４）に印加される前記実効電圧（Ｕｍｏｔ）が低下するように、前記電動モータ（４）に印加される前記実効電圧（Ｕｍｏｔ）を調節するための電子回路（ＡＳＩＣ）であって、それによって、前記電動モータ（４）が、許容可能な低電圧領域（Ｌ）の前記領域においても依然として必要最低回転速度に達するように設計された前記電子回路（ＡＳＩＣ）と、を備える電動歯ブラシ。
2. 前記モータ（４）は、その最大効率が中電圧レベルの前記領域（Ｍ）にある電圧にて達成されるように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の歯ブラシ。
3. 前記電子回路（ＡＳＩＣ）が、リセットコントローラを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯ブラシ。
4. 前記リセットコントローラが、温度補償及び電圧補償付きの基準電圧源（２）と、比較器（３）とを備えることを特徴とする、請求項３に記載の歯ブラシ。
5. 前記モータ電圧（Ｕｍｏｔ）が、前記比較器（３）の出力を通じて調節されることを特徴とする、請求項４に記載の歯ブラシ。
6. 前記電源（Ｕ）が、少なくとも１つの一次電池、二次電池、又は、コンデンサを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
7. 前記電子回路（ＡＳＩＣ）は、前記中電圧領域（Ｍ）における動作のために提供される前記回転速度が、一次電池を使用する場合だけでなく、二次電池を使用する場合にも達成されるように設計されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
8. 前記駆動装置は、前記ブラシが回転式の運動又は振動回転式の運動を実行するように設計されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の歯ブラシ。

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