JP4127944B2 - 充電式小型電気機器 - 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二次電池を駆動源として使用した充電式の小型電気機器であって、特にその回路制御に１チップタイプのマイコン装置を使用したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の充電式小型電気機器は、実現すべき機能が簡単なものにあっては、プリント基板上に部品チップを搭載してアナログ式に信号処理を行うものが一般的であった。一方、制御内容の多様化を企図し、１チップ式のマイコン装置をその制御の中心として使用することによりデジタル式に信号処理をする小型電気機器も多くなってきた（例えば、特開平７−３１２２２９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したアナログ式の回路構成にあっては、抵抗値を変更するなどして回路の動作条件を容易に変更できる反面、複雑な制御動作を行わせようとすると、回路構成が複雑となって製造コストが上昇する不都合がある。
【０００４】
逆にデジタル式に回路構成をした場合にあっては、マイコン装置のＲＯＭ内に収納するプログラムが必要とする制御機能の多くを置き換える結果、実際の回路構成をそのままにして、プログラムを書き換えるだけで制御内容の変更ができる。
【０００５】
しかしながら、この種の小型電気機器における制御は、二次電池の端子電圧変化の様なアナログ値を監視しながら制御を行うものが多く、マイコン装置でその回路を置き換えるのは限界がある。更に、使用する二次電池における電池の種類や本数などを変更した際、その変更に対応して制御値のきめ細かい変更を必要とするのに対し、マイコン装置にあっては、その制御内容を記載したプログラムを一旦ＲＯＭ化したあとプログラムの内容を変更するのは極めて難しく、汎用性に欠ける不都合があった。
【０００６】
かかる不都合に対し、Ａ／Ｄコンバータの様なアナログデータの処理回路を同時に備えることにより、アナログ回路との整合性にすぐれたマイコン装置も提供されている（例えば、上記した特開平７−３１２２２９号公報参照）が、一旦ＲＯＭ化したプログラムを変更することが難しいことにはかわりがない。
【０００７】
本発明は上記した不都合を一挙に解消するものであって、Ａ／Ｄ変換機能を一体に備えた１チップ式のマイコン装置を使用しながら、ＲＯＭ化されたプログラムを変更することなく、アナログ設定データの変更が容易且つ的確に行える小型電気機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【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にその概略的な構成を示す如く、複数のアナログ電圧入力ポート１・１・・・と、そのアナログ電圧入力ポート１から入力されたアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段２と、変換されたデジタル値を、固定的に予め内蔵されたプログラム３に従って演算処理する演算手段４とを一体に備えた１チップタイプのマイコン装置４４を使用している。
【０００９】
更に上記した各アナログ電圧入力ポート１に、一定値の比較電圧Ｖｒと、検知すべき箇所の電圧値に対応して変化する検知電圧Ｖａ・Ｖｂ・・・とを個別に入力するとともに、上記した比較電圧Ｖｒの値を、図１０（ｂ）および（ｃ）に例示する如く、検知箇所における電圧が、所定の制御動作を行わせるべき比較値に一致する時点における検知電圧に一致させて予め設定する一方、検知電圧の値が比較電圧Ｖｒを超えるのと連動して、演算手段４で所定の演算動作を行わせることを特徴とする。
【００１０】
上記した比較電圧Ｖｒを、検知すべき箇所の種類数に対応させて１つずつ設定する一方、上記した検知電圧を、制御動作をすべき１または複数種類の比較値に対応させて１つずつ設定するとともに、二次電池４７の端子電圧Ｖｅの様な、所定の単一の検知個所における電圧値を抵抗５で分圧し、個別にアナログ電圧入力ポート１に入力する。更に、各検知電圧の値を、上記した検知個所における電圧値Ｖｅが各比較値に達した際に比較電圧Ｖｒの値に一致する様に、抵抗５の分圧比を設定することが好ましい。
【００１１】
上記した検知電圧を、二次電池４７における充電時あるいは放電時の少なくとも何れか一方での端子電圧Ｖｅとし、各検知電圧の値が比較電圧Ｖｒを超える毎に、演算手段４が表示手段６で所定の電池容量表示を行わせる様に構成することができる。
【００１２】
上記した検知電圧を、二次電池４７の充電時に電気かみそりのモータ１９を駆動中における端子電圧Ｖｅとし、検知電圧が比較電圧Ｖｒを上回ると、制御手段７でモータ１９に印加される電圧値を実質的に低下させる制御動作を行うことも可能である。
【００１３】
更に上記した検知電圧を、二次電池４７の充電時における電池温度に比例した電圧とし、検知電圧が比較電圧Ｖｒを超えると、充電手段８による二次電池４７に対する充電を制限する制御が制御手段７で行われる様に構成してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は上記の如く、Ａ／Ｄ変換手段２を一体に備えた1チップタイプのマイコン装置４４を使用した小型電気機器にあって、Ａ／Ｄ変換手段２における１または複数の入力ポート１に比較電圧Ｖｒを入力する一方、検知すべき箇所における制御動作をさせるべき１または複数の比較値に対応させて１つずつ検知電圧を設定するとともに、各検知電圧を個別に入力ポート１に入力し、更に上記した比較電圧Ｖｒの値を、検知箇所における電圧が所定の制御動作を行わせるべき比較値に一致する時点における検知電圧に一致させて予め設定することにより、内蔵するプログラム３を変更することなく、比較電圧Ｖｒの値を変更するだけで検知条件の変化に適応した表示あるいは制御動作が行える。
【００１５】
更に上記した検知電圧を、検知箇所における電圧を抵抗５で分圧して取り出す一方、１つの比較電圧Ｖｒを使用することにより、比較電圧Ｖｒの設定ミスを最小限に抑制できる。更に、分圧比の大きさにしたがった順序で検知電圧Ｖａ・Ｖｂ・Ｖｃが比較電圧Ｖｒに達するため、検知時期の逆転に起因する誤表示が未然に防止できる。
【００１６】
【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〜図５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、二次電池に対する充放電回路を備えた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。
【００１７】
電気かみそり１０は図２（ａ）および図３に示す様に、本体ケース１１の上端位置に、内刃１２と内刃の洗浄機構１３を収納するとともに上方が開口したヘッド部１４を揺動自在に備え、更にヘッド部１４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１５を備えた外刃ホルダ１６を配設している。
【００１８】
内刃１２は周面に螺旋状の刃部１７を設けた円筒状であって、その両端から回転軸１８を外方向に延ばしてヘッド部１４内の上方で水平に支持するとともに、その一方の回転軸１８には、モータ１９の回転軸間を図示しない複数段のギヤからなる減速機構で接続している。
【００１９】
内刃の洗浄機構１３は、ヘッド部１４の側面に備えた着脱ボタン２１を指先で押すと、外刃ホルダ１６が図４で示す上方の洗浄位置に移行するのと連動して動作するものであって、内刃１２に当接して内刃１２に付着した毛屑を払い落とすブラシ部２３と、外刃ホルダ１６の移動状態を検知する外刃ホルダ検知部２４と、外刃ホルダ１６の取り外し時にモータ１９を強制的に停止する安全部２５とから構成される。
【００２０】
ブラシ部２３は、内刃１２の下方にあって内刃１２と略同一の幅を有する帯状あるいは筒状のブラシ体２６と、そのブラシ体２６を上下移動させるバネ体２７とから構成される。
【００２１】
そして図３に例示する如く、外刃ホルダ１６がヘッド部１４に正常にセットされて外刃１５と内刃１２が接している期間中、バネ体２７は圧縮されてブラシ体２６を内刃１２から離間させているが、図４の様に着脱ボタン２１が押されて外刃ホルダ１６が洗浄位置に移行するのと連動して、バネ体２７はブラシ体２６を内刃１２の下面に圧接させる。かかる状態で内刃１２を回転駆動させると、ブラシ体２６が内刃１２の周面に摺接し、刃部１７に溜まった毛屑を強制的に払い落とす。
【００２２】
外刃ホルダ検知部２４は、外刃ホルダ１６側に固定された１つの磁石２８と、ヘッド部１４側に固定された第１および第２の２つのリードスイッチＳＷ１・ＳＷ２とから構成される。そして、図３の様にして外刃ホルダ１６を正常にセットした際に、磁石２８を第２リードスイッチＳＷ２の配設位置と一致させることにより、磁石２８で第２リードスイッチＳＷ２をオンさせて制御部２０に外刃ホルダ１６が正常にセットされていることを知らせる。
【００２３】
また、図４の様に外刃ホルダ１６を洗浄位置に移行させた際、磁石２８を第１リードスイッチＳＷ１の配設位置と一致させることにより、磁石２８で第１リードスイッチＳＷ１をオンさせ、外刃ホルダ１６が洗浄位置にまで上昇したことを制御部２０に知らせる。
【００２４】
更に、外刃ホルダ１６を図５の様にヘッド部１４から完全に取り外すと、第１および第２のリードスイッチＳＷ１・ＳＷ２は両方とも磁石２８から離れることによりオフされるので、両リードスイッチＳＷ１・ＳＷ２のオンオフ状態の変化を調べると、外刃ホルダ１６の現在位置が制御部２０側で検知できるのである。
【００２５】
安全部２５は、その上端が外刃ホルダ１６に設けた嵌合溝２９に嵌る逆Ｌ字形状の第１リンク３０と、その第１リンク３０の下端に設けた溝部３１にその上端が嵌る逆Ｚ字形状の第２リンク３２と、第２リンク３２の下端による押圧でそのスイッチ接点がオンされる常開接点を有する安全スイッチ３３とから構成される。
【００２６】
そして、図３の様に外刃ホルダ１６がヘッド部１４に対して正常にセットされている場合は、第１リンク３０の溝部３１上面で第２リンク３２を下方に押圧しているので、第２リンク３２は安全スイッチ３３のスイッチ接点を押してオンさせ、モータ１９を駆動可能な状態にセットする。
【００２７】
更に図４の様に、外刃ホルダ１６を洗浄位置まで上昇させた場合にあっては、第１リンク３０は外刃ホルダ１６の移行につれて上方へ移行するが、第２リンク３２の上端は溝部３１の下面まで移動するだけでその位置を変えず、安全スイッチ３３のオン状態をそのまま維持する。
【００２８】
しかしながら、外刃ホルダ１６を洗浄位置より更に上昇させると、第１リンク３０の上方移行に伴って第２リンク３２も上方に移行される結果、安全スイッチ３３に対する第２リンク３２によるオン動作は解かれ、安全スイッチ３３はオフしてモータ１９に対する通電を強制的に停止する。更に外刃ホルダ１６を上昇させると、図５の様に外刃ホルダ１６側の嵌合溝２９から第１リンク３０の上端は外れ、外刃ホルダ１６はヘッド部１４から完全に取り外される。
【００２９】
また、本体ケース１１の正面側には図２（ａ）に示す如く、中央部に縦断して上から、ロックスイッチ３４と、メインスイッチ３５と、第１表示部３６と、第２表示部３７とを細幅状の範囲に配設している。更に、本体ケース１１の下端位置に電源コード３８を挿脱自在に接続し、商用交流電源を使用した駆動を可能とする。
【００３０】
ここでメインスイッチ３５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、モータ１９のオンおよびオフ動作を繰り返す。また、ロックスイッチ３４はスライドスイッチであって、ロック位置にスイッチ操作した際にメインスイッチ３５の押し操作を無効とし、不要にメインスイッチ３５が押し操作されるのを防止する。
【００３１】
また第１表示部３６は、図２（ｂ）に例示する様に、ＬＥＤの様な発光素子３９から出力される光の方向を、プリズム４０を利用して直角方向に曲げて導光板４１の下端に入力するとともに、導光板４１の前面側に密着させて配設した光拡散板４２から本体ケース１１の外部に光４３を放出する様に構成している。
【００３２】
なお本実施例では、光拡散板４２から出力される光４３の強度が全面に亘って同一ではなく、導光板４１に入射された光が上方へ進むに従って減衰する様に設定することにより、最下端が一番明るく、上方に行くほど放出光４３の強度が弱くなる様にしている。
【００３３】
更に、発光素子３９における発光強度が一番大きい場合に、光拡散板４２の上端位置にあっても光放出がされる様に設定することにより、発光素子３９から放出される光の強度を増減させる制御を行った場合に、光拡散板４２から放出される光４３の表示長さが、下端位置を基準として上下方向に増減する表示制御が行われる。
【００３４】
次に制御部２０は、図６にその全体的な構成を概略的に示す如く、１チップタイプのマイコン装置４４でその全体が制御されるものであって、商用交流電圧４５を降圧整流して所定の充電電圧Ｖｄを出力する充電部４６と、ニカド電池の様な二次電池４７に対する充電時期を規制する第１スイッチング部４８と、二次電池４７からモータ１９に対する通電の停止時期を規制する第２スイッチング部４９と、モータ１９に対する通電の開始時期を規制するとともに、異常があるとモータ１９に対する通電を強制的に停止するモータ規制部５０と、各種の表示動作を行う表示部と、各種の検知動作を行う検知部２２とから構成される。
【００３５】
本発明で使用されるマイコン装置４４は、図１の様に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１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３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４４のみで行える様にしたものである。
【００３６】
充電部４６は、図２に示す電気かみそり１０の本体ケース１１に対して着脱自在に接続される電源コード３８を介して入力された１００〜２５０Ｖ程度の商用交流電圧４５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４７の端子電圧Ｖｅよりやや高い直流低圧の充電電圧Ｖｄを出力する。
【００３７】
二次電池４７はニカド電池であって、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が１．８Ｖ〜３．５Ｖ程度まで変化するものが使用されているが、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】
充電部４６から出力される充電電圧Ｖｄは、図７の如く、第１スイッチング部４８および温度ヒューズ５１を介して二次電池４７の両端に接続されており、後で詳述するマイコン装置４４における充電制御動作によって第１スイッチング部４８のオフ時期を規制し、二次電池４７の過充電を防止する。
【００３９】
モータ１９は、内刃１２を回転駆動させる直流式のものであって、ダーリントン接続をしたトランジスタスイッチからなる第２スイッチング部４９を介して二次電池４７の両端に接続することにより、第２スイッチング部４９のオン時期に対応してモータ１９を回転駆動させる様にしている。
【００４０】
モータ規制部５０は、メインスイッチ３５の押し操作と連動してオンする第３スイッチング部５２を介して二次電池４７の端子電圧Ｖｅを取り出すとともに、その電圧Ｖｅを、第１サーミスタ５３と第４スイッチング部５４の並列接続位置に、ヘッド部１４内に備えた安全スイッチ３３を介して印加することにより、第２スイッチング部４９の制御端に所定の制御電圧を加え、第２スイッチング部４９をオン動作させる様にしている。
【００４１】
すなわち、電気かみそり１０の停止中は、マイコン装置４４により第４スイッチング部５４がオンされる結果、第２スイッチング部４９に対する制御電圧を短絡してスイッチ接点をオフさせ、モータ１９に対する通電を強制的に停止させている。
【００４２】
次にメインスイッチ３５の押し操作を行うと、マイコン装置４４は第４スイッチング部５４をオフすると同時に第３スイッチング部５２をオンさせ、第１サーミスタ５３の両端に所定の制御電圧を出力させ、第２スイッチング部４９をオンしてモータ１９に対する通電を開始する。
【００４３】
更にメインスイッチ３５をもう１度押し操作すると、マイコン装置４４は第４スイッチング部５４をオンし、第２スイッチング部４９に印加されていた制御電圧を低下させ、第２スイッチング部４９をオフしてモータ１９に対する通電を停止する。
【００４４】
ここで、第１サーミスタ５３は第２スイッチング部４９に密着させて配設されており、例えばモータ１９の駆動中に毛屑が溜まるなどしてモータ１９に対する負荷が増大すると、第２スイッチング部４９の温度が設定温度を超えて上昇する結果、第１サーミスタ５３の抵抗値が減少する。すると、第２スイッチング部４９に対する制御電圧の値は低下し、第２スイッチング部４９を強制的にオフしてモータ１９を停止させる。
【００４５】
また、モータ１９の駆動中に外刃ホルダ１６が図５に示す様に取り外されると、安全スイッチ３３がオフされる。その場合にあっては、第３スイッチング部５２を介して第２スイッチング部４９に送られるべき制御電圧がオフされる結果、第２スイッチング部４９をオフしてモータ１９への通電を停止する。
【００４６】
更にまた、二次電池４７を放電しきった状態から充電を開始すると、マイコン装置４４の作動可能電圧を二次電池４７の端子電圧Ｖｅが上回った段階でリセット回路２２が作動し、マイコン装置４４を初期状態に戻す。
【００４７】
表示部は、図２に示す電気かみそり１０における本体ケース１１の中央を縦断して伸びる第１表示部３６において表示動作を行わせる制御状態表示部５５と、第１表示部３６の下方に備えた第２表示部３７で表示動作をさせる充電時期表示部５６とから構成される。
【００４８】
第２表示部３７は、赤色系のＬＥＤの様に比較的駆動電圧が低い発光素子５７が使用されるとともに、二次電池４７に対する充電中に限定して動作する。そこで図７の如く、発光素子５７を二次電池４７の両端とマイコン装置４４を介して直接的に接続するとともに、第１スイッチング部４８がオンして二次電池４７に対して充電部４６から急速充電をしている期間に対応して発光素子５７を点灯することにより、第２表示部３７における赤色の点灯を通じて充電中であることを操作者に対して表示する。
【００４９】
一方、第１表示部３６の方は、青色系のＬＥＤの様に二次電池４７の端子電圧Ｖｅよりも駆動電圧が高い発光素子３９が使用されるとともに、充電期間以外で使用されることが多く、二次電池４７の消耗をできるだけ防止する必要がある。
【００５０】
そこで、第３スイッチング部５２と充電部４６からの出力電圧を、ダイオード５８・５９を介して並列的に取り出し、その電圧を昇圧回路６０で第１表示部３６の表示に必要な電圧まで上昇させたあと、発光素子３９に印加する。
【００５１】
なお、第１表示部３６側の発光素子３９に流れる電流は第２表示部３７側の発光素子５７に流れる電流よりも大きいため、発光素子３９と直列にスイッチング素子６１を介装し、そのスイッチング素子６１をマイコン装置４４で制御する様に構成している。
【００５２】
次に検知部２２は、マイコン装置４４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ものであって、本実施例にあっては、後記する充電容量検知動作と、電池残容量検知動作と、電池温度検知動作と、モータ電圧の検知動作とが並列して行われる。
【００５３】
またマイコン装置４４は、アナログ信号の入力ポート１に入力された電圧値を基準電圧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従来と略同様な構成のものである。
【００５４】
ここで電池の残容量検知動作は、図１０（ａ）に例示する如く二次電池４７の使用に伴って端子電圧Ｖｅが低下するので、例えば本実施例にあっては、端子電圧Ｖｅが第１の比較値２．２Ｖに達する時点Ａ（時刻ｔ１１）までは満充電状態と判定して第１表示部３６において満充電表示をする。更に、端子電圧Ｖｅが２．２Ｖを下回り、第２の比較値である２．１Ｖに達する時点Ｂ（時刻ｔ１２）までは充電予告表示を行わせ、２．１Ｖをも下回ると充電催促表示に移る表示制御動作を行わせる様に構成している。
【００５５】
しかしながら、二次電池４７の種類あるいは本数を変更した場合は、例えば図１０（ａ）の一点鎖線で示す様に放電特性は全体的に低下し、上記した表示変更をさせる比較値の対もその放電特性に対応させて変更する必要がある。更に、かかる比較値の変更は、上記の様な３段階の表示変更であれば２つしかないが、段階数を増加するほどその数は増加し、設定変更に要する手間も増大する。また、一旦ＲＯＭ化したプログラム３の内容を変更することは難しい。
【００５６】
そこで本発明にあっては、図８に示す３つの抵抗６３ａ・６３ｂ・６３ｃを利用し、二次電池４７の端子電圧Ｖｅを分圧して２種類の検知電圧ＶａとＶｂとを取り出すとともに、各検知電圧ＶａおよびＶｂを異なったアナログ信号の入力ポート１へ個別に入力する。
【００５７】
一方、昇圧回路６０からの出力電圧を定電圧回路６４で降圧安定化させ、その電圧をＡ／Ｄ変換時におけるアナログ基準電圧Ｖｓとして入力し、更にその基準電圧Ｖｓを抵抗６５ａ・６５ｂ・６５ｃで分圧した電圧値を比較電圧Ｖｒ１およびＶｒ２としてアナログ信号の入力ポート１へ個別に入力する。
【００５８】
ところで、抵抗６３ａ・６３ｂ・６３ｃを使用して取り出した２つの検知電圧ＶａおよびＶｂの大きさを比較すると、Ｖａの方がＶｂよりも抵抗６３による分圧比が小さいから、取り出される電圧値Ｖａは常にＶｂより小さい。
【００５９】
そこで図１０（ｂ）および（ｃ）の様に、二次電池４７の端子電圧Ｖｅが第１の比較値２．２Ｖに達した時点Ａにおける検知電圧Ｖａの値と、二次電池４７の端子電圧Ｖｅが第２の比較である２．１Ｖに達した時点Ｂにおける検知電圧Ｖｂの値がともに、上記した１つの比較電圧であるＶｒ１と一致する様に抵抗６３の値を設定する。
【００６０】
かかる構成により、検知電圧Ｖａが比較電圧Ｖｒ１に達する時刻ｔ１１までは満充電表示を行い、検知電圧Ｖａが比較電圧Ｖｒ１を下回った時点で充電予告表示を行い、更に検知電圧Ｖｂも比較電圧Ｖｒ１を下回って２つの検知電圧ＶａとＶｂが共に比較電圧Ｖｒ１を下回っていることを確認した時点ｔ１２で、充電催促の表示を行う。
【００６１】
ここで、二次電池４７の物理的な性質が変わるなどして端子電圧Ｖｅの放電特性が図１０（ａ）における一点鎖線の様に変化した場合にあっては、検知電圧であるＶａおよびＶｂについても、図１０（ｂ）および（ｃ）における一点鎖線の様に変化する。
【００６２】
そこで、基準電圧Ｖｓを抵抗６５ａ・６５ｂ・６５ｃで分圧して作成した比較電圧Ｖｒ１の値を、抵抗値を変化させてＶｒ１’に降下させると、ＶａとＶｂとは略比例して低下するため、検知電圧ＶａとＶｂの分圧比および検知制御用のプログラムを変更することなく、変更させた単一の比較電圧Ｖｒ１’を使用して、比較および表示動作が同様に行えるのである。
【００６３】
上記の様に同一個所の電圧Ｖｅを抵抗６３で分割して複数に分け、異なる入力ポート１に印加することにより、検出用の入力ポートが1つの場合に比較して入力信号の数が増え、検出ミスは減少する。更に、複数の検知電圧に対して単一の比較電圧Ｖｒ１を用いて比較動作を行う結果、充電予告表示用である検知電圧Ｖａが充電催促用の検知電圧Ｖｂよりも必ず先に比較電圧Ｖｒ１に達するので、比較電圧Ｖｒ１の設定間違いに起因し、残容量表示における検出時期が逆転することによる誤表示が未然に防止される。
【００６４】
次に充電中における充電容量検知動作は、ニカド電池の充電時における端子電圧Ｖｅが図９で例示する様な変化をすることを利用し、充電開始からの最長の充電期間をタイマーで規制する一方、二次電池４７の端子電圧Ｖｅが時刻ｔ６においてピーク値Ｖｐに達してから、所定の電圧ΔＶだけ端子電圧Ｖｅが低下した時点ｔ７を満充電時と判定して急速充電を停止する。
【００６５】
更にそのあと、第１スイッチング部４８を間欠的にオンオフすることにより二次電池４７に印加される充電電流量を１０分の１程度あるいはそれ以下にまで低下させた補充電状態を設定時間経過後の時刻ｔ８まで続けたあと、第１スイッチング部４８をオフして充電を完全に停止する。
【００６６】
以上の通り、充電完了時期検知時における検知電圧の比較動作は、基本的には、端子電圧Ｖｅのピーク電圧Ｖｐを検出してからその電圧値Ｖｐを基準にして行えるので、比較電圧値をプログラム上で予め設定することなく、電池の種類や本数の変化に即応した制御動作を行うことができる。
【００６７】
しかしながら本実施例にあっては、上記した残容量の検知時に行ったのと略同様に、二次電池４７の端子電圧Ｖｅを３つの抵抗６２ａ・６２ｂ・６２ｃで分圧し、その分圧した電圧ＶｃおよびＶｄをアナログ電圧の入力ポート１に個別に入力するとともに、比較電圧Ｖｒ１あるいは他の比較電圧と比較動作を行うことにより、充電の完了時点の検知に加えて、図９に示す充電カーブ上のＣ点（時刻ｔ４）およびＤ点（時刻ｔ５）における充電容量が、第１表示部３６を使用して行える様に構成している。
【００６８】
なお上記した実施例にあっては、放電容量の検知用と充電容量の検知用として分圧抵抗の組を別々に用意した。しかしながら、充電時における二次電池４７の端子電圧は必ず放電時における端子電圧より高いため、両者の分圧抵抗を直列に接続し、アース側からＶｄ・Ｖｃ・Ｖａ・Ｖｂの順に検知電圧を取り出すとともに、１つの基準電圧Ｖｒ１を使用して検知電圧との比較動作を行わせることもできる。
【００６９】
同様にして、第３スイッチング部５２からの出力電圧を抵抗６６ａ・６６ｂで分圧した電圧Ｖｍを別の入力ポート１に印加し、上記した比較電圧Ｖｒ１あるいは他の比較電圧と比較することにより、端子電圧Ｖｅが設定値を上回った状態でモータ駆動した場合に電池電圧を強制的に低下させる。
【００７０】
かかる構成により、充電部４６を使用して二次電池４７を充電しながらモータ１９を駆動した際、モータ電圧が既定値を超えて上昇することによりモータ１９の回転速度が上昇しすぎるのを未然に防止している。
【００７１】
更にまた、二次電池４７に接近配備した第２サーミスタ６７と抵抗６８とで充電中における端子電圧Ｖｅを分圧して二次電池４７の表面温度に対応した検知電圧Ｖｔを取り出し、更に異なったアナログ信号の入力ポート１に印加する。ここで比較値の変更予定がない場合は、上記した比較電圧Ｖｒ１を利用して比較動作を行うことができる。しかしながら、本実施例にあっては、電池電圧の比較値であるＶｒ１と、電池温度の比較値であるＶｒ２とを異ならせ、２つの比較入力電圧Ｖｒ１およびＶｒ２を備えることにより、使用条件の変更に伴う比較値の変更が個別に行える様にしている。
【００７２】
なお、図９に示す充電中において、二次電池４７の種類や状態によっては充電初期の時刻ｔ１に小さなピークが発生し、そのピークから設定電圧ΔＶだけ下がった時刻ｔ２を時刻ｔ７における真の満充電時点と誤認する恐れがある。その場合にあっては、例えば充電開始から７分程度の所定時間が経過し、且つ、第１回目のピーク電圧よりやや高い設定電圧Ｖｐ１を超えたことを確認した時刻ｔ３から検知電圧によるピーク電圧の検知を開始することが好ましい。
【００７３】
次に、図１１に例示する電気かみそり１０における動作モードの遷移図、図１２〜図１４に示す各使用時の信号の関係および図１５に示す第１表示部３６における表示内容の違い表示を利用し、電気かみそり１０の全体的な動作を更に詳細に説明する。
【００７４】
電気かみそり１０は、充電を行わず且つモータ１９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４４における動作を省電力状態にし、二次電池４７における消費電力を最小限に抑制している。
【００７５】
ここで待機モード中の時刻ｔ２１に、図１２の様にメインスイッチ３５を短時間だけ押し操作すると、二次電池４７によってのみ駆動されるＤＣモードに入ってモータ１９に対する通電が開始されるとともに、第１表示部３６を使用した電池の残容量表示が行われる。
【００７６】
そして、モータ１９が駆動中の時刻ｔ２２にメインスイッチ３５をもう１度短時間だけ押し操作すると、モータ１９に対する通電が停止するが、残容量表示はそのまま例えば３秒程度の短時間だけ持続したのちに停止することにより、操作者に対して現在の残容量を確実に認識させる。
【００７７】
上記したＤＣモード中に充電部４６を駆動すると、二次電池４７に加えて充電部４６による給電を伴ったＡＣモードに入る。かかるモードにあっては、第１表示部３６においてモータが駆動されているか否かを示す表示を行うとともに、電池の端子電圧Ｖｅの上昇を検知すると、充電部４６から二次電池４７に送られる充電電流を制限するか、モータ１９に対する通電制御を行うことによりモータ１９の減速制御を行う。かかるモード中に充電部４６をオフすると、ＤＣモードに戻る。
【００７８】
また、待機モード中に充電部４６をオンすると充電モードに移る。かかるモードにあっては、充電容量検知が行われるとともに、充電中に対応して第２表示部３７において充電時期表示が、検知された現在の充電容量に対応した表示が第１表示部３６において各々行われ、更に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。この充電モード中においてメインスイッチ３５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３５をもう一度押し操作すると充電モードに戻る。
【００７９】
ところで、待機モード中においてメインスイッチ３５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１９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３５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１９の駆動を停止するとともに、第１表示部３６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。
【００８０】
このデモモードからは、メインスイッチ３５に対する押し操作をすると待機モードに戻り、あるいは充電部４６をオン操作すると充電モードに入る。すなわち、モータ１９が駆動される通常の使用モードであるＤＣモードあるいはＡＣモードにデモモードから入るには、必ずデモ表示が一旦オフして、第１表示部３６における表示およびモータ１９が共に停止した状態を経過する必要があるため、操作者にデモモードの終了を的確に表示して、誤表示や誤操作を未然に防止する。
【００８１】
ところで、図４の様に外刃ホルダ１６をやや開いた洗浄可能な状態にした場合にあっては、図１３（ａ）の様に、第２リードスイッチＳＷ２に代わって第１リードスイッチＳＷ１がオンする結果、マイコン装置４４は外刃ホルダ１６が開いていることを検知する。
【００８２】
かかる状態で時刻ｔ３１にメインスイッチ３５を押し操作すると、モータ１９が回転してブラシ体２６を使用した洗浄動作が行われるとともに、第１表示部３６においては「洗浄中表示」がなされる。この洗浄中の時刻ｔ３２にメインスイッチ３５をもう１度押し操作すると、モータ１９が直ちに停止する。一方、「洗浄中表示」は例えば２０秒程度の通常の使用中よりもやや長い時間だけ持続し、通常の使用モードではなく洗浄中であることに対する注意を喚起して外刃ホルダ１６の閉止を操作者に促したあと、「洗浄中表示」は自動的に停止する。
【００８３】
なお、洗浄中に外刃ホルダ１６を元に戻すと、表示は電池の残容量表示となって通常のＤＣモードに戻る。モータ１９のオフ後における「洗浄中表示」が行われている間の時刻ｔ３３に外刃ホルダ１６を戻すと、一点鎖線で示す如く「洗浄中表示」はその時点で停止する。
【００８４】
一方、図１３（ｂ）の時刻ｔ４２における洗浄中に外刃ホルダ１６を取り外すと、モータ１９は緊急停止するとともに、表示は、「洗浄中表示」から、３０秒間持続して停止する「取り外し表示」に変更される。
【００８５】
更に、図１４の時刻ｔ５１で示す外刃ホルダ１６を取り外した状態でメインスイッチ３５を押しても、モータ１９は駆動されることなく、第１表示部３６における表示は「取り外し表示」に入る。そして３０秒程度の設定時間だけその表示を持続して操作者に外刃ホルダ１６のセットを促した後、表示が自動的に停止することにより、表示の消し忘れを防止し、二次電池４７の不要な消耗を阻止する。
【００８６】
更に、「取り外し表示」の持続中である時刻ｔ５２にメインスイッチ３５を押して表示を確認すると、「取り外し表示」は停止される。また、時刻ｔ５２に外刃１５を定常位置にセットすると、表示は停止されるとともに、モータ駆動が可能な通常の待機モードに戻る。
【００８７】
ここで図１５は、上記した各動作モードにおける動作内容の違いを、単一の発光素子３９の点滅を利用して表示するものであって、図１５（ａ）は連続的に点灯することにより、満充電状態を示す。また図１５（ｂ）にあっては、例えば１秒間隔で点滅をゆっくり繰り返すことにより、充電の予告表示とする。また、図１５（ｃ）の様に、０．１秒程度の短時間毎に点滅を繰り返すことにより、充電の催促表示とする。
【００８８】
一方、外刃ホルダ１６をやや開いた洗浄中にあっては、０．１秒間隔の短い点滅を数回繰り返すごとに１秒間の間隙を設けることにより、洗浄中表示とする。また、外刃ホルダ１６の取り外し時にあっては、１秒間の点滅の間に、０．１秒毎の点滅を挿入することにより、外刃ホルダ１６の取り外し状態を表示する。
【００８９】
以上の通り、通常の使用モードにおける第１表示部３６での表示の仕方と、洗浄あるいは取り外し中における表示の仕方とを明確に異ならせることにより、操作間違いを未然に防止する。
【００９０】
なお、上記した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４７のメモリー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ができる。また、１つの発光素子３９を点滅表示させるのに代えて、発光素子３９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、ブザーや発音素子を利用し、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。なお、音響による表示を並行して行う場合にあっては、視覚を通じた表示の種類を減少あるいは単一にすることも可能である。
【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図であって、（ａ）は正面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿って切断した端面図である。
【図３】ヘッド部に対する外刃ホルダの装着状態を示す説明図であって、外刃ホルダが正常位置にある場合を示す。
【図４】ヘッド部に対する外刃ホルダの装着状態を示す説明図であって、外刃ホルダが洗浄位置にある場合を示す。
【図５】ヘッド部に対する外刃ホルダの装着状態を示す説明図であって、外刃ホルダが取り外し位置にある場合を示す。
【図６】制御部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図７】制御部中におけるモータ制御部および表示部の詳細を示す電気回路図である。
【図８】制御部中における検知部の詳細を示す電気回路図である。
【図９】二次電池に対する充電中における端子電圧と制御内容との関係を示す説明図である。
【図１０】二次電池の放電中における端子電圧と表示内容との関係を示す説明図である。
【図１１】電気かみそりが備える複数の動作モード間の関係を示す説明図である。
【図１２】通常使用中における制御部の動作状態を示す説明図である。
【図１３】外刃の洗浄中における制御部の動作状態を示す説明図である。
【図１４】外刃の取り外し中における制御部の動作状態を示す説明図である。
【図１５】第１表示部における検知内容に対応させた表示内容の違いを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 入力ポート
２ Ａ／Ｄ変換手段
３ プログラム
４ 演算手段
５ 分圧用の抵抗
６ 表示手段
７ 制御手段
８ 充電手段
１０ 電気かみそり
１１ 本体ケース
１２ 内刃
１３ 内刃の洗浄機構
１４ ヘッド部
１５ 外刃
１６ 外刃ホルダ
１７ 内刃の刃部
１８ 内刃の回転軸
１９ モータ
２０ 制御部
２１ 外刃ホルダの着脱ボタン
２２ 検知部
２３ ブラシ部
２４ 外刃ホルダ検知部
２５ 安全部
２６ ブラシ体
２７ バネ体
２８ 磁石
２９ 外刃ホルダの嵌合溝
３０ 第１リンク
３１ 第１リンクの溝部
３２ 第２リンク
３３ 安全スイッチ
３４ ロックスイッチ
３５ メインスイッチ
３６ 第１表示部
３７ 第２表示部
３８ 電源コード
３９ 第１表示部の発光素子
４０ プリズム
４１ 導光板
４２ 光拡散板
４３ 放出光
４４ マイコン装置
４５ 商用交流電圧
４６ 充電部
４７ 二次電池
４８ 第１スイッチング部
４９ 第２スイッチング部
５０ モータ規制部
５１ 温度ヒューズ
５２ 第３スイッチング部
５３ 第１サーミスタ
５４ 第４スイッチング部
５５ 制御状態表示部
５６ 充電時期表示部
５７ 第２表示部の発光素子
５８ ダイオード
５９ ダイオード
６０ 昇圧回路
６１ スイッチング素子
６２ 充電容量検知用の抵抗
６３ 放電容量検知用の抵抗
６４ 定電圧回路
６５ 比較電圧発生用の抵抗
６６ モータ電圧検知用の抵抗
６７ 第２サーミスタ
６８ 電池温度検知用の抵抗

Claims (5)

1. 複数のアナログ電圧入力ポートと、該アナログ電圧入力ポートから入力されたアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により変換されたデジタル値を、固定的に予め内蔵されたプログラムに従って演算処理する演算手段とを一体に備えた１チップタイプのマイコン装置を二次電池の充放電制御手段として使用した充電式小型電気機器において、
   前記各アナログ電圧入力ポートに、一定値に設定した１つの比較電圧と、検知すべき箇所の電圧を抵抗で分圧することにより、該電圧の変化に比例して変化する複数の検知電圧とを個別に入力するとともに、
   前記比較電圧の値を、所定の制御動作を行わせるべき時点における前記検知電圧の値に一致させて予め設定する一方、前記検知電圧の値が前記比較電圧の値を超えるのと連動して、前記演算手段で所定の演算動作をさせることを特徴とする充電式の小型電気機器。
2. 前記１つの比較電圧と前記複数の検知電圧とを１組として、前記検知すべき箇所の制御内容ごとに個別に設定される請求項１記載の小型電気機器。
3. 前記制御内容は、表示手段による前記二次電池の電池容量表示であって、
   前記検知電圧は、前記二次電池における充電時あるいは放電時の少なくとも一方の端子電圧であり、前記各検知電圧の値が前記比較電圧の値を超える毎に、前記演算手段は前記表示手段で所定の電池容量表示を行わせる請求項２記載の小型電気機器。
4. 前記制御内容は、前記二次電池で駆動されるモータの制御手段による回転数制御であって、
   前記検知電圧は、前記二次電池の充電時における前記モータ駆動中の端子電圧であり、前記検知電圧が前記比較電圧を上回ると、前記演算手段は前記制御手段で前記モータに印加される電圧値を実質的に低下させる制御動作を行わせる請求項２記載の小型電気機器。
5. 前記制御内容は、二次電池の過充電時における充電制御手段による充電制御であって、
   前記検知電圧は、モータに直列に接続されるスイッチに密着させて配設したサーミスタの抵抗変化に比例して変化する電圧であり、該検知電圧が前記比較電圧を超えると、前記演算手段は前記充電制御手段で前記二次電池に対する充電を強制的に停止させる充電制御を行わせる請求項２記載の小型電気機器。

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