JP5463014B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、モータにより動作する電動工具に関する。

モータにより動作する電動工具として、電源からモータへの通電経路を導通・遮断するスイッチに半導体スイッチを用いたものが知られている。このような構成の電動工具では、電源からモータへの通電経路上に設けられた半導体スイッチが、工具使用者が操作する有接点スイッチの状態に応じてオン・オフ制御されるため、有接点スイッチにはモータを駆動するための駆動電流（大電流）が直接流れない。そのため、有接点スイッチとして接点容量の小さいものを用いることができる。

しかし、モータへの通電経路を半導体スイッチにて導通・遮断する構成において、半導体スイッチに短絡故障（常時オン状態となる故障）が生じた場合、モータは常時動作してしまうことになる。そのため、半導体スイッチの電動工具への適用は、実際には、半導体スイッチが短絡故障した場合を想定して、ごく限られた用途に限定されていた。

このような半導体スイッチの故障に対応する方法として、特許文献１には、半導体スイッチと有接点スイッチを併用する方法が提案されている。即ち、電源からモータへの通電経路上に、半導体スイッチとしてのトライアックが設けられると共に、使用者の操作により直接オン（導通）・オフ（遮断）される有接点の電源スイッチが設けられている。
特開昭５７−１０９２３０号公報

特許文献１に開示された方法によれば、半導体スイッチが短絡故障した場合でも有接点スイッチをオフすればモータへの通電経路が直接遮断されるため、半導体スイッチが短絡故障してもモータに常時電流が流れ続けてしまうという事態は避けられ、工具の信頼性は向上する。

しかし、モータへの通電経路を直接導通・遮断する有接点スイッチには、当然ながらモータを駆動するための大きな電流が流れるため、有接点スイッチとして接点容量の大きなものを用いる必要があり、工具の大型化やコストアップを招いてしまう。

しかも、工具においてその有接点スイッチを設ける部位によっては、大電流が流れる太い配線が長く引き回されてしまうことも予想され、そうなると工具の大型化やコストアップがより助長されてしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、モータへの通電経路を半導体スイッチにより導通・遮断するよう構成された電動工具において、接点容量の大きな有接点スイッチを設けることなく、工具の信頼性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の電動工具は、駆動源であるモータと、使用者によりオン・オフ操作される第１操作スイッチと、
電源からモータへの通電経路上に設けられ、少なくとも１つの半導体スイッチング素子からなり、入力される駆動信号に応じてオン・オフすることにより該通電経路を導通・遮断する第１半導体スイッチ手段と、第１操作スイッチがオフされているときは第１半導体スイッチ手段をオフさせるための駆動信号を第１半導体スイッチ手段へ出力して第１半導体スイッチ手段をオフさせることにより通電経路を遮断させ、第１操作スイッチがオンされているときは第１半導体スイッチ手段をオンさせるための駆動信号を第１半導体スイッチ手段へ出力して第１半導体スイッチ手段をオンさせることにより通電経路を導通させる駆動手段と、第１半導体スイッチ手段とは別に、通電経路上に第１半導体スイッチ手段と直列に設けられ、少なくとも１つの半導体スイッチング素子からなり、入力される制御信号に応じてオン・オフすることにより該通電経路を導通・遮断する第２半導体スイッチ手段と、第２半導体スイッチ手段を制御するための制御信号を第２半導体スイッチ手段へ出力する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

このように構成された電動工具では、電源からモータへの通電経路上に第１半導体スイッチ手段及び第２半導体スイッチ手段が設けられているため、これら半導体スイッチ手段が双方ともオンしたときにモータへ電流が流れてモータが回転駆動し、いずれか一方でもオフされているときはモータへ電流が流れずにモータは回転しない。

また、本発明の電動工具では、第２半導体スイッチ手段の状態は制御手段からの制御信号に応じて制御されるが、第１半導体スイッチ手段は、使用者が操作する第１操作スイッチの状態（オン又はオフ）がそのまま反映され、第１操作スイッチがオンされれば第１半導体スイッチ手段もオンし、第１操作スイッチがオフされれば第１半導体スイッチ手段もオフする。

そのため、仮に第２半導体スイッチ手段が故障して常時オン（短絡故障）してしまったり、第２半導体スイッチ手段は正常であるものの制御手段が何らかの原因で常時第２半導体スイッチ手段をオンさせる旨の制御信号を出力し続けてしまう異常状態になったりしても、使用者が第１操作スイッチをオフすれば、第１半導体スイッチ手段がオフするためモータへの通電を停止させることができる。また、仮に第１半導体スイッチ手段が短絡故障してしまっても、制御手段が第２半導体スイッチ手段をオフさせれば、モータへの通電を停止させることができる。

従って、上記構成の電動工具によれば、第１半導体スイッチ手段又は第２半導体スイッチ手段のどちらか一方が短絡故障してしまっても、他方の正常な方がオフすることでモータへの通電を停止させることができ、使用者の意図に反してモータが動作し続けてしまうのを防止することができる。そのため、電源からモータへの通電経路上に接点容量の大きな有接点スイッチを設けることなく、半導体スイッチ手段の異常に対する電動工具の信頼性を向上させることができる。

なお、モータへ通電する際の、制御手段による第２半導体スイッチ手段の制御は、例えば、通電中は常時オン（導通）させてモータを動作させるようにしてもよいし、また例えば、所定のデューティ比にてＰＷＭ制御することによりモータへの通電電流（延いてはモータの回転数・トルク）を任意に制御するようにしてもよく、第２半導体スイッチ手段による通電電流の具体的制御方法は特に限定されない。

ここで、本発明の電動工具は、第１操作スイッチがオフされているときの第１半導体スイッチ手段の導通状態を検出する導通状態検出手段を備えたものとして構成することができる。第１操作スイッチがオフされているにもかかわらず第１半導体スイッチ手段がオン（導通）されていることが導通状態検出手段によって検出された場合は、第１半導体スイッチ手段が短絡故障しているものと判断できる。

そのため、このように構成された電動工具によれば、第１半導体スイッチ手段が短絡故障した場合にそれを検出することができるため、より効果的である。
そして、上記のように導通状態検出手段を備えている場合は、更に、第１操作スイッチのオフ時に導通状態検出手段によって第１半導体スイッチ手段が導通状態であると検出された場合に該第１半導体スイッチ手段が故障している旨の報知を行う報知手段を備えるとよい。

このように構成された電動工具によれば、第１半導体スイッチ手段が短絡故障した場合に、その旨を使用者が認識することができ、使用者は故障に対する適切な対応を迅速にとることができる。

また、電動工具が導通状態検出手段を備えている場合、上記報知手段に代えて（或いは上記報知手段に加えて更に）、第１操作スイッチのオフ時に導通状態検出手段によって第１半導体スイッチ手段が導通状態であると検出された場合に第２半導体スイッチ手段を強制的にオフさせる強制オフ手段を備えたものとして構成してもよい。

このように構成された電動工具によれば、第１半導体スイッチ手段が短絡故障した場合、第２半導体スイッチ手段が強制的にオフされてモータへの通電が強制的に停止されることになるため、使用者の意図に反してモータが動作し続けてしまうのを防止することができる。

なお、強制オフ手段は、例えば、制御手段とは別に、制御手段からの制御信号にかかわらず第２半導体スイッチ手段を強制的にオフさせるものとして構成してもよいし、また例えば、制御手段が強制オフ手段としても機能する構成、即ち、制御手段自身が第２半導体スイッチ手段をオフさせるための制御信号を強制的に出力する構成としてもよい。

ここで、制御手段が何に基づいて第２半導体スイッチ手段をオン・オフさせるかは適宜考えられ、例えば、第１操作スイッチの状態に応じて動作する構成としてもよいし、また例えば、第１操作スイッチとは別に、使用者によりオン・オフ操作される第２操作スイッチを設けて、この第２操作スイッチの状態に応じて動作する構成としてもよい。

即ち、前者の構成（制御手段が第１操作スイッチの状態に応じて動作する構成）の場合、制御手段は、第１操作スイッチがオフされているときは第２半導体スイッチ手段をオフさせるための制御信号を出力して通電経路を遮断させ、第１操作スイッチがオンされているときに、モータへ通電するための制御信号を出力する。

このように構成された電動工具によれば、使用者は第１操作スイッチを操作するだけでモータを動作或いは停止させるための操作を行うことができるため、部品数を増加させることなく、且つ１つの操作スイッチを操作すれば済むという操作の利便性を維持させつつ、半導体スイッチ手段の異常に対する工具の信頼性を向上させることができる。

一方、後者の構成（制御手段が第２操作スイッチの状態に応じて動作する構成）の場合、制御手段は、第２操作スイッチがオフされているときは第２半導体スイッチ手段をオフさせるための制御信号を出力して通電経路を遮断させ、第２操作スイッチがオンされているときに、モータへ通電するための制御信号を出力する。

このように構成された電動工具によれば、使用者が第１操作スイッチ及び第２操作スイッチの双方をオンさせたときにモータへの通電が行われ、どちらか一方でもオフされればモータへの通電が遮断されてモータは停止するため、より信頼性の高い電動工具の提供が可能となる。

更に、使用者が操作するスイッチとして第１操作スイッチと第２操作スイッチの２つの操作スイッチを備えている場合は、次のように構成することもできる。即ち、第１半導体スイッチ手段は、第１操作スイッチ及び第２操作スイッチのいずれか一方でもオフされているときはオフして、該各操作スイッチの双方がオンされているときにオンするよう構成されており、制御手段は、第１操作スイッチ及び第２操作スイッチのいずれか一方でもオフされているときは第２半導体スイッチ手段をオフさせるための制御信号を出力して通電経路を遮断させ、各操作スイッチの双方がオンされているときに、モータへ通電するための制御信号を出力する。

このように構成された電動工具によれば、第１操作スイッチをオンさせただけでは第１半導体スイッチ手段はオンせず、また第２操作スイッチをオンさせただけでは第２半導体スイッチ手段はオンしない。第１半導体スイッチ手段をオンさせるためには、２つの操作スイッチをともにオンさせる必要があり、第２半導体スイッチ手段による通電制御も、２つの操作スイッチがともにオンされているときに行われる。そのため、電動工具の信頼性をさらに高めることができる。

第１操作スイッチ及び第２操作スイッチの２つの操作スイッチを備えた電動工具は、より具体的には、例えば次のように構成することができる。即ち、使用者が当該電動工具を使用する際に両手のうち一方の手で把持する第１把持部材と、他方の手で把持する第２把持部材とを備えており、第１操作スイッチ及び第２操作スイッチはそれぞれ、第１把持部材又は第２把持部材のいずれかに設けられている。

このように構成された電動工具によれば、使用者が当該電動工具を使用中、第１把持部材及び第２把持部材をそれぞれ両手で把持した状態を維持しつつ、第１操作スイッチ及び第２操作スイッチを操作することができるため、使用者の使い勝手が向上する。しかも、各操作スイッチを、例えば使用者が触れている間はオンして使用者が手を離すとオフするよう構成すれば、工具使用中に操作スイッチの設けられた把持部材から使用者の手が離れてしまうとモータが停止することになるため、使用者が工具から手を離しているにもかかわらず工具が動作し続けてしまうのを防止することができる。

また、上記のように各操作スイッチがそれぞれ各把持部材のいずれかに設けられている電動工具は、より具体的には、例えば草刈機として具現化することができる。即ち、モータが収納されたモータ収納部と、このモータへ電源を供給する電源供給部と、草を刈り払うための、モータの駆動力により回転する刈刃と、所定の長さを有する棒状の部材であって、一端側にモータ収納部及び電源供給部が設けられ、他端側に刈刃が回転可能に設けられた主支持部材と、を備えた草刈機である。そして、第１把持部材及び第２把持部材はいずれも主支持部材に設けられており、第１操作スイッチ及び第２操作スイッチはそれぞれ、第１把持部材又は第２把持部材のいずれかにおいて、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるように設けられている。

このように構成された草刈機では、その構成上、使用者が操作する各操作スイッチとモータ・電源供給部との間が物理的に大きく離れた状態となり、それ故に、各操作スイッチからモータ・電源供給部に至る配線も長くなるが、各操作スイッチには、モータに流れる電流（大きな電流）が直接は流れない。そのため、各操作スイッチとして接点容量の小さい有接点スイッチを採用することができ、しかも各操作スイッチからモータ・電源供給部に至る配線も許容電流値の小さいもの（細く、軽量のもの）を使用できる。

そのため、大きな電流が流れる太い配線を草刈機内の広い範囲に渡って引き回す必要がなく、草刈機の軽量化や小型化が可能となり、しかも、草刈機を組み立てる上での組立性や設計上の自由度も向上する。

また、各操作スイッチがそれぞれ各把持部材のいずれかに設けられている電動工具は、例えば次のように構成することもできる。即ち、第１操作スイッチは、第１把持部材又は第２把持部材のうちいずれか一方において、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるよう、且つ使用者が当該第１操作スイッチから手を離しているときにはオフされるように設けられ、第２操作スイッチは、第１把持部材又は第２把持部材のうち、第１操作スイッチが設けられていない他方において、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるよう、且つ使用者が当該第２操作スイッチから手を離しているときにはオフされるように設けられている。

つまり、第１把持部材と第２把持部材の双方に、各操作スイッチのどちらか一方がそれぞれ１つずつ設けられている。そのため、モータを動作させて工具を使用するためには、使用者は、各把持部材をそれぞれ両手で把持し、両手でそれぞれ各操作スイッチをオンさせる必要がある。そして、使用者が工具を使用中にどちらか片方の手だけでも把持部材から離れ、その把持部材に設けられているいずれかの操作スイッチからも手が離れると、こその操作スイッチはオフされ、その操作スイッチに対応したいずれかの半導体スイッチ手段もオフされることとなる。

そのため、このように構成された電動工具によれば、使用者が各把持部材を両手で把持して各操作スイッチをオン操作しているときにのみモータを動作させることができ、使用者の手が片方だけでも把持部材から離れてその把持部材に設けられている操作スイッチがオフされるとモータは停止するため、使用者による工具使用上の安全性をより高めることができる。

そして、本発明の電動工具を構成するモータ及び第２半導体スイッチ手段は、具体的には次のような構成とすることができる。
例えば、モータが、直流電源により動作するブラシ付ＤＣモータである場合は、第２半導体スイッチ手段を、複数の半導体スイッチング素子からなるＨ型ブリッジ回路として構成することができる。

また例えば、モータが、直流電源により動作するブラシレスＤＣモータである場合は、第２半導体スイッチ手段を、複数の半導体スイッチング素子からなる三相ブリッジ回路として構成することができる。

いずれの場合も、モータへ通電させるためには、前提として第１半導体スイッチ手段がオンされている必要がある。その上で、制御手段が第２半導体スイッチ手段（Ｈ型ブリッジ回路或いは三相ブリッジ回路）を制御（詳しくは第２半導体スイッチ手段を構成する複数の半導体スイッチング素子のオン・オフを制御）することで、モータへの通電が行われることとなる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に、本発明が適用された実施形態の充電式草刈機の全体構成を示す。図１に示すように、本実施形態の充電式草刈機１は、所定の長さの棒状のメインパイプ２の上端側にモータユニット３及びバッテリ７が設けられ、下端側に、草を刈り払うための刈刃４が回転可能に設けられた構成となっている。

モータユニット３には、刈刃４を回転駆動するための駆動源としてのモータ１８や、このモータ１８への通電を制御する制御回路１３（図２参照）などの各種電子回路・素子・配線等が収納されている。本実施形態のモータ１８はブラシ付ＤＣモータである。

メインパイプ２は、全体として中空の筒状の構成をなしており、内部には、モータ１８の回転駆動力を刈刃４に伝達する駆動力伝達軸（図示略）が収容されている。刈刃４は、メインパイプ２の下端側において、ギヤケース６を介して駆動力伝達軸に連結されている。そのため、モータ１８の回転駆動力は、駆動力伝達軸及びギヤケース６内の各種ギア（図示略）を介して刈刃４に伝達され、この伝達された回転駆動力により刈刃４は回転することとなる。なお、メインパイプ２の下端側には飛散防護カバー５が取り付けられている。

また、メインパイプ２の長さ方向における中間位置近傍には、略コ字状のハンドル８が固定されており、このハンドル８の両端のうち一端側には使用者が右手で把持する右手グリップ９が、他端側には使用者が左手で把持する左手グリップ１０が、それぞれ設けられている。

そして、右手グリップ９の先端側には、使用者によってオン・オフ操作される有接点のロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２が設けられている。使用者は、右手グリップ９を右手で把持した状態で、例えば親指でロックオフスイッチ１１を押して人差し指でトリガスイッチ１２を引く、といった操作により各スイッチ１１、１２をオン操作することができる。

ハンドル８及びメインパイプ２の内部には、これら各スイッチ１１，１２とモータユニット３内の制御回路１３とを電気的に接続するための配線（図示略）が敷設されている。そのため、これら各スイッチ１１，１２の操作状態（オン・オフ状態）は、この配線を介して制御回路１３に伝達されることになる。

なお、ロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２は、いずれも、使用者が手を離しているときは常時オフ状態であり、使用者が手を触れて所定のオン操作をしているときにオン状態となる。本実施形態の充電式草刈機１では、図示しないインターロック機構により、ロックオフスイッチ１１が押されていない間はトリガスイッチ１２を引くことができず、トリガスイッチ１２を引いてこれをオンさせるためには、ロックオフスイッチ１１を押した状態で行う必要がある。また、両スイッチ１１，１２がオンされた状態でロックオフスイッチ１１だけを離しても、トリガスイッチ１２を戻さない限り、ロックオフスイッチ１１は元の位置に戻らない。

また、ロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２と制御回路１３とを結ぶ配線には、モータ１８に流れるような大電流は流れず、これら各スイッチ１１，１２のオン・オフ状態を伝達するための小さな電流が流れるだけである。そのため、この配線には、バッテリ７からモータ１８への電流を流すための太い配線は不要であり、細い配線で十分である。

また、バッテリ７は、内部に充電可能な二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）を備え、モータユニット３に対して着脱可能に構成されている。そのため、バッテリ７を充電（即ち二次電池を充電）する際は、バッテリ７をモータユニット３から取り外して充電器（図示略）接続する。

次に、本実施形態の充電式草刈機１の動作について、図２の電気回路図を用いて詳しく説明する。図２に示すように、本実施形態の充電式草刈機１は、バッテリ７からモータ１８への通電経路上に、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２が直列に接続されている。また、これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２をオン・オフさせるための制御回路１３が設けられている。なお、以下の説明において単に「通電経路」と表現する場合は、電源（本例ではバッテリ７）からモータへの通電経路を意味しているものとする。

第１半導体スイッチＱ１は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、通電経路においてモータ１８の上流側（バッテリ７の正極側）に設けられ、オフ時には通電経路を遮断してモータ１８への通電を停止させ、オン時には通電経路を導通させる。

詳しくは、ゲートが制御回路１３内の抵抗Ｒ２を介してロックオフスイッチ１１の一端に接続され、ソースがバッテリ７の正極に接続され、ドレインがモータ１８に接続されている。また、ゲート−ソース間にはバイアス生成用の抵抗Ｒ１が接続されている。ロックオフスイッチ１１の他端はグランドに接地されている。

このような構成により、第１半導体スイッチＱ１は、ロックオフスイッチ１１の操作状態に応じてオン・オフされる。即ち、ロックオフスイッチ１１がオフされているときは第１半導体スイッチＱ１もオフされ、通電経路は少なくともこの第１半導体スイッチＱ１によって遮断される。そして、ロックオフスイッチ１１がオンされているときは、第１半導体スイッチＱ１もオンされ、通電経路は少なくともこの第１半導体スイッチＱ１の接続部分では導通状態となる。

一方、第２半導体スイッチＱ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、通電経路においてモータ１８の下流側（バッテリ７の負極側）に設けられ、オフ時には通電経路を遮断してモータ１８への通電を停止させ、オン時には通電経路を導通させる。この第２半導体スイッチＱ２は、ゲートが制御回路１３内においてゲート回路１６を介してＣＰＵ１４に接続され、ソースがバッテリ７の負極に接続され、ドレインがモータ１８に接続されている。

制御回路１３は、上述した抵抗Ｒ１，Ｒ２を備える他、第２半導体スイッチＱ２を制御するための制御信号を生成し出力するＣＰＵ１４と、このＣＰＵ１４からの制御信号に従って第２半導体スイッチＱ２をオン・オフさせるゲート回路１６とを備えている。

ＣＰＵ１４は、詳しくはメモリやＩ／Ｏなども備えたマイクロコンピュータとして構成されており、トリガスイッチ１２の操作状態に応じて第２半導体スイッチＱ２をオン・オフ制御する。即ち、トリガスイッチ１２がオフされているときは、第２半導体スイッチＱ２をオフさせる旨の制御信号をゲート回路１６へ出力することにより、第２半導体スイッチＱ２をオフさせる。このとき通電経路は少なくともこの第２半導体スイッチＱ２によって遮断される。

そして、トリガスイッチ１２がオンされているときは、ＣＰＵ１４は、モータ１８へ所望の電流が流れるように第２半導体スイッチＱ２を制御するための制御信号をゲート回路１６へ出力する。この制御信号によって具体的に第２半導体スイッチＱ２がどのように制御されるかは、モータ１８に流すべき電流値等によって適宜考えられ、例えば、第２半導体スイッチＱ２をオンさせ続けるようにしてもよいし、また例えば、所定のデューティ比にて第２半導体スイッチＱ２をオン・オフ制御（ＰＷＭ制御）するようにしてもよい。

ゲート回路１６は、バッテリ７から電源供給を受けつつ、ＣＰＵ１４からの制御信号に従って第２半導体スイッチＱ２をオン又はオフさせる。制御信号に応じてＭＯＳＦＥＴのゲートを駆動する（つまりオン・オフする）ためのゲート回路１６は多種多様のものが既に知られているため、ここではその詳細説明を省略する。

また、制御回路１３は、バッテリ７の電源を所定電圧（例えば５Ｖ）の制御用電源Ｖｃｃに降圧して制御回路１３内の各部へ供給する定電圧電源回路（Ｒｅｇ）１５を備えている。ＣＰＵ１４は、この定電圧電源回路１５からの制御用電源Ｖｃｃの供給を受けて動作する。

なお、本実施形態のトリガスイッチ１２は、単にオン・オフするだけの有接点スイッチのみからなる構成であるが、有接点スイッチに加え、使用者の操作量（引き代）に応じた信号をＣＰＵ１４へ出力できる手段（例えば、操作量に応じて抵抗が変化する可変抵抗器）を設け、トリガスイッチ１２の操作量に応じてモータ１８への通電電流値（延いてはモータ１８の回転数）を変化できるよう構成してもよい。このことは、後述する他の実施形態におけるトリガスイッチについても同様である。

このように構成された本実施形態の充電式草刈機１を使用者が使用する際には、使用者はまず、左右の手でそれぞれ右手グリップ９と左手グリップ１０を把持し、これにより当該充電式草刈機１全体を支持する。そして、使用者が右手グリップ９に設けられたロックオフスイッチ１１をオン操作すると、このオン操作に応じて第１半導体スイッチＱ１がオンする。更に、使用者が右手グリップ９に設けられたトリガスイッチ１２をオン操作することで、ＣＰＵ１４が、モータ１８へ所望の電流を流すための制御信号を出力して第２半導体スイッチＱ２を制御する。これによってモータ１８が回転し、延いては刈刃４が回転して、草の刈り払い作業が可能となる。

一方、モータ１８の回転中、即ちロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２が共にオンされているときに、トリガスイッチ１２をオフさせると、第２半導体スイッチＱ２がオフされ、モータ１８への通電が停止される。トリガスイッチ１２をオフさせて更にロックオフスイッチ１１もオフさせると、第１半導体スイッチＱ１もオフされる。

また、本実施形態の充電式草刈機１では、モータ１８の通電経路に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が直列に設けられていることにより、半導体スイッチの短絡故障に対する信頼性・安全性が十分に配慮された構成が実現されている。

即ち、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子からなる半導体スイッチは、故障した場合、その故障内容の大部分が短絡故障である。しかし、本実施形態では、上記のように通電経路上に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２を直列に接続しているため、仮にいずれか一方の半導体スイッチが短絡故障しても、他方の半導体スイッチが正常である限り、モータ１８に常時電流が流れ続けてしまうことはない。

従って、本実施形態の充電式草刈機１によれば、第１半導体スイッチＱ１又は第２半導体スイッチＱ２のどちらか一方が短絡故障してしまっても、他方の正常な方をオフさせることでモータ１８への通電を停止させることができ、使用者の意図に反してモータ１８が動作し続けてしまうのを防止することができる。そのため、バッテリ７からモータ１８への通電経路上に接点容量の大きな有接点スイッチを設けることなく、通電経路を導通・遮断する半導体スイッチの異常に対する信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の充電式草刈機１は、その構造上、ロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２とモータ１８との間が大きく離れており、これらを１つのハウジングに収めることは不可能である。そのため、２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２のうち、仮に第１半導体スイッチＱ１を使用者により操作される有接点スイッチとして右手グリップ９に配置する（つまりロックオフスイッチ１１にて通電経路を直接導通・遮断する）ようにすると、大電流が通電される太い配線を右手グリップ９を含む広い範囲で長く引き回すことになり、機器全体の大型化、重量増、コストアップなど種々の問題が生じる。

これに対し、本実施形態では、モータ１８の通電経路を直接導通・遮断するスイッチとして２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２を用い、ユーザが直接操作するロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２には大電流が流れないようにしている。そのため、ロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２として接点容量の小さい有接点スイッチを採用することができ、しかもこれら各スイッチ１１，１２からモータユニット３に至る配線も許容電流値の小さいもの（細く、軽量のもの）を使用することができる。

そのため、大電流が流れる太い配線を長く引き回す必要がなく、充電式草刈機１の軽量化、小型化、コストダウン、安全性の向上が可能となり、しかも、充電式草刈機１を組み立てる上での組立性や設計上の自由度も向上する。

尚、本実施形態において、モータユニット３は本発明のモータ収納部に相当し、バッテリ７は本発明の電源供給部に相当し、メインパイプ２は本発明の主支持部材に相当し、右手グリップ９及び左手グリップ１０はそれぞれ、本発明の第１把持部材及び第２把持部材のいずれか一方に相当し、ロックオフスイッチ１１は本発明の第１操作スイッチに相当し、トリガスイッチ１２は本発明の第２操作スイッチに相当し、ＣＰＵ１４は本発明の制御手段に相当し、第１半導体スイッチＱ１は本発明の第１半導体スイッチ手段に相当し、第２半導体スイッチＱ２は本発明の第２半導体スイッチ手段に相当する。

［第２実施形態］
図３に、本発明が適用された実施形態の電動ヘッジトリマの全体構成を示す。図３に示すように、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０は、園芸作業等において生け垣の刈り込みや庭木の剪定等を行うために用いられる電動工具であり、外部の交流電源４１（図４参照。例えば単相１００Ｖ。）からの交流電源が電源コード２７を介してハウジング２１内に取り込まれ、この交流電源によってハウジング２１内のモータ２５が回転駆動することにより、シャーブレード２４が動作する構成となっている。

即ち、ハウジング２１には、シャーブレード２４を駆動する駆動源としてのモータ２５、このモータ２５の回転駆動力をシャーブレード２４に伝達するギヤアッセンブリ２６、モータ２５への通電を制御する制御回路４３（図３では図示略。図４参照。）等の各種電子回路・素子・配線などが収納されている。

シャーブレード２４はハウジング２１の前部側に装着されている。また、ハウジング２１の前部側には、シャーブレード２４の上部を覆うようにプロテクタ２３が取り付けられている。

ハウジング２１の後部側には、使用者が左右どちらか一方の手で把持するための把持部２８が形成されており、この把持部２８には、使用者がこの把持部２８を把持しつつ操作可能なトリガ２９が設けられている。このトリガ２９の操作状態は、ハウジング２１内に設けられた有接点のトリガスイッチ３２に反映され、トリガ２９から使用者の手が離れて操作されていない初期状態（図３の状態）のときはトリガスイッチ３２はオフであり、トリガ２９が使用者によってスプリング３４の付勢力に抗して上方へ引かれたときに、トリガスイッチ３２がオンされる。

また、ハウジング２１の前端側には、使用者が把持部２８を把持する手とは反対側の手で把持するための、略コ字状のグリップ２２が設けられており、このグリップ２２には、使用者がこのグリップ２２を把持しつつ操作可能なスイッチレバー３０が設けられている。このスイッチレバー３０の操作状態は、ハウジング２１内に設けられた有接点のグリップスイッチ３１に反映され、スイッチレバー３０から使用者の手が離れて操作されていない初期状態（図３の状態）のときはグリップスイッチ３１はオフであり、スイッチレバー３０が使用者によってスプリング３３の付勢力に抗して前側へ押されたときに、グリップスイッチ３１がオンされる。

本実施形態の電動ヘッジトリマ２０は、外部から取り込まれる電源は交流であるものの、ハウジング２１の内部に交流電源を直流電源に変換するコンバータ４２（図４参照）が設けられている。そのため、モータ２５はこのコンバータ４２による変換後の直流電源にて駆動する。なお、本実施形態のモータ２５もブラシ付ＤＣモータである。

次に、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０の動作について、図４の電気回路図を用いて詳しく説明する。図４に示すように、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０は、直流電源としてのコンバータ４２からモータ２５への通電経路上に、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２が直列に接続されている。また、これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２をオン・オフさせるための制御回路４３が設けられている。各半導体スイッチＱ１，Ｑ２はいずれも第１実施形態と同じくＭＯＳＦＥＴであり、これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２を含め、第１実施形態と同じ構成要素には第１実施形態と同じ符号を付している。

このようにモータ２５の通電経路上に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が設けられている点は、第１実施形態と同じである。また、使用者に操作されるスイッチとしてグリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２の２つの有接点スイッチを備えている点も第１実施形態と同じである。

しかし、本実施形態では、主として、使用者に操作される２つのスイッチ３１，３２の電気的接続状態、及びこれら各スイッチ３１，３２の操作状態に対して２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２がどのようにオン・オフされるかという点で、第１実施形態とは大きく異なる。

本実施形態の電動ヘッジトリマ２０では、図４に示すように、グリップスイッチ３１とトリガスイッチ３２が直列に接続されている。即ち、グリップスイッチ３１の一端は、抵抗Ｒ２を介して第１半導体スイッチＱ１のゲートに接続されると共にダイオードＤ１のカソードに接続されており、他端はトリガスイッチ３２の一端に接続されている。トリガスイッチ３２の他端はグランドに接地されている。ダイオードＤ１のアノードは、ＣＰＵ４４に接続されると共に、抵抗Ｒ３を介して制御用電源Ｖｃｃに接続されている。

このように構成された本実施形態の電動ヘッジトリマ２０では、グリップスイッチ３１をオンしただけ、或いはトリガスイッチ３２をオンしただけでは、第１半導体スイッチＱ１はオンせず且つＣＰＵ４４による第２半導体スイッチＱ２の制御も行われない。本実施形態では、グリップスイッチ３１とトリガスイッチ３２が共にオンしているときに、第１半導体スイッチＱ１がオンしてこの第１半導体スイッチＱ１の接続部分が導通状態になると共に、ＣＰＵ４４による第２半導体スイッチＱ２の制御が行われる。

即ち、グリップスイッチ３１とトリガスイッチ３２が共にオンすると、制御回路４３内に設けられている、抵抗Ｒ３及びダイオードＤ１からなる回路により、ＣＰＵ４４はこれら各スイッチ３１，３２が共にオンされたことを検知する。即ち、いずれか一方でもオフされているときは、ダイオードＤ１には電流は流れないため、ダイオードＤ１のアノード側の電圧は制御用電圧Ｖｃｃに等しい。一方、各スイッチ３１，３２が共にオンすると、ダイオードＤ１が導通するため、ダイオードＤ１のアノード側の電圧は、ダイオードＤ１のオン電圧（順方向電圧）となる。このオン電圧は制御用電圧Ｖｃｃよりも低い電圧である。

ＣＰＵ４４は、このダイオードＤ１のアノード側の電圧をみて、グリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２が共にオンしているか否かを検知するのである。そして、各スイッチ３１、３２のいずれか一方でもオフされている間は、第２半導体スイッチＱ２をオフさせる旨の制御信号をゲート回路１６へ出力することにより、第２半導体スイッチＱ２をオフさせる。一方、各スイッチ３１，３２が共にオンされているときは、ＣＰＵ４４は、モータ２５へ所望の電流が流れるように第２半導体スイッチＱ２を制御するための制御信号をゲート回路１６へ出力する。この制御信号によって具体的に第２半導体スイッチＱ２がどのように制御されるかは、第１実施形態と同様、オン継続又はＰＷＭ制御など適宜考えられる。

このように構成された本実施形態の電動ヘッジトリマ２０を使用者が使用する際には、使用者はまず、一方の手（例えば右手）で把持部２８を把持し、他方の手（例えば左手）でグリップ２２を把持することにより、当該電動ヘッジトリマ２０全体を支持する。そして、使用者がスイッチレバー３０を押してグリップスイッチ３１をオンさせると共に、トリガ２９を引いてトリガスイッチ３２をオンさせると、第１半導体スイッチＱ１がオンすると共に、ＣＰＵ４４が、モータ２５へ所望の電流を流すための制御信号を出力して第２半導体スイッチＱ２を制御する。これによってモータ２５が回転し、延いてはシャーブレード２４が動作して、刈り込み・剪定等の作業が可能となる。

一方、モータ２５の回転中、即ちグリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２が共にオンされているときに、各スイッチ３１，３２のいずれか一方でもオフさせると、第１半導体スイッチＱ１及び第２半導体スイッチＱ２は共にオフされ、モータ２５への通電が停止される。

また、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０においても、第１実施形態の充電式草刈機１と同様、モータ２５の通電経路に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が直列に設けられていることにより、半導体スイッチの短絡故障に対する信頼性・安全性が十分に配慮された構成が実現されている。つまり、仮にいずれか一方の半導体スイッチが短絡故障しても、他方の半導体スイッチが正常である限り、モータ２５に常時電流が流れ続けてしまうことはない。

従って、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０によれば、第１実施形態と同様、第１半導体スイッチＱ１又は第２半導体スイッチＱ２のどちらか一方が短絡故障してしまっても、他方の正常な方をオフさせることでモータ２５への通電を停止させることができ、使用者の意図に反してモータ２５が動作し続けてしまうのを防止することができる。そのため、通電経路上に接点容量の大きな有接点スイッチを設けることなく、通電経路を導通・遮断する半導体スイッチの異常に対する信頼性を向上させることができる。

また、使用者が操作するグリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２のうちどちらか一方でもオフされている限り、２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２は共にオフされたままであり、グリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２が共にオンされたときに、２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が導通してモータ２５への通電が行われるため、より信頼性の高い電動ヘッジトリマ２０の提供が可能となる。

また、本実施形態の電動ヘッジトリマ２０は、使用者が左右双方の手でそれぞれ把持部２８及びグリップ２２を把持し、それぞれの手でトリガスイッチ３２及びグリップスイッチ３１を操作する構成であるため、使用者がどちらか片方だけでも手を離すと、モータ２５の回転が停止する。つまり、使用者が両手でしっかり把持しているときにモータ２５を回転させることができ、片手だけでは使用できない構成である。そのため、安全性、信頼性のより向上された電動ヘッジトリマ２０の提供が可能となる。

なお、本実施形態において、グリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２はそれぞれ、本発明の第１操作スイッチ及び第２操作スイッチのいずれか一方に相当し、グリップ２２及び把持部２８はそれぞれ、本発明の第１把持部材及び第２把持部材のいずれか一方に相当し、ＣＰＵ４４は本発明の制御手段に相当する。

［第３実施形態］
図５に、本発明が適用された実施形態の充電式ドライバの電気回路図を示す。本実施形態の充電式ドライバ５０は、図示は省略するものの、使用者の片手で把持されるグリップと、グリップの上端側に設けられてモータ５６やギア等が収容されるハウジングと、ハウジングの前方側に着脱可能に取り付けられるドライバビットとを備えた一般的な構成のものであり、モータ５６の回転駆動力がギア等を介してドライバビットに伝達されることにより、ドライバビットが回転する。

そして、グリップの上端前方側に、使用者がグリップを片手で把持しつつオン・オフ操作できる有接点のトリガスイッチ５１が設けられている。また、グリップの下端に、バッテリ５２が着脱可能に設けられている。また、ハウジングの一側面には、使用者により操作され、モータ５６の回転方向（延いてはドライバビットの回転方向）を正転又は逆転いずれかに切り替えるための正逆切替スイッチ５７が設けられている。なお、本実施形態のモータ５６も、ブラシ付ＤＣモータである。

モータ５６等が収容されているハウジングには、モータ５６への通電を制御する制御回路５３等の各種電子回路・素子・配線等も収容されており、トリガスイッチ５１の操作状態（オン・オフ状態）は、配線を介して制御回路５３に伝達される。なお、トリガスイッチ５１は、使用者が手を離しているときは常時オフ状態であり、使用者によって引かれたときにオンする。また、バッテリ５２は、充電可能な二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）にて構成されている。

次に、本実施形態の充電式ドライバ５０の動作について、図５の電気回路図を用いて詳しく説明する。図５に示すように、本実施形態の充電式ドライバ５０は、バッテリ５２からモータ５６への通電経路上に、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２が直列に接続されている。また、これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２をオン・オフさせるための制御回路５３が設けられている。各半導体スイッチＱ１，Ｑ２はいずれも第１実施形態と同じくＭＯＳＦＥＴであり、これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２を含め、第１実施形態と同じ構成要素には第１実施形態と同じ符号を付している。

このようにモータ５６の通電経路上に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が設けられている点では、第１実施形態と同じである。
しかし、本実施形態では、主として、モータへの通電・非通電を制御するために使用者により操作されるスイッチが１つである点、及びモータ５６の通電経路上に正逆切替スイッチ５７が設けられている点で、第１、第２実施形態とは異なる。本実施形態の充電式ドライバ５０では、図５に示すように、モータへの通電・非通電を制御するために使用者により操作される有接点スイッチはトリガスイッチ５１だけである。即ち、トリガスイッチ５１の一端は、抵抗Ｒ２を介して第１半導体スイッチＱ１のゲートに接続されると共にダイオードＤ１のカソードに接続されており、他端はグランドに接地されている。ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３からなる回路は図４に示した第２実施形態と同様であり、この回路により、トリガスイッチ５１のオン・オフ状態がＣＰＵ５４にて検知される。

このように構成された本実施形態の充電式ドライバ５０では、使用者がトリガスイッチ５１をオンすると、第１半導体スイッチＱ１がオンしてこの第１半導体スイッチＱ１の接続部分が導通状態となる。更に、制御回路５３内に設けられている抵抗Ｒ３及びダイオードＤ１からなる回路により、ＣＰＵ５４はトリガスイッチ５１がオンされたことを検知する。これによりＣＰＵ５４は、モータ５６へ所望の電流が流れるように第２半導体スイッチＱ２を制御するための制御信号をゲート回路１６へ出力する。この制御信号によって具体的に第２半導体スイッチＱ２がどのように制御されるかは、第１、第２実施形態と同様、オン継続又はＰＷＭ制御など適宜考えられる。

なお、本実施形態の充電式ドライバ５０は、使用されているモータ５６はＤＣモータであるものの、正逆切替スイッチ５７が設けられていることにより、モータ５６の回転方向を切り替えることが可能である。

このように構成された本実施形態の充電式ドライバ５０においても、第１、第２実施形態と同様、モータ５６の通電経路に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が直列に設けられていることにより、半導体スイッチの短絡故障に対する信頼性・安全性が十分に配慮された構成が実現されている。つまり、仮にいずれか一方の半導体スイッチが短絡故障しても、他方の半導体スイッチが正常である限り、モータ５６に常時電流が流れ続けてしまうことはない。

従って、本実施形態の充電式ドライバ５０によれば、第１、第２実施形態と同様、第１半導体スイッチＱ１又は第２半導体スイッチＱ２のどちらか一方が短絡故障してしまっても、他方の正常な方をオフさせることでモータ５６への通電を停止させることができ、使用者の意図に反してモータ５６が動作し続けてしまうのを防止することができる。そのため、通電経路上に接点容量の大きな有接点スイッチを設けることなく、通電経路を導通・遮断する半導体スイッチの異常に対する信頼性を向上させることができる。

しかも、通電・非通電を制御するために使用者により操作される有接点スイッチがトリガスイッチ５１だけであるため、少ない部品数で、半導体スイッチの短絡故障に対する信頼性を向上させることができる。

なお、トリガスイッチ５１は使用者によって頻繁にオン・オフ操作されるスイッチであるのに対し、正逆切替スイッチ５７は、トリガスイッチ５１と比較するとその操作頻度は非常に低く、モータ５６或いは各半導体スイッチＱ１，Ｑ２の近傍に設けても使用者の使い勝手への影響はほとんど無い。そのため、正逆切替スイッチ５７そのものは大電流に耐え得る接点容量のものを用いる必要があるものの、モータ５６或いは各半導体スイッチＱ１，Ｑ２の近傍に設けることで、大電流が流れる配線を長く引き回す必要はなくなる。

なお、本実施形態において、トリガスイッチ５１は本発明の第１操作スイッチに相当し、ＣＰＵ５４は本発明の制御手段に相当する。
［第４実施形態］
図６に、本発明が適用された実施形態の充電式草刈機の電気回路図を示す。本実施形態の充電式草刈機６０は、第１実施形態の充電式草刈機１（図２参照）と比較して、主として、制御回路６１内に、第１半導体スイッチＱ１の短絡故障を検出する導通状態検出回路６３を備えている点、この導通状態検出回路６３によって第１半導体スイッチＱ１が短絡故障していることが検出されたときにその旨の報知を行う異常報知回路６４を備えている点、及びロックオフスイッチ１１の状態をＣＰＵ６２が検知するためのダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３からなる回路を備えている点で異なる。それ以外の第１実施形態と同じ構成要素には第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３からなる検知回路の構成、動作は、第２、第３実施形態と同様である。

制御回路６１内に設けられた導通状態検出回路６３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ５とを備えている。具体的には、トランジスタＴｒ１のエミッタはグランドに接地され、コレクタは、抵抗Ｒ５を介して制御用電源Ｖｃｃに接続されると共にＣＰＵ６２にも接続されている。トランジスタＴｒ１のベースは、抵抗Ｒ４を介して第１半導体スイッチＱ１のドレインに接続されている。

このような構成により、第１半導体スイッチＱ１が正常であれば、使用者がロックオフスイッチ１１をオンしているときは第１半導体スイッチＱ１がオンして電流が流れるため、導通状態検出回路６３内のトランジスタＴｒ１がオンし、このトランジスタＴｒ１のコレクタ電位が接地電位とほぼ等しくなる。つまり、導通状態検出回路６３からＣＰＵ６２に入力される信号のレベルがローレベルとなる。逆に、使用者がロックオフスイッチ１１をオフすると、第１半導体スイッチＱ１はオフするため、トランジスタＴｒ１はオフし、このトランジスタＴｒ１のコレクタ電位は制御用電源Ｖｃｃとほぼ等しくなる。つまり、導通状態検出回路６３からＣＰＵ６２に入力される信号のレベルがハイレベルとなる。

これに対し、第１半導体スイッチＱ１が短絡故障すると、使用者がロックオフスイッチ１１をオフしても第１半導体スイッチＱ１は導通されたままとなり、導通状態検出回路６３からＣＰＵ６２に入力される信号はローレベルのままとなる。

そこでＣＰＵ６２は、導通状態検出回路６３からの信号、及びダイオードＤ１のアノード側の電位に基づき、ロックオフスイッチ１１がオフされているとき（即ちダイオードＤ１のアノードがハイレベルの電位のとき）の第１半導体スイッチＱ１の導通状態を確認する。そして、ロックオフスイッチ１１がオフされているにもかかわらず第１半導体スイッチが導通状態であることを検知した場合は、異常報知回路６４を動作させて、使用者に対して当該充電式草刈機６０の内部に異常が生じている旨を報知する。

異常報知回路６４は、アノードが制御用電源Ｖｃｃに接続されてカソードが抵抗Ｒ４を介してＣＰＵ６２に接続された発光ダイオードＤ２を備えた構成となっており、異常報知の際は、ＣＰＵ６２は抵抗Ｒ４が接続されているポートをローレベルに落とすことで発光ダイオードＤ２を発光させる。

従って、本実施形態の充電式草刈機６０によれば、第１半導体スイッチＱ１が短絡故障した場合にそれを検出することができ、しかも、短絡故障が検出された場合はその旨が使用者に対して報知されるため、使用者は異常が発生したことを認識することができる。これにより、使用者は短絡故障に対する適切な対応を迅速にとることができる。

なお、短絡故障が検出された場合にどのタイミングで使用者に異常を報知するかは適宜決めることができる。例えば、短絡故障が検知されてもすぐには異常報知を行わず、使用者がロックオフスイッチ１１をオン操作したときに異常報知を行うようにしてもよい。また例えば、短絡故障が検知された状態が一定期間（例えば数秒〜数十分）継続した場合に、異常報知を行うようにしてもよい。この場合も、短絡故障が検知された状態が一定期間継続した後にすぐに異常報知するのではなく、異常報知を行うのはあくまでも使用者がロックオフスイッチ１１をオン操作したときとするようにしてもよい。

なお、本実施形態において、導通状態検出回路６３は本発明の導通状態検出手段に相当し、異常報知回路６４は本発明の報知手段に相当する。
［第５実施形態］
図７に、本実施形態の充電式草刈機７０の電気回路図を示す。本実施形態の充電式草刈機７０は、第１実施形態の充電式草刈機１（図２参照）と比較して、まず、モータ７９としてブラシレスＤＣモータを使用している点が異なる。

これに伴い、第１実施形態では第２半導体スイッチＱ２が１つの半導体スイッチング素子で構成されていたが、本実施形態では、第２半導体スイッチＱ２０が、図示のように、ブラシレスＤＣモータを駆動するための駆動回路としてよく知られている、６つの半導体スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ２５，Ｑ２６（いずれもＭＯＳＦＥＴ）からなる三相ブリッジ回路にて構成されている。

更に、制御回路７１内には、この三相ブリッジ回路としての第２半導体スイッチＱ２０を構成する６つの半導体スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ２５，Ｑ２６をそれぞれオン・オフさせるための６つのゲート回路７３，７４，７５，７６，７７，７８が設けられている。

ＣＰＵ７２は、トリガスイッチ１２がオンされているとき、モータ７９に所望の電流が流れるよう、第２半導体スイッチＱ２０内の各半導体スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ２５，Ｑ２６を制御するための制御信号を各ゲート回路７３，７４，７５，７６，７７，７８へ出力する。

このように、第２半導体スイッチＱ２０がブラシレスＤＣモータを駆動するための周知の三相ブリッジ回路にて構成された本実施形態の充電式草刈機７０においても、仮にその三相ブリッジ回路（第２半導体スイッチＱ２０）内の半導体スイッチング素子に短絡故障が生じても、第１半導体スイッチＱ１がオフされることでモータへの通電を停止させることができる。逆に、第２半導体スイッチＱ２０が正常である限り、仮に第１半導体スイッチＱ１が短絡故障しても、この第２半導体スイッチＱ２０によってモータへの通電を停止させることができる。そのため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第６実施形態］
図８に、本実施形態の充電式ヘッジトリマ８０の電気回路図を示す。本実施形態の充電式ヘッジトリマ８０は、第２実施形態の電動ヘッジトリマ（図４参照）と比較して、まず、電源としてバッテリ８７を用いている点で異なる。このバッテリ８７は、第１実施形態のバッテリ７と同じく、充電可能な二次電池からなるものである。

更に、第２実施形態では第２半導体スイッチＱ２が１つの半導体スイッチング素子で構成されていたが、本実施形態では、第２半導体スイッチＱ３０が、図示のように、ＤＣモータを正逆双方に回転可能とするための駆動回路としてよく知られている、４つの半導体スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４（いずれもＭＯＳＦＥＴ）からなるＨ型ブリッジ回路（フルブリッジ回路）にて構成されている。

そして、制御回路８１内には、このＨ型ブリッジ回路としての第２半導体スイッチＱ３０を構成する４つの半導体スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４をそれぞれオン・オフさせるための４つのゲート回路８３，８４，８５，８６が設けられている。

ＣＰＵ８２は、グリップスイッチ３１とトリガスイッチ３２が共にオンされているとき、モータ７９に所望の電流が流れるよう、第２半導体スイッチＱ３０内の各半導体スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４を制御するための制御信号を各ゲート回路８３，８４，８５，８６へ出力する。

このように、第２半導体スイッチＱ３０が周知のＨ型ブリッジ回路にて構成された本実施形態の充電式ヘッジトリマ８０においても、仮にそのＨ型ブリッジ回路（第２半導体スイッチＱ３０）内の半導体スイッチング素子に短絡故障が生じても、第１半導体スイッチＱ１がオフされることでモータへの通電を停止させることができる。逆に、第２半導体スイッチＱ３０が正常である限り、仮に第１半導体スイッチＱ１が短絡故障しても、この第２半導体スイッチＱ３０によってモータへの通電を停止させることができる。そのため、第２実施形態と同様の効果が得られる。

［第７実施形態］
図９に、本発明が適用された実施形態の電動ドライバの電気回路図を示す。上述した第３実施形態の充電式ドライバ５０（図５参照）がバッテリ５２を電源としたＤＣモータからなる構成であったのに対し、本実施形態の電動ドライバ９０は、モータ９３としてユニバーサルモータを用い、このモータ９３を単相１００Ｖの交流電源９２にて回転させる。

モータ９３は、界磁巻線９４，９５と電機子巻線９６が直列に接続された直巻モータ（ユニバーサルモータ）である。そして、交流電源９２からモータ９３への通電経路上には、第１半導体スイッチＱ１と第２半導体スイッチＱ２が直列に設けられている。これら各半導体スイッチＱ１，Ｑ２はいずれも、トライアックである。なお、使用者が操作する有接点スイッチとしてトリガスイッチ５１を備えている点は第３実施形態と同じである。

そして、電動ドライバ９０には、使用者によるトリガスイッチ５１の操作状態に応じて２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２をオン・オフさせるための制御回路１００が備えられている。

この制御回路１００は、交流電源９２を降圧・整流して所定電圧の制御用電源Ｖｃｃを生成する定電圧電源回路１０１と、トリガスイッチ５１の操作状態に応じて第１半導体スイッチＱ１及びトランジスタ出力フォトカプラ１０３をオン・オフさせるトライアック出力フォトカプラ（以下「フォトトライアック」と略す）１０２と、フォトトライアック１０２の状態に応じた（即ちトリガスイッチ５１の操作状態に応じた）信号を出力するトランジスタ出力フォトカプラ（以下「フォトトランジスタ」と略す）１０３と、フォトトランジスタ１０３からの信号に応じて、第２半導体スイッチＱ２を制御するための制御信号を生成・出力するスイッチング制御部１０４とを備えている。

定電圧電源回路１０１は、カソードが交流電源９２に接続されてアノードが抵抗Ｒ１５の一端及びグランドに接地されたツェナーダイオードＤ１２と、このツェナーダイオードＤ１２のアノード−カソード間に並列接続されたコンデンサＣ１１とを備えて構成され、制御回路１００内の各部を動作させるための制御用電源Ｖｃｃを生成する。なお、抵抗Ｒ１５の他端はダイオードＤ１３のアノードに接続され、このダイオードＤ１３のカソードは交流電源９２に接続されている。

フォトトライアック１０２は、発光ダイオード及びこの発光ダイオードの状態に応じてオン・オフするトライアックを備えた周知の素子であり、発光ダイオードのカソードが、抵抗Ｒ１１を介してトリガスイッチ５１の一端に接続されている。そのため、トリガスイッチ５１がオフされているときは、フォトトライアック１０２もオフのままであるが、トリガスイッチ５１がオンされると、フォトトライアック１０２はオンし、これにより第１半導体スイッチＱ１がオン（導通）する。

また、フォトトライアック１０２がオンすると、フォトトランジスタ１０３もオンする。フォトトランジスタ１０３は、これを構成するトランジスタのコレクタが、抵抗Ｒ１４を介して制御用電源Ｖｃｃに接続されると共にスイッチング制御部１０４にも接続されており、フォトトランジスタ１０３がオンするとこのフォトトランジスタ１０３からスイッチング制御部１０４へローレベルの信号が入力され、フォトトランジスタ１０３がオフするとこのフォトトランジスタ１０３からスイッチング制御部１０４へハイレベルの信号が入力される。

つまり、トリガスイッチ５１の操作状態に応じて第１半導体スイッチＱ１がオン・オフするのに加え、このトリガスイッチ５１の操作状態はフォトトライアック１０２及びフォトトランジスタ１０３を介してスイッチング制御部１０４にも伝達される。

スイッチング制御部１０４は、縦続接続された複数のＥｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ（排他的論理和）回路及びこれら各回路間に設けられた遅延回路などにより構成された、トライアックを位相制御するための一般的回路である。スイッチング制御部１０４は、交流電源９２の電圧がゼロクロス状態となる度に、そのゼロクロスのタイミングから所定のタイミングだけ遅らせて、抵抗Ｒ１２を介してトランジスタＴｒ１１へハイレベル信号を出力し、このトランジスタＴｒ１１をオンさせる。このトランジスタＴｒ１１のコレクタは抵抗Ｒ１３を介して第２半導体スイッチＱ２のゲートに接続されているため、このトランジスタＴｒ１１がオンすると、第２半導体スイッチＱ２もオンし、モータ９３に電流が流れる。

なお、ゼロクロスのタイミングからトランジスタＴｒ１１をオンさせるまでの時間は、可変抵抗器にて構成された調整ボリューム１０５により調整可能である。この調整ボリューム１０５は、スイッチング制御部１０４内のコンデンサと共に遅延回路を構成するものであり、この調整ボリューム１０５によって遅延回路の時定数を変化させ、トランジスタＴｒ１１をオンさせるタイミングを変化させることができ、延いてはモータ９３の回転数を変化させることができる。

このように構成された本実施形態の電動ドライバ９０においても、モータ９３の通電経路に２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２が直列に設けられていることにより、半導体スイッチの短絡故障に対する信頼性・安全性が十分に配慮された構成が実現されている。つまり、仮にいずれか一方の半導体スイッチが短絡故障しても、他方の半導体スイッチが正常である限り、モータ９３に常時電流が流れ続けてしまうことはない。

従って、本実施形態の電動ドライバ９０によれば、他の実施形態と同様、第１半導体スイッチＱ１又は第２半導体スイッチＱ２のどちらか一方が短絡故障してしまっても、他方の正常な方をオフさせることでモータ９３への通電を停止させることができ、使用者の意図に反してモータ９３が動作し続けてしまうのを防止することができる。

なお、本実施形態において、トリガスイッチ５１は本発明の第１操作スイッチに相当し、第１半導体スイッチＱ１は本発明の第１半導体スイッチ手段に相当し、第２半導体スイッチＱ２は本発明の第２半導体スイッチ手段に相当し、スイッチング制御部１０４は本発明の制御手段に相当する。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記第１〜第６実施形態では、通電経路において第１半導体スイッチＱ１を第２半導体スイッチＱ２よりも上流側に設けたが、これはあくまでも一例であり、第２半導体スイッチＱ２の下流側に第１半導体スイッチＱ１を設けてもよい。また、第１〜第４実施形態において、各半導体スイッチＱ１，Ｑ２の双方を共にモータの上流側に設けてもよいし、双方を共にモータの下流側に設けてもよい。第７実施形態についても同様であり、通電経路上においてモータ９３と２つの半導体スイッチＱ１，Ｑ２をどのように接続するかは、これらが直列接続される限り、適宜決めることができる。

また、上記各実施形態では、第１半導体スイッチＱ１を１つの半導体スイッチング素子で構成したが、複数の半導体スイッチング素子にてこの第１半導体スイッチＱ１を構成してもよい。第１〜第３、第７実施形態における第２半導体スイッチＱ２についても、複数の半導体スイッチング素子にて構成してもよい。

また、第２実施形態の電動ヘッジトリマ２０は、使用者により操作される２つの操作スイッチ（グリップスイッチ３１及びトリガスイッチ３２）が共にオンされない限り、何れの半導体スイッチＱ１，Ｑ２もオンしない構成であったが、このような構成を第１、第４、第５実施形態の充電式草刈機に適用してもよいし、第３実施形態の充電式ドライバ、第７実施形態の電動ドライバに適用してもよい。

逆に、第１実施形態の充電式草刈機１における、一方の操作スイッチ（ロックオフスイッチ１１）がオンされれば第１半導体スイッチＱ１をオンさせ、他方の操作スイッチ（トリガスイッチ１２）がオンされれば第２半導体スイッチＱ２をオンさせるという構成を、第２、第３、第６、第７実施形態にそれぞれ適用してもよい。

また、第４実施形態では、導通状態検出回路６３及び異常報知回路６４を設け、ロックオフスイッチ１１がオフされているときに第１半導体スイッチＱ１が導通状態になっている（つまり短絡故障している）ならば使用者に異常を報知する構成としたが、このような第１半導体スイッチＱ１の短絡故障の検出・報知機能は、他の実施形態に対しても同様に適用することが可能である。

また、短絡故障が検出された場合の異常報知方法として、第４実施形態では発光ダイオードＤ２を点灯させることにより使用者に対して視覚的に報知するようにしたが、これはあくまでも一例であり、例えば、音声等によって聴覚的に報知するようにしてもよい。また例えば、短絡故障が検知された場合、以後は使用者による操作に関係なく第２半導体スイッチＱ２を強制的にオフさせてモータが動作しないようにするようにしてもよい。このように強制的にオフさせる機能は、本発明の強制オフ手段が実行する機能に相当するものである。

また、上記第１〜第６実施形態では、半導体スイッチを構成する半導体スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた例を示し、第７実施形態ではトライアックを用いた例を示したが、これはあくまでも一例であり、モータへの通電を導通・遮断する半導体スイッチを構成する半導体スイッチング素子としては、例えばバイポーラトランジスタ、サイリスタ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯなど、あらゆる種類のものを適用可能である。

また、上記第１実施形態の充電式草刈機１では、ロックオフスイッチ１１が押されていない間はトリガスイッチ１２を引くことができず、また、両スイッチ１１，１２がオンされた状態でロックオフスイッチ１１だけを離しても、トリガスイッチ１２を戻さない限りロックオフスイッチ１１は元の位置に戻らない構成であったが、このような各スイッチ１１，１２の構成は一例であり、ロックオフスイッチ１１及びトリガスイッチ１２がそれぞれ単独でオン・オフできるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、本発明を草刈機、ヘッジトリマ、及びドライバに適用した例を示したが、これもあくまでも一例であって、モータを駆動源として動作するあらゆる電動工具に適用することができる。

第１実施形態の充電式草刈機の全体構成を示す斜視図である。 第１実施形態の充電式草刈機の構成を示す電気回路図である。 第２実施形態の電動ヘッジトリマの全体構成を示す側断面図である。 第２実施形態の電動ヘッジトリマの構成を示す電気回路図である。 第３実施形態の充電式ドライバの構成を示す電気回路図である。 第４実施形態の充電式草刈機の構成を示す電気回路図である。 第５実施形態の充電式草刈機の構成を示す電気回路図である。 第６実施形態の充電式ヘッジトリマの構成を示す電気回路図である。 第７実施形態の電動ドライバの構成を示す電気回路図である。

符号の説明

１，６０，７０…充電式草刈機、２…メインパイプ、３…モータユニット、４…刈刃、５…飛散防護カバー、６…ギヤケース、７，５２，８７…バッテリ、８…ハンドル、９…右手グリップ、１０…左手グリップ、１１…ロックオフスイッチ、１２，３２，５１…トリガスイッチ、１３，４３，５３，６１，７１，８１，１００…制御回路、１４，４４，５４，６２，７２，８２…ＣＰＵ、１５，１０１…定電圧電源回路、１６，７３〜７８，８３〜８６…ゲート回路、１８，２５，５６，７９，９３…モータ、２０…電動ヘッジトリマ、２１…ハウジング、２２…グリップ、２３…プロテクタ、２４…シャーブレード、２６…ギヤアッセンブリ、２７…電源コード、２８…把持部、２９…トリガ、３０…スイッチレバー、３１…グリップスイッチ、４１，９２…交流電源、４２…コンバータ、５０…充電式ドライバ、５７…正逆切替スイッチ、６３…導通状態検出回路、６４…異常報知回路、８０…充電式ヘッジトリマ、９０…電動ドライバ、９４，９５…界磁巻線、９６…電機子巻線、１０２…トライアック出力フォトカプラ（フォトトライアック）、１０３…トランジスタ出力フォトカプラ（フォトトランジスタ）、１０４…スイッチング制御部、１０５…調整ボリューム、Ｑ１…第１半導体スイッチ、Ｑ２，Ｑ２０，Ｑ３０…第２半導体スイッチ

Claims (12)

1. 駆動源であるモータと、
   使用者によりオン・オフ操作される第１操作スイッチと、
   電源からモータへの通電経路上に設けられ、少なくとも１つの半導体スイッチング素子からなり、入力される駆動信号に応じてオン・オフすることにより該通電経路を導通・遮断する第１半導体スイッチ手段と、
   前記第１操作スイッチがオフされているときは前記第１半導体スイッチ手段をオフさせるための前記駆動信号を前記第１半導体スイッチ手段へ出力して前記第１半導体スイッチ手段をオフさせることにより前記通電経路を遮断させ、前記第１操作スイッチがオンされているときは前記第１半導体スイッチ手段をオンさせるための前記駆動信号を前記第１半導体スイッチ手段へ出力して前記第１半導体スイッチ手段をオンさせることにより前記通電経路を導通させる駆動手段と、
   前記第１半導体スイッチ手段とは別に、前記通電経路上に該第１半導体スイッチ手段と直列に設けられ、少なくとも１つの半導体スイッチング素子からなり、入力される制御信号に応じてオン・オフすることにより該通電経路を導通・遮断する第２半導体スイッチ手段と、
   前記駆動手段とは別に設けられ、前記第２半導体スイッチ手段をオン・オフさせるための前記制御信号を該第２半導体スイッチ手段へ出力する制御手段と、
   を備え、
   前記第１半導体スイッチ手段は、前記制御手段から出力される前記制御信号には依存せず、前記駆動手段から出力される前記駆動信号に従ってオン・オフされ、
   前記第２半導体スイッチ手段は、前記駆動手段から出力される前記駆動信号には依存せず、前記制御手段から出力される前記信号に従ってオン・オフされる
   ことを特徴とする電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具であって、
   前記第１操作スイッチがオフされているときの前記第１半導体スイッチ手段の導通状態を検出する導通状態検出手段を備えている
   ことを特徴とする電動工具。
3. 請求項２記載の電動工具であって、
   前記第１操作スイッチのオフ時に前記導通状態検出手段によって前記第１半導体スイッチ手段が導通状態であると検出された場合に該第１半導体スイッチ手段が故障している旨の報知を行う報知手段を備えている
   ことを特徴とする電動工具。
4. 請求項２又は３記載の電動工具であって、
   前記第１操作スイッチのオフ時に前記導通状態検出手段によって前記第１半導体スイッチ手段が導通状態であると検出された場合に前記第２半導体スイッチ手段を強制的にオフさせる強制オフ手段を備えている
   ことを特徴とする電動工具。
5. 請求項１〜４何れかに記載の電動工具であって、
   前記制御手段は、前記第１操作スイッチの状態に応じて動作し、前記第１操作スイッチがオフされているときは前記第２半導体スイッチ手段をオフさせるための前記制御信号を出力して前記通電経路を遮断させ、前記第１操作スイッチがオンされているときに、前記モータへ通電するための前記制御信号を出力する
   ことを特徴とする電動工具。
6. 請求項１〜４何れかに記載の電動工具であって、
   前記第１操作スイッチとは別に、使用者によりオン・オフ操作される第２操作スイッチを備え、
   前記制御手段は、前記第２操作スイッチの状態に応じて動作し、前記第２操作スイッチがオフされているときは前記第２半導体スイッチ手段をオフさせるための前記制御信号を出力して前記通電経路を遮断させ、前記第２操作スイッチがオンされているときに、前記モータへ通電するための前記制御信号を出力する
   ことを特徴とする電動工具。
7. 請求項１〜４何れかに記載の電動工具であって、
   前記第１操作スイッチとは別に、使用者によりオン・オフ操作される第２操作スイッチを備え、
   前記第１半導体スイッチ手段は、前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチのいずれか一方でもオフされているときはオフして、該各操作スイッチの双方がオンされているときにオンするよう構成されており、
   前記制御手段は、前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチのいずれか一方でもオフされているときは前記第２半導体スイッチ手段をオフさせるための前記制御信号を出力して前記通電経路を遮断させ、前記各操作スイッチの双方がオンされているときに、前記モータへ通電するための前記制御信号を出力する
   ことを特徴とする電動工具。
8. 請求項６又は７記載の電動工具であって、
   使用者が当該電動工具を使用する際に両手のうち一方の手で把持する第１把持部材と、
   前記使用する際に両手のうち他方の手で把持する第２把持部材と、
   を備え、
   前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチはそれぞれ、前記第１把持部材又は前記第２把持部材のいずれかに設けられている
   ことを特徴とする電動工具
9. 請求項８記載の電動工具であって、
   当該電動工具は、
   前記モータが収納されたモータ収納部と、
   前記モータへ電源を供給する電源供給部と、
   草を刈り払うための、前記モータの駆動力により回転する刈刃と、
   所定の長さを有する棒状の部材であって、一端側に前記モータ収納部及び前記電源供給部が設けられ、他端側に前記刈刃が回転可能に設けられた主支持部材と、
   を備えた草刈機であり、
   前記第１把持部材及び前記第２把持部材はいずれも前記主支持部材に設けられており、
   前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチはそれぞれ、前記第１把持部材又は前記第２把持部材のいずれかにおいて、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるように設けられている
   ことを特徴とする電動工具。
10. 請求項８記載の電動工具であって、
    前記第１操作スイッチは、前記第１把持部材又は前記第２把持部材のうちいずれか一方において、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるよう、且つ使用者が当該第１操作スイッチから手を離しているときにはオフされるように設けられ、
    前記第２操作スイッチは、前記第１把持部材又は前記第２把持部材のうち、前記第１操作スイッチが設けられていない他方において、使用者が該把持部材を把持した状態で操作できるよう、且つ使用者が当該第２操作スイッチから手を離しているときにはオフされるように設けられている
    ことを特徴とする電動工具
11. 請求項１〜１０何れかに記載の電動工具であって、
    前記モータは、直流電源により動作するブラシ付ＤＣモータであり、
    前記第２半導体スイッチ手段は、複数の半導体スイッチング素子からなるＨ型ブリッジ回路として構成されている
    ことを特徴とする電動工具。
12. 請求項１〜１０何れかに記載の電動工具であって、
    前記モータは、直流電源により動作するブラシレスＤＣモータであり、
    前記第２半導体スイッチ手段は、複数の半導体スイッチング素子からなる三相ブリッジ回路として構成されている
    ことを特徴とする電動工具。