KR20080035028A - 전기구동형 습식 면도기 - Google Patents

전기구동형 습식 면도기 Download PDF

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KR20080035028A
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더크 프런드
우베 슈아프
제릿 론베르크
마틴 시메스
프레드 슈넥
톨벤 크루크
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더 지렛트 캄파니
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Abstract

면도기는 부하, 및 전압 공급원에 의해 제공되는 가변 전압을 부하를 구동하기 위한 일정 동작 전압으로 변환하기 위하여 전압 공급원 및 부하에 결합되는 전압 변환 시스템을 포함한다. 추가의 실시예는 사용자 조작가능 스위치와 활성화 스위치, 사용 표시기와 카운터, 모터와 속도 컨트롤러, 힘 감지 회로를 포함한다.

Description

전기구동형 습식 면도기{POWERED WET-SHAVING RAZOR}
본 발명은 면도기, 더욱 상세하게는 전기구동형 습식 면도기에 관한 것이다.
최근, 일부 습식 면도기에는 면도 카트리지를 진동시키기 위한 전지 전원형 모터(battery-powered motor)가 제공되고 있다. 하나의 이러한 습식 면도기는 질레트(Gillette)(등록상표) M3 파워 레이저(M3 Power™ razor)라는 상표명으로 질레트 컴퍼니(Gillette Company)에 의해 판매되는 것이다. 이 면도기는 그 손잡이 내의 챔버에 배치되는 전지, 및 교체가능한 카트리지가 그 상에 장착되는 말단 팁에 결합되는 모터를 특징으로 한다. 사용자가 손잡이 상의 버튼을 누르면 기계식 스위치가 작동되고, 이는 이어서 진동 추(oscillating weight)를 구동하는 모터를 작동시킨다.
발명의 요약
일 실시형태에서, 본 발명은 카트리지의 사용을 표시하는 사용 신호를 제공하도록 구성된 사용 표시기 및 사용 표시기와 통신하는 카운터(counter)를 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다. 카운터는 리셋 신호에 응답하여 계수 값(count)을 리셋시키고 사용 신호에 응답하여 계수값을 변경하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 면도기는 또한 카트리지 검출기를 포함한다. 카트리지 검출기는 면도기에 대한 카트리지의 부착에 응답하여 리셋 신호를 제공하도록 구성된다.
다른 실시예는, 사용 표시기가 모터 상태의 변화를 표시하는 데이터를 카운터에 제공하기 위한 작동기 스위치를 갖는 것, 사용 표시기가 모터가 선택된 상태에 있는 동안의 시간 간격을 표시하는 데이터를 카운터에 제공하기 위한 타이머를 갖는 것, 사용 표시기가 카트리지와 표면 사이의 접촉 발생을 표시하는 데이터를 카운터에 제공하기 위한 스트로크(stroke) 검출기를 포함하는 것, 및 사용 표시기가 카트리지와 표면 사이의 접촉 발생을 표시하는 스트로크 데이터를 제공하기 위한 스트로크 검출기 및 접촉 시간 길이를 표시하는 데이터를 카운터에 제공하기 위하여 스트로크 검출기와 카운터 모두와 통신하는 타이머 둘다를 포함하는 것을 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 전원에 결합된 부하, 전원과 부하 사이의 에너지 흐름을 제어하기 위한 사용자 조작가능 스위치, 및 사용자 조작가능 스위치가 전원을 소모시키는 것을 방지하기 위한 활성화 스위치(arming switch)를 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다.
몇몇 실시예에서, 활성화 스위치는 사용자 조작가능 스위치의 동작을 방지하는 제 1 상태 및 사용자 조작가능 스위치의 동작을 허용하는 제 2 상태를 갖는 기계식 스위치를 포함한다. 이러한 기계식 스위치의 일례는 사용자 조작가능 스위치 용의 제거가능한 덮개를 포함한다.
다른 실시예에서, 활성화 스위치는 사용자 조작가능 전기 스위치를 포함한다.
추가의 실시예는, 활성화 스위치가 디코더를 포함하며 이 디코더가 디코더의 상태를 변경하는 입력 신호를 수신하기 위한 사용자 입력 및 디코더의 상태를 표시하는 출력 신호를 전달하기 위한 출력을 갖는 것뿐만 아니라, 활성화 스위치가 스위치의 상태를 표시하는 신호를 전달하기 위한 출력 및 면도 간격의 경과에 후속하여 상태를 변경하기 위한 타이머를 포함하는 것을 포함한다.
다른 실시예는, 활성화 스위치가 면도 카트리지의 제거에 응답하여 상태를 변경하도록 구성된 것, 및 활성화 스위치가 홀더로부터의 면도기의 제거에 응답하여 상태를 변경하도록 구성된 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는 면도날을 지지하기 위한 손잡이, 면도날을 진동시키기 위한 모터, 및 모터의 속도를 변화시키기 위한 속도 컨트롤러를 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다.
몇몇 실시예에서, 면도기는 또한 속도 컨트롤러를 제어하도록 배치된 속도 제어 스위치를 포함한다. 이들 실시예 중에는, 속도 컨트롤러가 모터의 속도를 연속적으로 변화시키게 하도록 속도 제어 스위치가 구성된 것, 및 복수의 미리한정된 속도로부터 선택되도록 속도 제어 스위치가 구성된 것이 있다.
면도기의 소정의 실시예는 또한 선택된 속도를 기억하기 위한 메모리를 포함한다.
추가의 실시예는 속도 컨트롤러가 펄스 열(pulse train)을 모터에 제공하기 위한 펄스폭 변조기를 포함하는 것을 포함한다. 몇몇의 이들 실시예에서, 속도 제어 스위치는 펄스 열의 특징을 변화시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 속도 제어 스위치는 펄스 열의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 면도기는 또한 속도 컨트롤러 및 속도 제어 스위치와 통신하는 제어 논리부(control logic)를 포함한다. 제어 논리부는 속도 제어 스위치에 의해 제공되는 신호에 기초하여 펄스폭 변조기를 제어하도록 구성된다.
제어 논리부를 갖는 실시예 중에는, 모터가 세정 사이클을 수행하게 하도록 제어 논리부가 구성된 것, 모터가 주파수 범위에 걸쳐 세척하게 하도록 제어 논리부가 구성된 것, 및 모터가 복수의 주파수를 통해 단계를 나누게 하도록 제어 논리부가 구성된 것이 있다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 부하 및 부하와 전압 공급원에 결합된 전압 변환 시스템을 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다. 전압 변환 시스템은 전압 공급원에 의해 제공되는 가변 전압을 부하를 구동하기 위한 일정 동작 전압으로 변환하도록 구성된다.
실시예들은 전압 변환 시스템이 가변 전압을 측정하기 위하여 전압 공급원에 결합된 전압 모니터 및 전압 모니터에 결합된 제어 논리부를 포함하는 것을 포함한다. 제어 논리부는 가변 전압의 측정에 기초하여 전압 변환 시스템의 출력을 제어하도록 구성된다. 실시예 중에는, 일정 동작 전압이 가변 전압보다 작게 하기 위하여 제어 논리부가 전압 변환 시스템의 출력을 제어하도록 구성된 것, 일정 동작 전압이 가변 전압보다 크게 하기 위하여 제어 논리부가 전압 변환 시스템의 출력을 제어하도록 구성된 것, 가변 전압이 동작 임계치에 도달하였음을 검출한 것에 응답하여 제어 논리부가 저전력 신호를 제공하도록 구성된 것, 및 가변 전압이 심방전(deep-discharge) 임계치에 도달하였음을 검출한 것에 응답하여 제어 논리부가 면도기의 동작을 억제하도록 구성된 것이 있다.
다른 실시예에서, 전압 변환 시스템은 제어 신호에 응답하여 변화하는 듀티 사이클을 갖는 펄스폭 변조기를 포함한다. 이들 실시예에서, 제어 논리부는 제어 신호가 펄스폭 변조기에 제공되게 하도록 구성된다. 제어 신호는 가변 전압의 측정에 종속된다.
추가의 실시예는 전압 변환 시스템이 커패시터, 및 가변 전압 공급원과 직렬인 인덕터를 포함하는 것을 포함한다. 인덕터와 커패시터는 커패시터를 가로지르는 전압이 인덕터를 가로지르는 전압에 종속되도록 배열된다. 이들 실시예는 또한 인덕터를 가로지르는 전압을 제어하기 위한 오실레이터를 포함한다. 제어 논리부가 오실레이터를 제어하도록 구성되고 그럼으로써 커패시터를 가로지르는 전압을 제어한다.
몇몇의 이들 실시예에서, 제어 논리부는 커패시터를 가로지르는 전압에 의해 전력이 공급되도록 구성된다.
다른 실시예에서, 면도기는 또한 오실레이터를 가동시키고 그럼으로써 커패시터를 가로지르는 전압이 제어 논리부를 초기화하기에 충분하게 되도록 하는 외부 스위치를 포함한다. 이들 실시예 중에는, 스위치 및 제어 논리부와 통신하는 디커 플링 회로(decoupling circuit)를 또한 포함하는 것이 있다. 디커플링 회로는 커패시터를 가로지르는 전압이 제어 논리부를 초기화하기에 충분함을 검출한 것에 응답하여 외부 스위치로부터 제어 논리부로 오실레이터의 제어를 전달하도록 구성된다.
추가의 실시예는 제어 논리부가 외부 스위치의 상태를 결정할 수 있도록 디커플링 회로가 구성된 것을 포함한다.
다른 실시예는 커패시터와 인덕터 사이의 단방향성 전도체(unidirectional conductor)를 포함한다. 단방향성 전도체는, 예컨대 다이오드, 또는 대안적으로 RC 회로에 의해 제어되는 제어 단자를 갖는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
면도기의 실시예는 또한 가변 전압이 동작 임계치에 도달하였음을 표시하는 사용자 검출기 신호를 제공하기 위한 표시기를 갖는 것을 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 손잡이, 손잡이의 말단 팁을 진동시키도록 구성된 모터, 및 말단 팁에 가해지는 면도력을 표시하는 힘 신호를 발생시키도록 구성된 힘 감지 회로를 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다.
몇몇 실시예에서, 힘 감지 회로는 모터가 경험하는 부하에 종속되는 힘 신호를 발생시키도록 구성된다. 이들 중에는, 힘 감지 회로가 모터에 가해지는 부하에 응답하여 모터에 의해 인출되는 전류를 감지하기 위한 전류 센서를 포함하는 실시예, 및 힘 감지 회로가 모터에 가해지는 부하에 응답하는 모터 속도를 감지하기 위한 속도 센서를 포함하는 실시예가 있다.
추가의 실시예는 힘 신호에 기초하여 면도력을 표시하는 식별가능한 신호를 발생시키기 위한 표시기를 갖는 것을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명은 부하 및 가변 전압 공급원에 의해 제공되는 전압을 제어하며 이 전압을 부하로 전달하는 수단을 갖는 전기구동형 습식 면도기를 특징으로 한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세 사항이 첨부 도면 및 하기의 설명에서 기술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 설명 및 도면으로부터 그리고 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 면도기 손잡이의 평면도,
도 1a 및 도 1b는 도 1의 면도기 손잡이의 단면도,
도 2는 도 1의 면도기 손잡이의 저면도,
도 3은 도 1의 면도기 손잡이의 부분 분해도,
도 4는 면도기의 그립 튜브(grip tube)로부터 분해된 헤드 튜브의 사시도,
도 5는 그립 튜브의 측면도,
도 6은 내부에 보유되는 구성요소를 도시하는 그립 튜브의 분해도,
도 7 내지 도 7c는 그립 튜브 내에 보유되는 구성요소의 조립을 도시하는 분해도,
도 8은 LED 윈도우가 튜브로부터 분해되고 작동기 버튼이 생략된, 그립 튜브의 사시도,
도 8a는 LED 윈도우가 정위치에 용접되고 작동기 버튼이 튜브로부터 분해된, 그립 튜브의 사시도,
도 8b 내지 도 8d는 작동기 버튼을 튜브 상에 조립하는 단계를 도시하는, 그립 튜브의 일부분의 확대 사시도,
도 9는 도 1의 면도기에 사용되는 베이요닛(bayonet) 조립체의 사시도,
도 9a는 도 9의 영역 A의 확대 상세도,
도 9b는 수형 및 암형 구성요소가 결합되고 베이요닛 및 전지 스프링이 압축된, 베이요닛 조립체의 확대 상세도,
도 10은 도 9에서의 조립체 위치에 대하여 90도 회전된, 도 9에 도시된 베이요닛 조립체의 측면도,
도 11은 베이요닛 조립체의 하부 부분과 하부 부분을 보유하는 전지 쉘(battery shell)의 분해도,
도 12는 전지 쉘의 단면도,
도 13은 전지 쉘의 통기 구성요소의 분해도,
도 14a는 속도 제어 스위치를 구비한 면도기를 도시하는 도면,
도 14b는 속도 제어 스위치 및 바람직한 속도를 기억하는 메모리를 구비한 면도기를 도시하는 도면,
도 14c는 간접 전원 장치를 구비한 면도기를 도시하는 도면,
도 14d는 도 14c의 간접 전원 장치를 위한 전압 변환기(voltage converter)를 도시하는 도면,
도 14e는 제어 논리부(control logic)와 오실레이터(oscillator)에 의해 출력된 신호 및 커패시터(capacitor) 전압에 대한 그 효과를 도시하는 도면,
도 14f는 도 14c의 간접 전원 장치를 위한 다른 전압 변환기를 도시하는 도면,
도 14g는 부하로 전력을 공급하기 위한 회로를 도시하는 도면,
도 15a는 면도날 교체 이후 모터가 가동된 횟수를 계산하는 면도날 수명 표시기를 도시하는 도면,
도 15b는 면도날 교체 이후 모터 동작 시간을 누적하는 면도날 수명 표시기를 도시하는 도면,
도 15c는 면도날 교체 이후 스트로크 횟수를 계산하는 면도날 수명 표시기를 도시하는 도면,
도 15d는 면도날 교체 이후 스트로크 시간을 누적하는 면도날 수명 표시기를 도시하는 도면,
도 16a는 기계식 잠금장치를 도시하는 도면,
도 16b는 잠금 신호가 면도기를 비활성화시키는 잠금 회로를 도시하는 도면,
도 17a는 모터에 의해 인출되는 전류 변화를 감지하는 힘 측정 회로를 도시하는 도면,
도 17b는 모터 속도 변화를 감지하는 힘 측정 회로를 도시하는 도면.
전체 면도기 구조
도 1을 참조하면, 면도기 손잡이(10)는 면도기 헤드(12), 그립 튜브(14) 및 전지 쉘(16)을 포함한다. 면도기 헤드(12)는 면도기 분야에서 잘 알려진 바와 같이 손잡이(10) 상에 교체가능한 면도기 카트리지(도시 안됨)를 장착하기 위한 연결 구조물을 포함한다. 그립 튜브(14)는 면도 중에 사용자에 의해 보유되도록, 그리고 면도기의 전지 전원형 기능을 제공하는 면도기의 구성요소, 예컨대 진동을 발생시키도록 구성된 모터와 인쇄 회로 기판을 보유하도록 구성된다. 그립 튜브는 헤드(12)가 고정식으로 부착되는 밀봉된 유닛이어서, 모듈형 제조가 가능하며 이하 논의될 다른 이점을 제공한다. 도 3을 참조하면, 전지 쉘(16)은 그립 튜브(14)에 제거가능하게 부착되어, 사용자는 전지(18)를 교체하기 위하여 전지 쉘을 제거할 수 있다. 전지 쉘과 그립 튜브 사이의 경계면은 예컨대 O-링(20)에 의해 밀봉되어, 면도기 내의 전지와 전자장치를 보호하기 위한 수밀 조립체를 제공한다. O-링(20)은 일반적으로, 예컨대 억지 끼워맞춤에 의해 그립 튜브 상의 홈(21)(도 5) 내에 장착된다. 다시 도 1을 참조하면, 그립 튜브(14)는 전자 스위치(29)(도 7a)를 통해 면도기의 전지 전원형 기능을 작동시키기 위하여 사용자에 의해 눌려질 수 있는 작동기 버튼(22)을 포함한다. 그립 튜브는 또한 사용자에게 전지 상태 및/또는 기타 정보에 대한 시각적 표시를 제공하는 발광체(31) 또는 디스플레이 또는 기타 시각적 표시기(도 7a), 예컨대 LED 또는 LCD를 사용자가 관찰할 수 있게 하는 투명 윈도우(24)를 포함한다. 발광체(31)는 투명 윈도우 아래에서 그립 튜브 내에 제공된 개구(45)(도 8)를 통해 빛을 낸다. 면도기 손잡이의 이들 및 다른 특징은 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
모듈형 그립 튜브 구조
앞서 논의된 바와 같이, (도 4 및 도 5에 상세하게 도시된) 그립 튜브(14)는 면도기 헤드(12)가 고정식으로 부착되는 모듈형 조립체이다. 그립 튜브의 모듈성(modularity)은 유리하게는 단일 유형의 그립 튜브가 여러 상이한 면도기 헤드 종류와 함께 사용되도록 제조될 수 있게 한다. 이는 이어서 상이한 헤드를 구비하지만 동일한 전지 전원형 기능을 갖는 제품들의 "군"의 제조를 단순화한다. 그립 튜브는 전지 쉘이 부착되는 단부의 개구(25)를 제외하고는 수밀형이며, 단일 일체형 부품인 것이 바람직하다. 따라서, 면도기 손잡이(10)의 수밀을 보장하는 데에 요구되는 유일한 밀봉체는 O-링(20)(도 3)에 의해 제공되는, 그립 튜브와 전지 쉘 사이의 밀봉체이다. 이러한 단일-밀봉체 구성은 물 또는 습기가 면도기 손잡이로 스며들어 전자장치를 손상시키는 위험을 최소화한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 그립 튜브(14)는 진동 모터(28), 인쇄 회로 기판(30), 인쇄 회로 기판 상에 장착된 전자 스위치(29)와 발광체(31), 및 전자장치에 전지 전력을 제공하기 위한 양극(positive) 접촉부(32)를 포함하는 부조립체(26)(도 7c에도 도시됨)를 보유한다. 이들 구성요소는, 이하 전지 클램프 단락과 전지 쉘 부착 단락에서 그 기능이 논의될 전지 클램프 핑거(battery clamp finger)(36)와 수형 베이요닛부(male bayonet portion)(38)를 또한 포함하는 캐리어(34) 내에 조립된다. 면도기의 모든 기능적 전자 구성요소를 캐리어(34) 상에 조립함으로써 전지 전원형 기능이 사전에 시험될 수 있으므로 고장이 조기에 검출될 수 있으며, 완성된 면도기의 폐기에 따른 고가의 비용을 최소화한다. 부조립체(26)는 또한, 이하 전지 클램프 단락에서 그 기능이 논의될 절연 슬리브(40)와 장착 테이프(42)를 포함한다.
부조립체(26)는 도 7 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 조립된다. 먼저, 양극 접촉부(32)가 PCB 캐리어(44) 상에 조립되며, 이는 이어서 캐리어(34) 상에 장착된다(도 7). 다음으로, 인쇄 회로 기판(30)이 PCB 캐리어(44) 내에 배치되고(도 7a), 진동 모터(28)가 캐리어(34) 상에 장착되며(도 7b), 이때 리드 와이어(46)가 인쇄 회로 기판 상에 납땜되어 부조립체(26)가 완성된다(도 7c). 그 후, 부조립체는 그립 튜브 내로 조립되기 전에 시험될 수 있다.
부조립체(26)는 그립 튜브 내로 영구적으로 그 내부에 보유되도록 조립된다. 예를 들면, 부조립체(26)는 그립 튜브의 내벽의 대응 리세스와 억지 끼워맞춤으로 결합하는 돌출부 또는 아암을 포함할 수 있다.
그립 튜브는 또한 작동기 버튼(22)을 포함한다. 강성(rigid) 작동기 버튼이 앞서 논의된 윈도우(24)를 포함하는 수용 부재(48)(도 8) 상에 장착된다. 수용 부재(48)는 작동기 부재(52)를 지지하는 외팔보형 비임(50)을 포함한다. 작동기 부재(52)는 버튼(22)에 가해진 힘을 하부에 놓인 탄성 멤브레인(54)(도 8)으로 전달한다. 멤브레인(54)은 멤브레인뿐만 아니라 탄성중합체 그립부를 형성하기 위하여 그립 튜브 상으로 성형되는, 예컨대 탄성중합체 재료일 수 있다. 외팔보형 비임은 멤브레인과 협력 작용하여 사용자에 의해 눌려진 후 버튼(22)을 그의 정상 위치로 복귀시키기 위한 복원력을 제공한다. 버튼이 눌려진 때, 작동기 부재(52)는 하부에 놓인 전자 스위치(29)와 접촉하며, 이는 PCB(30)의 회로를 작동시킨다. 작동은 "누름 및 해제" 온/오프(on/off) 동작식으로 또는 다른 원하는 동작식으로, 예컨대 누름 온/누름 오프식으로 이루어질 수 있다. 전자 스위치(29)는 작동된 때 가청 "클릭음"을 발생시켜서, 장치가 올바르게 켜졌음에 대한 사용자 피드백을 제공한다. 스위치는 짧은 거리에 걸쳐 비교적 큰 작동력이 가해질 것(예컨대, 약 0.25㎜ 변위에 걸쳐 4N 이상이 가해질 것)을 필요로 하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 스위치 장치는 버튼(22)의 리세스된 저 프로파일(low profile)의 기하학적 형상과 조합되어, 면도기가 여행 중에 우연하게 켜지거나 면도 중에 부주의하게 꺼지는 것을 방지하기 쉽다. 더욱이, 스위치/멤브레인/작동기 부재 조립체의 구조는 사용자에게 양호한 촉각적 피드백을 제공한다. 작동기 부재(52)는 또한 버튼(22)을 정위치로 유지하여, 작동기 부재(52)의 중앙의 개구부(55)가 버튼(22) 밑면 상의 돌출부(56)를 수용하게 된다(도 8b).
투명 윈도우(24)는 버튼(22)에 인접해 있어서, 사용자는 이를 통해 하부에 놓인 발광체에 의해 제공되는 표시를 식별할 수 있으며, 이는 이하 전자장치 단락에서 상세하게 설명된다.
윈도우(24) 및 작동기 버튼의 그립 튜브 상에의 조립은 도 8 내지 도 8d에 도시되어 있다. 먼저, 윈도우(24)를 지지하는 수용 부재(48)가 앞서 논의된 일체형 수밀 부품을 형성하도록, 예컨대 접착 또는 초음파 또는 열 용접에 의해 그립 튜브 상에 밀봉식으로 장착된다(도 8). 다음으로, 버튼(22)이 정위치로 살짝 넣어지고 수용 부재 내의 개구 내로 (바람직하게는 10N 미만의 힘으로) 서서히 밀어내려 져서, 돌출부(56)가 개구부(55)와 결합하게 된다(도 8a 내지 도 8c).
전지 쉘 부착
앞서 논의된 바와 같이, 전지 쉘(16)은 그립 튜브(14)에 제거가능하게 부착되어, 전지가 제거 및 교체될 수 있다. 손잡이의 2개의 부품이 연결되고, 전지의 음극 단자와 전자 구성요소 사이의 전기 접촉이 베이요닛 연결부에 의해 수립된다. 그립 튜브는 베이요닛 연결부의 수형부를 보유하는 반면, 전지 쉘은 암형부를 보유한다. 조립된 베이요닛 연결부가 명확함을 위하여 그립 튜브와 전지 쉘이 생략된 상태로 도 9, 도 9a 및 도 10에 도시되어 있다.
앞서 논의된 캐리어(34)의 수형 베이요닛부(38)는 베이요닛 연결부의 수형부를 제공한다. 수형 베이요닛부(38)는 한 쌍의 돌출부(60)를 보유한다. 이들 돌출부는 전지 쉘에 의해 보유되는 암형 베이요닛 구성요소(64)의 대응 슬롯(62) 내에 수용되어 유지되도록 구성된다. 각각의 슬롯(62)은 전지 쉘이 그립 튜브에 대해 회전됨에 따라 각각의 돌출부를 대응 슬롯 내로 안내하도록 경사진 벽(66, 68)(도 9a)을 갖는 도입부(lead-in)를 포함한다. 멈춤 구역(65)(도 9a)이 각각의 슬롯(62)의 단부에 제공된다. 멈춤 구역(65) 내에서의 돌출부의 결합(도 9b)은 그립 튜브에 대한 전지 쉘의 견고한 트위스트-온(twist-on) 방식의 기계적 연결을 제공한다.
캐리어(34)와 암형 베이요닛 구성요소(64)는 모두 금속으로 제조되며, 따라서 슬롯과의 돌출부의 결합은 또한 캐리어와 암형 베이요닛 구성요소 사이의 전기 접촉을 제공한다. 캐리어는 이어서 장치의 회로와 전기 접촉하게 되고, 전지의 음극 단자는 암형 베이요닛 구성요소와 전기적으로 통신하는 전지 스프링(70)(도 9a)과 접촉하게 되며, 따라서 스프링 부재와 전기 부품의 접촉은 궁극적으로 전지와 장치의 회로 사이의 접촉이 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전지 스프링(70)은 스프링 홀더(72) 상에 장착되며, 이는 이어서 전지 쉘(16)의 내벽에 고정식으로 장착된다. 암형 베이요닛 구성요소(64)는 전지 쉘(16) 내에서 축방향 전후로 자유롭게 활주한다. 그의 휴지 위치(rest position)에서, 암형 베이요닛 구성요소는 베이요닛 스프링(74)에 의해 전지 쉘의 기부로 편의된다. 베이요닛 스프링(74)은 역시 스프링 홀더(72) 상에 장착되며, 따라서 그 상단부는 전지 쉘의 내벽에 대하여 고정식으로 장착된다. 전지 쉘이 그립 튜브 상으로 비틀려 들어갈 때, 암형 베이요닛 구성요소 상의 경사진 슬롯과의 수형 베이요닛 구성요소 상의 돌출부의 결합은 암형 베이요닛 구성요소를 전방으로 당기게 되어, 베이요닛 스프링(74)이 압축된다. 그러면, 베이요닛 스프링의 편의력에 의해 암형 베이요닛 구성요소는 수형 베이요닛 구성요소 및 그에 따른 그립 튜브를 전지 쉘을 향해 당기게 된다. 결과적으로, 손잡이의 2개의 부품 사이의 모든 간극이 스프링력에 의해 메워지며, O-링이 압축되어 수밀 밀봉 결합을 제공한다. 결합이 완성된 때, 돌출부(60)는 암형 베이요닛 슬롯(62)의 대응 V형 멈춤 구역(65) 내에 수용된다(도 9b). 이는 명확한 가청 클릭음으로서 사용자에게 인지되어, 전지 쉘이 올바르게 결합되었음에 대한 명확한 표시를 제공한다. 이러한 클릭음은 돌출부가 V형 멈춤 구역(65) 내로 신속하게 활주되게 하는 베이요닛 스프링의 작용의 결과이다.
그립 튜브와의 전지 쉘의 이러한 탄성 결합은 전지 쉘과 그립 튜브 사이의 비선형 시임선(seam line) 및 공차와 같은 기타 기하학적 문제를 보상한다. 베이요닛 스프링에 의해 가해진 힘은 또한 수형 및 암형 베이요닛 구성요소들 사이의 견고하고 신뢰성 있는 전기 접촉을 제공한다.
스프링 장착식 암형 베이요닛 구성요소는 또한 전지 쉘이 부착되고 제거될 때 수형 및 암형 베이요닛 구성요소에 작용하는 힘을 제한한다. 그립 튜브와 전지 쉘이 서로 접촉한 후에 사용자가 전지 쉘을 계속 회전시키는 경우, 암형 베이요닛 구성요소는 전지 쉘 내에서 약간 전방으로 이동될 수 있어서, 수형 베이요닛 구성요소의 돌출부에 의해 가해지는 힘을 감소시킨다. 따라서, 힘은 비교적 일정하게 그리고 미리설정된 범위 내에서 유지된다. 이러한 특징은 사용자에 의한 험한 취급 또는 큰 부품 또는 조립 공차에 기인하여 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같은 탄성 결합을 달성하기 위하여, 베이요닛 스프링의 스프링력이 전지 스프링의 스프링력보다 큰 것이 일반적으로 중요하다. 일반적으로, 2개의 스프링의 바람직한 상대적 힘은 하기와 같이 계산될 수 있다:
1. 전지 스프링을 스프링에 의해 가해지는 접촉력(Fbatmin)이 최소 전지 길이에 대해 충분하도록 설계한다.
2. 최대 전지 길이에 대해 요구되는 전지 스프링력(Fbatmax)을 계산한다.
3. O-링의 마찰을 극복하기 위하여 그립 튜브에 대항하여 전지 쉘을 누르는 데에 요구되는 최대 힘(Fpmax)을 계산한다.
4. 폐쇄된 상태에서 그립 튜브에 대항하여 전지 쉘이 눌려져야 하는 최소 폐쇄력(Fclmin)을 결정한다.
5. Fbayonet = Fbatmax + Fpmax + Fclmin에 따라 베이요닛 스프링에 의해 가해지는 힘을 계산한다.
예로서, 몇몇 구현에서, Fbatmax = 4N, Fpmax = 2N, 그리고 Fclmin = 2N이면, Fbayonet = 8N이다.
전지 클램프
앞서 논의된 바와 같이, 캐리어(34)는 한 쌍의 전지 클램프 핑거(36)(도 6 및 도 10)를 포함한다. 이들 핑거는 전지(18)(도 3)에 대항하여 작은 클램핑력을 가하는 2개의 스프링으로서 작용한다. 이러한 클램핑력은 전지가 그립 튜브의 내벽에 대항하여 또는 다른 부품에 대항하여 덜걱거리는 것을 방지하도록 충분하게 강하여, 사용 중에 면도기에 의해 발생되는 노이즈를 감소시킨다. 바람직하게는, 클램핑력은 또한 전지 쉘이 제거되고 그립 튜브가 전도된 때 전지를 떨어지지 않게 하도록 충분하게 강하다. 다른 한편, 클램핑력은 사용자가 전지를 쉽게 제거하여 교체할 수 있도록 충분하게 약해야 한다. 수형 베이요닛 구성요소(38)는 전지가 제거를 위하여 그를 통하여 사용자에 의해 파지될 수 있는 개방 구역(80)(도 4)을 포함한다.
스프링 핑거의 치수와 그 스프링력은 일반적으로 스프링 핑거가 앞서 논의된 최소 크기 전지의 중량을 유지하고 면도기가 수직으로 유지된 때 떨어지는 것이 방지되며, 또한 동시에 최대 크기 전지가 그립 튜브로부터 쉽게 제거되게 하도록 조절된다. 이러한 제약을 만족시키기 위하여, 몇몇 구현예에서, 전지와 포일 사이의 마찰 계수가 약 0.15 내지 0.30인 상태에서, 하나의 핑거에 대한 스프링력이 (예컨대, 직경이 9.5㎜인) 최소 크기 전지가 삽입된 때 약 0.5N이고, (예컨대, 직경이 10.5㎜인) 최대 크기 전지가 삽입된 때 약 2.5N 미만인 것이 바람직하다. 일반적으로, 면도기가 전지 개구를 하향으로 지향시킨 상태로 유지된 때, 최소 크기 전지가 떨어지지 않을 것이며 최대 크기 전지가 쉽게 꺼내질 수 있다면, 스프링 핑거는 전술한 기능을 수행할 것이다.
도 6 및 도 7c를 참조하면, 예컨대 플라스틱 포일의 얇은 절연 슬리브(40)가 진동 노이즈를 추가로 감쇠시키며, 전지 표면이 손상된 경우의 회로 단락에 대항하는 안전성을 제공한다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 슬리브(40)는 전지가 제거되어 교체될 때 슬리브를 정위치로 유지하기 위하여 테이프(42)에 의해 전지 클램프 핑거에 고정된다. 절연 슬리브용의 적합한 재료는 두께가 약 0.06㎜인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이다.
전지함의 통기
소정의 조건 하에서, 수소는 전지 전원형 기구의 내부에 축적될 수 있다. 수소는 전지로부터 방출될 수도 있고, 또는 전지 외부에서 전기 분해에 의해 생성될 수도 있다. 이 수소가 주변 산소와 혼합됨으로써 폭발성 가스가 형성될 수 있는데, 이 가스는 장치의 모터 또는 스위치로부터의 스파크(spark)에 의해 잠재적으로 발화될 수 있다. 그러므로, 수밀을 계속 유지하는 상태에서 모든 수소가 면도기 손잡이로부터 배출되어야 한다.
도 13을 참조하면, 통기 구멍(90)이 전지 쉘(16) 내에 제공된다. 가스 투과성이지만 액체에 대해서는 불투과성인 미공성 멤브레인(92)이 통기 구멍(90)을 덮도록 전지 쉘(16)에 용접된다. 적합한 멤브레인 재료는 고어(GORE)로부터 구매가능한 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이다. 바람직한 멤브레인은 두께가 약 0.2 ㎜이다. 멤브레인은 방수도(water-proofness)가 70㎪ 이상이고 공기 투과도가 10㎪(100mbar)의 과압(overpressure)에서 12ℓ/hr/㎠ 이상인 것이 일반적으로 바람직하다.
미공성 멤브레인의 이점은 멤브레인의 양면 상의 수소의 분압 차이에 기인한 확산에 의해 수소가 배출될 것이라는 점이다. 배출을 일으키기 위한 면도기 손잡이 내에서의 전압의 증가는 요구되지 않는다.
사용자에게 통기 구멍과 멤브레인이 보이는 것은 미적인 관점에서 바람직하지 않다. 더욱이, 멤브레인이 노출되어 있다면, 멤브레인의 기공이 막히게 될 것이고 그리고/또는 멤브레인이 손상되거나 제거될 것이라는 위험성이 존재한다. 멤브레인을 보호하기 위하여, 덮개(94)가 예컨대 접착에 의해 멤브레인/통기 구역 위에서 전지 쉘에 부착된다. 가스가 덮개(94)의 아래로부터 방출될 수 있도록, 덮개의 내부 표면과 전지 쉘(16)의 외부 표면(98) 사이에 개방 구역이 제공된다. 도면에 도시된 구현예에서, 복수의 리브(96)가 통기 구멍(90)에 인접하게 전지 쉘 상에 제공되어, 덮개와 전지 쉘 사이의 공기 채널을 생성한다. 그러나, 필요한 경우 통기 공간을 생성하기 위하여 다른 구조가 사용될 수 있는데, 예컨대 덮개 및/또는 그립 튜브가 단일 채널을 형성하는 함몰된 홈을 포함할 수도 있으며 리브가 생략될 수도 있다.
공기 채널의 높이와 폭은 안전한 정도의 통기를 제공하도록 선택된다. (도시 안된) 일례에서, 통기 구멍의 각각의 측면 상에 하나의 채널이 존재할 수 있으며, 각각의 채널은 높이가 0.15㎜이고 폭이 1.1㎜이다.
덮개(94)는 장식될 수도 있다. 예를 들면, 덮개는 로고 또는 기타 장식물을 보유할 수도 있다. 덮개(94)는 또한 촉각적 그립 표면 또는 기타 인간공학적 특징을 제공할 수도 있다.
전자장치
가변 속도 제어
전기 면도기는 흔히 신체 상의 여러 위치에서 상이한 유형의 모발을 면도하는 데에 사용된다. 이들 모발은 현저하게 상이한 특징을 갖는다. 예를 들면, 수염(whisker)은 다리털보다 두꺼운 경향이 있다. 이들 모발은 또한 피부로부터 상이한 각도로 돌출한다. 예를 들면, 짧은 수염(stubble)은 주로 피부에 대해 직각이지만, 다리털은 보다 편평하게 눕는 경향이 있다.
이들 모발을 면도할 수 있게 하는 용이성은 카트리지가 진동하는 주파수에 부분적으로 좌우된다. 이들 모발은 상이한 특징을 갖기 때문에, 상이한 진동 주파수가 상이한 유형의 모발에 대하여 최적화될 수 있음은 당연하다. 그러므로, 사용자에게 이러한 진동 주파수를 제어하는 방식을 제공하는 것이 유용하다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 면도 카트리지의 진동 주파수는 제어 논리부(105)의 제어 하에서 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 펄스폭 변조기(301)에 의해 제어된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "듀티 사이클"은 펄스의 시간 길이와 펄스들 간의 일시정지(pause)의 시간 길이 사이의 비를 의미한다. 그러므로, 낮은 듀티 사이클은 펄스들 간의 대기 시간이 긴 짧은 펄스를 특징으로 하며, 반면에 높은 듀티 사이클은 펄스들 간의 대기 시간이 짧은 긴 펄스를 특징으로 한다. 듀티 사이클을 변화시킴으로써 모터(306)의 속도가 변화하며, 이는 이어서 면도 카트리지의 진동 주파수를 조절하게 된다.
제어 논리부(105)는 마이크로컨트롤러 또는 기타 마이크로프로세서 기반 시스템으로 구현될 수 있다. 제어 논리부는 또한 응용 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, "ASIC")로 또는 현장 프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, "FPGA")로서 구현될 수 있다.
모터(306)는 면도 카트리지의 운동을 발생시키는 임의의 에너지 소비 장치일 수 있다. 모터(306)의 하나의 구현예는 소형 고정자 및 면도 카트리지에 결합되는 회전자를 포함한다. 모터(306)의 다른 구현예는 면도 카트리지에 결합되는 압전 소자(piezoelectric device)를 포함한다. 또는, 모터(306)는 진동 자기장에 의해 면도 카트리지에 자기적으로 결합되는 장치로서 구현될 수 있다.
가변 속도 제어되는 면도기에서, 제어 논리부(105)는 속도 제어 스위치(304)로부터 입력 속도 제어 신호(302)를 수신한다. 속도 제어 신호(302)에 응답하여, 제어 논리부(105)는 펄스폭 변조기(301)가 그 듀티 사이클을 변화시키게 한다. 이는 이어서 모터 속도가 변화되게 한다. 그러므로, 펄스폭 변조기(301)는 속도 컨트롤러로서 고려될 수 있다.
속도 제어 스위치(304)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 속도 제어 스위치는 연속적으로 움직일 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 연속되는 속도로부터 선택할 수 있다. 또는, 속도 제어 스위치(304)는 불연속적인 정지부를 가질 수 있어서, 사용자는 일 세트의 미리한정된 모터 속도로부터 선택할 수 있다.
속도 제어 스위치(304)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 스위치(304)는 연속적으로 또는 불연속적인 단계들 사이에서 움직이는 노브(knob) 또는 슬라이더(slider)일 수 있다. 스위치(304)는 또한 각각이 상이한 속도에 할당된 일 세트의 버튼일 수 있다.
또는, 스위치(304)는 하나의 버튼이 속도를 증가시키도록 할당되며 다른 하나가 속도를 감소시키도록 할당된 한 쌍의 버튼일 수 있다. 또는, 스위치(304)는 연속적으로 또는 불연속적으로 여러 속도를 통과하여 순환하도록 눌려지는 단일 버튼일 수 있다.
다른 유형의 스위치(304)는 스프링 장착식 트리거(trigger)이다. 이러한 유형의 스위치는, 사용자가 트리거를 잡아당김으로써 체인톱(chain saw)의 속도를 연속적으로 변화시킬 수 있는 것과 동일한 방식으로, 사용자가 면도하면서 진동 주파수를 연속적으로 변화시킬 수 있게 한다.
작동기 버튼(22)이 또한 제어 논리부(105)를 적합하게 프로그래밍함으로써 속도 제어 스위치(304)로서 기능하도록 눌려질 수 있다. 예를 들면, 작동기 버튼(22)의 더블 클릭 또는 길게 누름이 모터 속도를 변화시키는 명령으로서 간주되도록 제어 논리부(105)를 프로그래밍할 수 있다.
이용가능한 속도 중에서 하나의 속도는 면도기의 세정에 최적화된다. 이러한 속도의 예는 가능한 최고 진동 주파수이며, 이는 제어 논리부(105)가 듀티 사이클을 가능한 한 높여 구동되게 함으로써 달성된다. 대안적으로, 제어 논리부(105)는 모터(306)가 소정 범위의 진동 주파수를 통해 세척하게 하는 세정 모드로 동작시킬 수 있다. 이는 모터(306)가 면도날, 카트리지, 및 임의의 오염 입자, 예컨대 면도된 수염 파편과 관련하여 상이한 기계적 공진 주파수로 자극할 수 있게 한다. 세정 모드는 소정 주파수 범위에 걸친 연속적 세척으로서, 또는 제어 논리부(105)가 모터(306)를 수개의 불연속적인 주파수를 통해 단계를 나누어 각각의 이러한 주파수에서 순간적으로 일시정지하게 하는 단계식 세척으로서 구현될 수 있다.
몇몇 경우에서, 면도기가 하나 이상의 바람직한 진동 주파수를 기억할 수 있는 것이 유용하다. 이는 도 14b에 도시된 바와 같이 제어 논리부(105)와 통신하는 메모리를 제공함으로써 달성된다. 이러한 특징을 사용하기 위하여, 사용자는 속도를 선택하고, 별도의 제어에 의해 또는 미리규정된 순서에 따라 작동기 버튼(22)을 누름으로써 메모리 신호가 전송되게 한다. 그 후, 사용자는 이러한 기억된 속도를 필요로 할 때, 별도의 제어를 사용하여 또는 미리한정된 순서에 따라 작동기 버튼(22)을 누름으로써 다시 호출할 수 있다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 면도기는, 작동기 버튼(22)이 펄스폭 변조기(301)를 동작시키는 제어 논리부(105)를 통해 간접적으로 모터(306)를 제어하는 간접 스위칭 시스템(indirect switching system)을 특징으로 한다. 그러므로, 스위치의 상태가 모터(306)의 상태를 직접 기억하는 순수한 기계적인 스위칭 시스템과 달리, 간접 스위칭 시스템은 모터(306)의 상태를 제어 논리부(105) 내에 기억한다.
작동기 버튼(22)은 모터(306)의 상태를 더이상 기계적으로 기억할 필요가 없기 때문에, 간접 스위칭 시스템은 작동기 버튼(22)의 선택 및 배치에 있어서 더 큰 유연성을 제공한다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 바와 같은 간접 스위칭 시스템을 구비한 면도기는 명확한 촉각적 피드백과 더 짧은 이동 거리의 이점을 조합하는 인간공학적 버튼을 사용할 수 있다. 이러한 버튼은 이들의 더 짧은 이동 거리에 의해 습기 침투에 대항하여 더욱 쉽게 밀봉된다.
간접 스위칭 시스템의 다른 이점은 제어 논리부(105)가 작동 패턴을 해석하도록 그리고 이 패턴에 기초하여 사용자의 의도를 추론하도록 프로그래밍될 수 있다는 점이다. 이는 모터(306)의 속도 제어와 관련하여 앞서 이미 논의되었다. 그러나, 제어 논리부(105)는 또한 작동기 버튼(22)의 비정상적 동작을 검출하고 이를 무시하도록 프로그래밍될 수 있다. 그러므로, 예컨대 면도하는 동안 의도하지 않게 일어날 수도 있는 작동기 버튼(22)의 통상적이지 않은 긴 누름은 무시될 것이다. 이러한 특징은 모터(306)를 우연하게 끄는 것과 관련된 성가심을 방지한다.
전압 컨트롤러
면도기의 유효성은 전지(316)에 의해 제공되는 전압에 부분적으로 좌우된다. 통상의 모터식 습식 면도기에서, 최적 전압 또는 전압 범위가 존재한다. 전지 전압이 최적 전압 범위를 벗어나면, 면도기의 유효성은 손상된다.
이러한 문제를 극복하기 위하여, 면도기는 전지(316)의 전압을 모터(306)가 실제 나타내는 전압과 구분하는, 도 14c에 도시된 간접 전원 장치를 특징으로 한다. 모터(306)가 실제 나타내는 전압은, 전지 전압을 모니터링하고 전지 전압의 측정에 응답하여 궁극적으로는 전지 전압의 변화를 보상하는 각종 장치를 제어하는 제어 논리부(105)에 의해 제어된다. 이는 본질적으로 모터(306)가 일정한 전압을 나타내게 한다.
모터(306)가 나타내는 전압을 제어하기 위한 본 명세서에 설명된 방법과 시스템은 임의의 에너지 소비 부하에 적용될 수 있다. 이러한 이유로, 도 14c는 일반화된 부하(306)를 참조한다.
일 실시예에서, 모터(306)는 공칭 전지 전압보다 낮은 동작 전압에서 동작하도록 설계된다. 결과적으로, 새로운 전지(316)가 삽입된 때, 전지 전압은 너무 높으므로 감소시켜야 한다. 감소 크기는, 최종적으로 감소가 필요하지 않을 때까지 전지(316)가 소모됨에 따라 줄어든다.
전압 감소는 전지(316)와 전기적으로 통신하는 전압 모니터(312)를 제공함으로써 쉽게 수행된다. 전압 모니터(312)는 측정된 전지 전압을 제어 논리부(105)로 출력한다. 이에 응답하여, 제어 논리부(105)는 모터(306)가 나타내는 전압을 일정하게 유지하도록 펄스폭 변조기(301)의 듀티 사이클을 변경한다. 예를 들면, 전지 전압이 1.5볼트로 측정되고 모터(306)가 1 볼트에서 동작하도록 설계된 경우, 제어 논리부(105)는 듀티 사이클 비를 75%로 설정할 것이다. 이는 펄스폭 변조기(301)로부터의 출력 전압이 모터의 동작 전압과 평균적으로 일치되게 할 것이다.
대부분의 경우에서, 듀티 사이클은 전지 전압의 비선형 함수이다. 이러한 경우, 제어 논리부(105)는 비선형 함수를 사용하는 계산을 수행하거나, 또는 정확한 듀티 사이클을 결정하기 위한 조회 테이블(look-up table)을 사용하도록 구성된다. 대안적으로, 제어 논리부(105)는 펄스폭 변조기(301)의 출력으로부터 전압 측정치를 얻고 그 측정치를 출력 전압의 피드백 제어를 제공하도록 사용할 수 있다.
다른 실시예에서, 모터(306)는 공칭 전지 전압보다 높은 동작 전압에서 동작하도록 설계된다. 이 경우, 전지 전압은 전지(316)가 소모되는 양을 증가시킴으로써 높아진다. 이러한 제 2 실시예는 제어 논리부(105)에 의해 제어되는 전압 변환기(314)와 함께 전술한 바와 같은 전압 모니터(312)를 특징으로 한다. 적합한 전압 변환기(314)는 이하에서 상세히 설명된다.
제 3 실시예는 하나의 장치 내에 전술한 두 실시예 모두를 조합한다. 이러한 경우, 제어 논리부(105)는 측정된 전지 전압이 모터 동작 전압을 초과한 때 출력 전압을 감소시키기 시작한다. 그 후, 측정된 전지 전압이 모터 동작 전압보다 낮게 떨어진 때, 제어 논리부(105)는 듀티 사이클을 고정하고 전압 변환기(312)를 제어하기 시작한다.
통상의 전기 면도기에서, 모터 속도는 전지(316)가 소모됨에 따라 점진적으로 감소한다. 이러한 점진적인 감소는 전지(316)를 교체하라는 충분한 경고를 사용자에게 제공한다. 그러나, 간접 전원 장치를 구비한 전기 면도기에서, 이러한 경고는 존재하지 않는다. 전지 전압이 소정의 하한 임계치보다 낮게 떨어지면, 모터 속도는 아마도 면도 중일지라도 급격하게 감소한다.
이러한 불편함을 방지하기 위하여, 제어 논리부(105)는 전압 모니터(312)에 의해 제공되는 정보에 기초하여 저-전지 신호를 저-전지 표시기(414)에 제공한다. 저-전지 표시기(414)는 전압이 임계치보다 낮게 떨어진 때 켜지거나, 또는 반대로 전압이 임계치보다 높을 때에 켜진 채로 유지되고 임계치보다 낮게 떨어진 때 꺼지는, LED와 같은 단일 상태 출력 장치일 수 있다. 또는, 저-전지 표시기(414)는 전지(316)의 상태를 표시하는 그래픽 또는 숫자 디스플레이를 제공하는, 액정 디스플레이와 같은 다중 상태 장치일 수 있다.
전압 모니터(312)는 또한 제어 논리부(105)와 함께 전지 전압이 심방전(deep-discharge) 임계치보다 낮게 떨어진 때 면도기의 동작을 완전하게 억제하도록 사용될 수 있다. 이러한 특징은 전지(316)의 심방전으로부터 초래될 수도 있는 전지 누출에 의해 야기되는 면도기에의 손상 가능성을 감소시킨다.
도 14d에 도시된 적합한 전압 변환기(312)는 오실레이터를 제어하는 스위치(S1)를 특징으로 한다. 이러한 스위치는 작동기 버튼(22)에 결합된다. 그러므로, 사용자가 작동기 버튼(22)을 누르면 오실레이터가 켜진다. 오실레이터 출력은 오실레이터의 제어 하에서 스위치로서 기능하는 트랜지스터(T1)의 게이트에 접속된다. 전지(316)는 전지 전압(VBAT)을 제공한다.
트랜지스터(T1)가 그의 전도 상태에 있을 때, 전류는 전지(316)로부터 인덕터(L1)를 통해 흐르고, 따라서 인덕터(L1) 내에 에너지가 저장된다. 트랜지스터가 그의 비전도 상태에 있을 때, 인덕터(L1)를 통해 전류가 계속 흐를 것이며, 이때에는 다이오드(D1)를 통해 흐르게 된다. 그 결과 전하가 다이오드(D1)를 통해 커패시터(C1)로 전달된다. 다이오드(D1)의 사용은 커패시터(C1)가 트랜지스터(T1)를 통해 접지로 방전되는 것을 방지한다. 그러므로, 오실레이터는 전하가 커패시터(C1)에 축적되는 것을 선택적으로 허용함으로써 커패시터(C1)를 가로지르는 전압을 제어하고, 그럼으로써 그 전압을 상승시킨다.
도 14d에 도시된 회로에서, 오실레이터는 시변(time-varying) 전류가 인덕터(L1) 내에 존재하게 한다. 결과적으로, 오실레이터는 인덕터(L1)를 가로지르는 전압을 유도한다. 그 후, 이러한 유도 전압은 전지 전압에 부가되어, 최종 합계가 커패시터(C1)를 가로질러 이용될 수 있다. 이는 전지 단독으로 제공되는 전압보다 높은 커패시터(C1)에서의 출력 전압을 생성한다.
본질적으로 전압 변환기(312)의 출력 전압인 커패시터 전압은 제어 논리부(105) 및 최종적으로 모터(306)를 구동시키는 펄스폭 변조기(301) 모두로 접속된다. 커패시터 전압이 특정 임계치에 도달한 때, 제어 논리부(105)는 오실레이터로 접속되는 오실레이터 제어 신호 "osc_ctr"를 출력한다. 제어 논리부(105)는 오실레이터를 선택적으로 켜고 끄기 위하여 오실레이터 제어 신호를 사용하며, 그럼으로써 커패시터 전압 자체로부터의 피드백에 응답하여 커패시터 전압을 조정한다. 이러한 피드백 제어 시스템의 설정점, 즉 커패시터(C1)를 가로지르는 전압은 모터(306)가 일정한 동작 전압을 나타내도록 설정된다.
오실레이터와 접지 사이에 배치된 레지스터(R1)가 스위치(S1)로부터 제어 논리부(105)로의 오실레이터의 제어를 선택적으로 전달하기 위한 디커플링 회로(decoupling circuit)의 일부로서 기능한다. 제어 논리부의 초기화에 앞서, 오실레이터 제어 신호를 전달하는 포트("오실레이터 제어 포트")가 고-임피던스 입력 포트로 설정된다. 결과적으로, 오실레이터의 동작을 제어하는 것은 스위치(S1)이다. 이러한 경우의 레지스터(R1)는 오실레이터 제어 포트로부터 접지로의 단락 회로를 방지한다. 초기화에 후속하여, 오실레이터 제어 포트는 저-임피던스 출력 포트가 된다.
결국 사용자는 면도를 완료할 것이며, 이러한 경우에 그는 모터(306)를 끄길 원할 수 있다. 현재 오실레이터를 제어하고 있는 제어 논리부(105)에 의해서는, 전지(316)를 제거하지 않고서 면도기를 끌 수 없다. 이러한 문제를 방지하기 위하여, 외부 스위치(S1)의 상태를 주기적으로 결정하는 것이 유용하다. 이는 오실레이터 제어 포트가 주기적으로 고-임피던스 입력 포트가 되게 하여, 레지스터(R1)를 가로지르는 전압이 샘플링될 수 있도록 제어 논리부(105)를 구성함으로써 달성된다.
소정 유형의 스위치에서, 스위치의 상태는 사용자의 의도를 표시한다. 예를 들면, 폐쇄 위치의 스위치(S1)는 사용자가 모터(306)를 켜길 원한다는 것을 표시하며, 개방 위치의 스위치(S1)는 사용자가 모터(306)를 끄길 원한다는 것을 표시한다. 오실레이터 제어 포트가 다시 저-임피던스 출력 포트가 된 때 그와 같이 샘플링된 전압이 사용자가 스위치(S1)를 개방하였음을 표시할 경우, 제어 논리부(105)는 오실레이터 제어 신호가 오실레이터를 중지시키게 하고, 그럼으로써 모터(306)도 함께 중지된다. 이렇게 함에 있어서, 제어 논리부(105)는 또한 그 자신의 전원 장치를 중지시킨다.
다른 유형의 스위치에서, 스위치(S1)의 폐쇄는 단지 사용자가 모터의 상태를 온에서 오프로 또는 그 반대로 변경하길 원한다는 것을 표시한다. 이러한 스위치를 사용하는 실시예에서, 레지스터(R1)를 가로지르는 전압은 사용자가 스위치(S1)를 작동시킨 경우에 단지 잠시 동안 변경된다. 결과적으로, 제어 논리부(105)는 레지스터(R1)를 가로지르는 전압이 사용자의 순간적인 스위치(S1) 작동을 포착하는 것을 보장하도록 충분히 빈번하게 샘플링되게 한다.
도 14e는 오실레이터 제어 신호, 오실레이터 출력 및 커패시터 전압 사이의 상호작용을 도시한다. 커패시터 전압이 하한 임계치보다 낮게 떨어진 때, 오실레이터 제어 신호가 켜지고, 그럼으로써 오실레이터가 켜진다. 이에 의해 더 많은 전하가 커패시터(C1)에 축적되고, 이는 이어서 커패시터 전압을 상승시킨다. 커패시터 전압이 상한 임계치에 도달하면, 오실레이터 제어 신호가 꺼지고, 그럼으로써 오실레이터가 꺼진다. 전지(316)로부터 커패시터(C1)에 축적되는 전하가 더이상 없게 되면, 축적된 전하가 방출되기 시작하고 커패시터 전압이 감소되기 시작한다. 이는 다시 한번 하한 임계치에 도달할 때까지 이루어지며, 이 지점에서 전술한 사이클이 자체적으로 반복된다.
도 14f에 도시된 전압 변환기(312)의 다른 실시예는, 다이오드(D1)가 RC 회로(R2 및 C2)에 의해 제어되는 게이트를 갖는 추가의 트랜지스터(T2)에 의해 교체된 것을 제외하면, 도 14d와 관련하여 설명된 것과 동일하다. 이러한 실시예에서, 오실레이터가 비활성 상태일 때, 추가 트랜지스터(T2)의 이미터(emitter)와 베이스(base) 사이의 전압(VBE2)은 0이다. 결과적으로, 추가 트랜지스터(T2)를 통한 전류 흐름은 중단된다. 이는 커패시터(C1)로부터 방출되는 전하를 대신하기 위하여 커패시터(C1)에 제공되는 전하가 없다는 것을 의미한다. 오실레이터가 활성 상태이고 오실레이터 주파수가 RC 회로의 컷-오프(cut-off) 주파수보다 높을 때, 이미터와 베이스 사이의 전압(VBE2)은 대략 전지 전압(VBAT)의 절반일 것이다. 결과적으로, 추가 트랜지스터(T2)는 전류를 커패시터(C1)로 통과시키는 한편 커패시터(C1)가 접지로 방전되는 것을 방지하는 다이오드로서 기능한다.
도 14f의 다른 주목할만한 특징은 펄스폭 변조기(301)에 전지(316)로부터 직접 전압이 공급된다는 것이다. 결과적으로, 펄스폭 변조기(301)의 출력 전압은 전지 전압보다 높을 수 없다. 그러므로, 도 14f에서, 모터(306)에는 낮아지는 전압이 공급되고, 반면에 커패시터(C1)를 가로지르는 전압인 높아지는 전압은 제어 논리부(105)에 공급되도록 사용된다. 그러나, 도 14f에 도시된 회로는 또한 도 14d에 도시된 바와 같이 커패시터(C1)를 가로지르는 전압으로부터 그의 입력을 취하는 펄스폭 변조기(316)를 특징으로 할 수 있다.
도 14g는 도 14f에 도시된 유형의 전압 변환기(312)를 구동하기 위한 회로를 더욱 상세하게 도시한다. 오실레이터는 접속이 제어 논리부(105)와 관련된 것으로 더욱 상세하게 도시되어 있다. 그러나, 도 14g에 도시된 회로는 다른 점에서는 도 14f에 도시된 바와 같이 변형된 도 14d와 관련하여 설명된 것과 본질적으로 동일하다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 전압 제어 시스템은 모터(306)에 일정한 동작 전압을 제공한다. 그러나, 전기 면도기는 모터 이외의 부하를 포함할 수도 있다. 이들 부하 중 임의의 부하 또는 모든 부하는 본 명세서에 개시된 전압 제어 시스템에 의해 제공되는 일정한 동작 전압으로부터의 동일한 이점을 얻을 수 있다.
일정한 동작 전압으로부터 이점을 얻을 수 있는 하나의 부하는 제어 논리부(105) 자체이다. 구매가능한 논리 회로(105)는 통상의 전지에서 이용할 수 있는 1.5 볼트보다 높은 전압에서 동작하도록 전형적으로 설계된다. 따라서, 제어 논리부에 높아지는 전압을 제공하는 전압 제어 시스템은 추가의 전지에 대한 필요성을 회피하는 데에 유용하다.
카트리지 수명 검출
매일 수백개의 수염을 통과하면서 자르는 과정에서, 면도기 카트리지의 면도날은 불가피하게 무뎌진다. 이러한 무뎌짐은 시각적 검사에 의해서는 검출하기 어렵다. 대개, 무딘 면도날은 너무 늦은 시기에만 검출된다. 너무 많은 경우에서, 면도날이 사용하기에는 너무 무디다는 것을 사용자가 인식하는 시기는 사용자가 이미 불쾌한 면도를 경험하기 시작한 때이다.
무딘 면도날을 이용하는 이러한 최종 면도는 면도기에 의한 면도의 보다 불쾌한 측면들 중 하나이다. 그러나, 면도 카트리지의 비용으로 인해, 대부분의 사용자는 카트리지를 조기에 교체하는 것에 대해 당연히 내켜하지 않는다.
사용자가 언제 카트리지를 교체할지를 결정하는 것을 돕기 위하여, 면도기는 면도날이 이미 사용된 정도를 표시하는 계수값(count)을 유지하는 카운터(counter)(102)를 구비한, 도 15a에 도시된 면도날 수명 표시기(100)를 포함한다. 카운터는 손잡이(10) 상의 작동기 버튼(22) 및 면도기 헤드(12)의 말단부에 장착된 카트리지 검출기(104) 모두와 통신한다. 적합한 카운터(102)는 제어 논리부(105)로 구현될 수 있다.
카트리지 검출기(104)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 카트리지 검출기(104)는 카트리지 상의 대응 접촉부와 결합하도록 구성된 접촉부를 포함할 수 있다.
면도기 카트리지는 1개, 2개 또는 2개 초과의 면도날을 포함할 수 있다. 본 설명 전체에 걸쳐, 단일 면도날을 참조한다. 그러나, 이 면도날은 카트리지 내의 임의의 면도날일 수 있으며, 모든 면도날은 마모된다는 것을 이해하여야 한다.
동작시, 사용자가 카트리지를 교체할 때, 카트리지 검출기(104)는 리셋(reset) 신호를 카운터(102)로 송신한다. 대안적으로, 리셋 신호는, 예컨대 사용자가 리셋 버튼을 누름으로써, 또는 사용자가 미리설정된 패턴에 따라 작동기 버튼을 누름으로써, 수동으로 발생될 수 있다. 이러한 리셋 신호는 카운터(102)가 그의 계수값을 리셋시키게 한다.
카트리지를 검출하는 능력은 계수값을 리셋시키는 것 외의 용도에 사용될 수 있다. 예를 들면, 카트리지 검출기(104)는 올바른 카트리지가 사용되었는지, 또는 카트리지가 부적절하게 삽입되었는지를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 제어 논리부(105)에 접속된 때, 카트리지 검출기(104)는 상태가 올바르게 될 때까지 모터를 동작하지 않게 할 수 있다.
사용자가 면도할 때, 카운터(102)는 면도날의 추가 마모를 반영하도록 계수값의 상태를 변경한다. 카운터(102)가 계수값의 상태를 변경할 수 있는 방식은 다양하다.
도 15a에 도시된 구현예에서, 카운터(102)는 모터가 켜진 각각의 시점마다 계수값을 증가시킴으로써 계수값을 변경한다. 면도 간에 면도 시간이 작게 변하는 사용자의 경우, 이는 면도날 사용을 평가하기 위한 합리적이며 정확한 기준을 제공한다.
몇몇 경우에서, 모터가 켜진 횟수는 면도날의 잔여 수명을 잘못 평가할 수도 있다. 이러한 오차는, 예컨대 사용자가 그의 다리를 면도하기 위하여 면도기를 "차용할" 때 발생한다. 이는 단지 모터의 단일 작동에 의한 상당한 면적의 면도로 이어진다.
전술한 문제는, 작동기 버튼(22)과 카운터(102)가 타이머(106)와 통신하는, 도 15b에 도시된 대안적인 구현예로 극복된다. 이러한 경우, 작동기 버튼(22)은 제어 논리부(105) 및 타이머(106) 모두로 신호를 송신한다. 결과적으로, 카운터(102)는 최종 카트리지 교체 이후의 누적 모터 동작 시간을 표시하는 계수값을 유지한다.
누적 모터 동작 시간은 개선된 면도날 마모 표시기를 제공한다. 그러나, 대개, 면도날은 모터가 동작하는 모든 시간에서 피부와 접촉하지는 않는다. 따라서, 모터의 동작 시간에 기초한 평가는 면도날 마모를 과대 평가할 수밖에 없다. 또한, 모터 스위치는, 예컨대 면도기가 사용자의 짐 안에서 부딪칠 때 부주의하게 켜질 수도 있다. 이러한 상황 하에서는, 전지가 소모될 뿐만 아니라, 카운터(102)는 면도날이 아직은 개개의 수염을 면도해야 함에도 면도날이 마모된 것으로 표시할 것이다.
도 15c에 도시된 다른 구현예는 스트로크(stroke) 검출기(108)와 통신하는 카운터(102)를 포함한다. 이러한 경우, 작동기 버튼(22)은 스트로크 검출기(108) 및 제어 논리부(105) 모두로 신호를 송신한다. 그러므로, 모터를 켜게 되면 스트로크 검출기(108)가 역시 켜진다.
스트로크 검출기(108)는 면도날과 피부 사이의 접촉을 검출하며, 이러한 접촉의 검출시 카운터(102)로 신호를 송신한다. 이러한 방식으로, 스트로크 검출기(108)는 카운터(102)에 면도날이 실제 사용된다는 표시를 제공한다. 도 15c의 구현예에서, 카운터(102)는 카트리지가 최종 교체된 이후 면도날이 견딘 스트로크의 누적 횟수를 표시하는 계수값을 유지한다. 결과적으로, 카운터(102)는 모터가 동작하고 있지만 면도날이 실제로는 사용되지 않은 동안의 시간 간격은 무시한다.
스트로크 검출기(108)에 대한 다양한 구현예가 이용될 수 있다. 몇몇 구현예는 피부 상의 또는 피부 부근의 전기적 특성과 자유 공간 내의 전기적 특성 사이의 변화에 의존한다. 예를 들면, 스트로크 검출기(108)는 피부 접촉과 관련된 저항, 인덕턴스 또는 커패시턴스의 변화를 측정함으로써 피부 접촉을 검출할 수 있다. 다른 구현예는 피부 상의 면도날 진동의 음향 지문(acoustic signature)과 자유 공간 내의 면도날 진동의 음향 지문 사이의 차이에 의존한다. 이들 구현예에서, 스트로크 검출기(108)는 2개의 지문 간을 구별하도록 구성된 신호 처리 장치에 연결된 마이크로폰을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예는 면도날이 피부와 접촉한 때 모터의 동작 특성의 변화에 의존한다. 예를 들면, 피부 접촉과 관련된 증가된 부하로 인하여, 모터의 전류 소비가 증가할 수 있으며 모터의 속도가 감소할 수 있다. 이들 구현예는 전류계 또는 기타 전류 표시 장치 및/또는 속도 센서를 포함한다.
그럼에도 불구하고 스트로크 횟수에 의존하는 평가는 모든 스트로크가 동일한 길이를 갖는 것은 아니기 때문에 부정확할 수 있다. 예를 들면, 다리를 따라 내려가는 스트로크는 콧수염을 면도하는 데에 필요한 수회의 스트로크보다 크게 면도날을 마모시킬 수 있다. 그러나, 이 스트로크 검출기(108)는 상이한 길이의 스트로크들 간의 차이를 알려줄 수는 없다.
도 15d에 도시된 다른 구현예는 작동기 버튼(22) 및 타이머(106) 모두와 통신하는 스트로크 검출기(108)를 포함한다. 타이머(106)는 카운터(102)와 통신한다. 역시, 작동기 버튼은 스트로크 검출기(108) 및 제어 논리부(105) 모두로 신호를 송신한다. 스트로크의 시작과 종료를 검출한 것에 각각 응답하여 스트로크 검출기(108)가 정지되고 타이머(106)가 개시된다. 이러한 구현예는, 이제 카운터(102)가 최종 카트리지 교체 이후에 카트리지가 피부와 접촉한 누적 시간("스트로크 시간"으로 지칭됨)을 표시하는 계수값을 유지한다는 것을 제외하고는, 도 15c의 구현예와 동일하다.
스트로크 검출기(108)는 도 15d와 관련하여 설명된 바와 같은 타이머(106)와 함께 면도날 마모를 표시하는 정보를 제공하는 것 외의 용도를 갖는다. 예를 들면, 연장된 모터 동작 기간 동안 스트로크의 부재는 모터가 부주의하게 켜졌거나 켜진 상태로 남아 있었음을 표시할 수 있다. 이는 면도기가 사용자의 짐 안에서 부딪칠 때 일어날 수 있다. 또는, 이는 사용자가 면도한 후에 모터를 꺼야 한다는 것을 무심코 잊었기 때문에 일어날 수 있다.
도 15a 내지 도 15d의 실시예에서, 카운터(102)는 교체 표시기(110)와 통신한다. 계수값이 면도날이 마모되었음을 표시하는 상태에 도달한 때, 카운터(102)는 교체 신호를 교체 표시기(110)로 송신한다. 이에 응답하여, 교체 표시기(110)는 사용자에게 면도날이 마모되었음을 표시하는 시각적, 청각적 또는 촉각적 지시를 제공한다. 예시적인 지시는 LED, 버저(buzzer), 또는 모터 속도를 변화시키는 조속기(governor)에 의해 제공되거나, 아니면 스터터(stutter)와 같은 불규칙성을 모터의 동작에 도입하는 것이다.
카운터(102)는 면도날의 잔여 수명 평가를 표시하는 잔여 수명 신호를 제공하는 선택적인 잔여 수명 출력을 포함한다. 잔여 수명 평가는 계수값과 예상 수명을 비교함으로써 얻어진다. 잔여 수명 신호는 잔여 수명 표시기(112)에 제공된다. 적합한 잔여 수명 표시기(112)는 마모 신호가 마모 표시기를 작동시키기 전에 남아 있는 예상 면도 횟수를 보여주는 저전력 디스플레이이다. 대안적으로, 잔여 수명 평가는, 예컨대 잔여 수명 평가를 표시하는 빈도로 발광체를 번쩍이거나, 또는 미리한정된 패턴에 따라 수개의 LED를 선택적으로 조명함으로써, 그래픽적으로 보여질 수 있다.
여행용 잠금장치
몇몇 경우에서, 전기구동형 습식 면도기의 모터(306)(또는 다른 부하)는 부주의하게 켜질 수 있다. 이는, 예컨대 여행 중에 세면 도구 내의 다른 물품이 움직여서 작동기 버튼(22)을 누른 때에 일어날 수 있다. 이러한 상황이 일어나면, 모터(306)는 전지가 모두 소모될 때까지 전지를 이용할 것이다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 면도기는 잠금장치를 포함할 수 있다. 이러한 하나의 잠금장치는 작동기 버튼(22) 자체 상의 기계식 잠금장치(200)이다. 기계식 잠금장치(200)의 일례는 면도기가 사용되지 않을 때 작동기 버튼(22)을 덮는, 도 16a에 도시된 바와 같은 활주 덮개이다. 기계식 잠금장치의 다른 예는 면도기 자체가 아닌 면도기용 홀더와 관련된 것이다. 예를 들면, 잠금장치는 면도기가 홀더 내에 넣어진 때 작동기 버튼(22)을 덮도록 구성될 수 있다.
다른 잠금장치는 전자적으로 구현된다. 전자 잠금장치의 일례는 작동기 버튼(22)(도면에 "I/O"로 표시됨)으로부터 스위치 신호(204)를 수신하고 활성화 회로(arming circuit)(208)(도면에서 "활성화 신호원"으로 표시됨)로부터 활성화 신호(arming signal)(206)를 수신하는, 도 16b에 도시된 바와 같은 잠금 회로(202)이다. 잠금 회로(202)는 스위치 신호(204)와 활성화 신호(206)의 상태에 응답하여 모터 제어 신호(210)를 제어 논리부(105)로 출력한다.
활성화 회로(208)는 활성화 신호(206)를 사용하여 잠금 회로(202)를 활성화(arm) 및 비활성화(disarm)시키는 것으로 언급된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 잠금 회로(202)는 작동기 버튼(22)을 눌러 모터(306)를 가동 및 정지시킬 때 활성화된 것으로 고려된다. 잠금 회로(202)는 작동기 버튼(22)을 눌렀지만 모터(306)가 전혀 동작하지 않을 때 비활성화된 것으로 고려된다.
활성화 회로(208)와 잠금 회로(202)는 그들 각각의 입력 상태 변화에 응답하여 그들 각각의 출력 상태를 변화시키는 디지털 논리 회로를 전형적으로 포함한다. 이와 같이, 이들은 제어 논리부(105) 내에서 편리하게 구현된다. 그러나, 디지털 논리 요소가 이러한 회로를 구성하는 편리한 방식을 제공할지라도, 유사한 기능을 수행하는 아날로그 또는 기계적 구성요소의 사용을 전혀 배제하는 것은 아니다. 활성화 회로(208) 또는 그 부분의 예가 이하에 설명된다.
활성화 회로(208)의 일례는 활성화 스위치를 포함한다. 이러한 구현예에서, 사용자는 활성화 신호(206)의 상태를 변화시키도록 활성화 스위치를 동작시킨다. 그 후, 사용자는 모터(306)를 가동시키기 위해 작동기 버튼(22)을 누른다. 면도 후에, 사용자는 다시 작동기 버튼(22)을 누르고, 이때 모터(306)가 정지한다. 그 후, 사용자는 잠금 회로(202)를 비활성화시키기 위하여 활성화 스위치를 동작시킨다.
대안적으로, 활성화 회로(208)는 모터(306)가 꺼졌음을 검출한 때 자동으로 잠금 회로를 비활성화시키도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 활성화 회로(208)는 모터(306)가 꺼졌음을 표시하는 신호를 수신하는 입력을 일반적으로 포함할 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스위치"는 논리 신호의 상태 변화를 달성하기 위한 버튼, 레버, 슬라이더, 패드 및 이들의 조합을 포함한다. 스위치는 물리적 접촉에 의해 작동될 필요는 없으며, 대신 예컨대 광학적으로 또는 음향적으로 전달된 방사 에너지에 의해 작동될 수 있다. 스위치는 사용자가 직접 동작시킬 수 있다. 이러한 스위치의 일례는 작동기 버튼(22)이다. 대안적으로, 스위치는, 예컨대 면도기를 그의 홀더 내에 배치함으로써, 또는 카트리지를 제거 및 설치함으로써, 면도기 배치의 변화에 의해 동작될 수 있다.
도 16b에 제안된 바와 같이, 잠금 회로(202)는 추상적으로는 "AND" 게이트로서 보일 수 있다. 잠금 회로가 "AND" 게이트로서 구현될 수 있더라도, 적합한 신뢰 테이블을 갖춘 임의의 디지털 논리 회로가 잠금 회로(202)의 활성화 기능을 수행하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 잠금 회로(202)는 활성화 스위치를 작동기 버튼(22)과 직렬로 배치함으로써 구현될 수 있다.
다른 구현예에서, 활성화 회로(208)는 타이머를 포함한다. 타이머의 출력은 활성화 회로(208)가 잠금 회로(202)를 초기에 활성화시키게 한다. 미리설정된 면도 간격의 경과시, 타이머는 활성화 회로(208)가 잠금 회로(202)를 비활성화시키게 하고, 그럼으로써 모터(306)가 꺼진다. 면도 간격의 길이는 전형적인 면도 시간에 해당한다. 적합한 길이는 약 5 내지 7분이다.
이러한 구현예에서, 작동기 버튼(22)이 눌려진 때, 모터(306)는 작동기 버튼(22)이 다시 눌려질 때까지 또는 면도 간격이 경과될 때까지 동작할 것이다. 사용자가 면도하는 데에 면도 간격보다 긴 시간이 걸린다면, 모터(306)는 꺼질 것이며, 이러한 경우 사용자는 모터(306)를 재가동시켜서 면도를 완료하기 위해 다시 작동기 버튼(22)을 눌러야 한다. 이를 방지하기 위하여, 활성화 회로(208)에는 사용자에 의해 요청된 "연장"에 응답하여 기본 면도 간격을 연장하는 적응성 피드백 루프가 제공될 수 있다.
활성화 회로(208)가 타이머를 포함한 때, 타이머에의 리셋 입력은 잠금 회로(202)의 출력 또는 작동기 버튼(22)에 접속된다. 이는 타이머가 스위치 신호(204)의 상태 변화에 응답하여 자체적으로 리셋될 수 있게 한다. 특히, 타이머는 스위치 신호(204)가 모터(306)를 끌 때마다 자체적으로 리셋된다. 이는 사용자가 면도 간격의 경과 전에 또는 면도 간격의 경과 시에 작동기 버튼(22)을 누른 때 일어날 수 있다.
다른 구현예에서, 활성화 회로(208)는 작동기 버튼(22) 또는 별도의 디코더(decoder) 입력 버튼에 접속되는 입력을 갖는 디코더를 포함한다. 이러한 경우, 디코더의 출력에 종속되는 활성화 신호(206)의 상태는 미리한정된 패턴에 따라 작동기 버튼(22)을 누름으로써, 또는 대안적인 구현에서 디코더 입력 버튼을 동작시킴으로써, 사용자에 의해 수동으로 제어된다.
예를 들면, 디코더가 그의 입력을 작동기 버튼(22)으로부터 취하는 경우, 디코더는 작동기 버튼(22)의 연장된 누름 또는 작동기 버튼(22)의 신속한 더블 클릭에 응답하도록 프로그래밍될 수 있으며, 이에 의해 활성화 신호(206)의 상태 변화가 일어난다. 대안적으로, 디코더가 별도의 디코더 입력 스위치로부터 입력을 받는 경우, 사용자는 단지 디코더 입력 스위치를 동작시키면 된다. 사용자가 작동기 버튼(22)에 의해 모터(306)를 잠그고 해제하는 방법을 기억할 필요는 없다.
사용자에 의한 활성화 신호(206)의 상태 변화에 의존하는 이들 구현예에서, 사용자가 활성화 신호(206)의 상태를 성공적으로 변화시켰는지에 대한 피드백을 사용자에게 제공하는, LED와 같은 표시기를 제공하는 것이 유용하다.
다른 구현예에서, 활성화 회로(208)는 활성화 회로가 잠금 회로(202)를 비활성화시켜야 하는지를 결정하기 위하여 면도기의 배치에 의존한다. 예를 들면, 활성화 회로(208)는 면도 카트리지의 설치 및 제거를 검출하는 접촉 스위치를 포함할 수 있다. 카트리지가 제거된 때, 활성화 회로(208)는 잠금 회로(202)를 비활성화시킨다. 대안적으로, 활성화 회로(208)는 면도기가 그의 홀더 내에 넣어졌는지의 여부를 검출하는 접촉 스위치를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 활성화 회로(208)가 면도기가 그의 홀더 내에 넣어졌음을 검출한 때, 활성화 회로는 잠금 회로(202)를 비활성화시킨다.
활성화 회로(208)가 카트리지의 존재에 응답하는 경우, 사용자는 카트리지를 손잡이로부터 제거함으로써 모터(306)가 부주의하게 켜지는 것을 방지한다. 면도기를 정상적으로 동작시키기 위하여, 사용자는 카트리지를 손잡이 상에 다시 설치한다.
활성화 회로(208)가 홀더의 존재에 응답하는 경우, 사용자는 면도기를 그의 홀더 내에 넣음으로써 모터(306)가 부주의하게 켜지는 것을 방지한다. 면도기를 정상적으로 동작시키기 위하여, 사용자는 면도기를 그의 홀더로부터 제거하며, 이는 어떠한 경우에서도 사용자가 해야 할 일이다.
본 명세서에 설명된 실시예는 모터(306)의 동작을 제어하지만, 개시된 방법 및 장치는 임의의 부하에 의한 부주의한 에너지 소비로부터 전지가 소모되는 것을 방지하도록 사용될 수 있다.
면도력 측정
면도 과정 동안, 사용자는 면도날을 피부에 대항하여 누르는 힘을 가한다. 이 면도력의 크기는 면도의 질에 영향을 미친다. 너무 낮은 면도력은 수염을 최적 절삭 위치에 있도록 하기에는 불충분할 수도 있다. 너무 높은 면도력은 과도한 피부 찰상(abrasion)을 초래할 수 있다. 얼굴의 가변적인 윤곽으로 인해, 사용자는 최적 면도력보다 훨씬 작은 면도력조차도 일정하게 유지하는 것이 어렵다.
이러한 문제는 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같은 힘 측정 회로(400)를 포함하는 면도기에서 극복된다. 도시된 힘 측정 회로(400)는 모터식 면도기에서 면도력이 면도날을 구동시키는 모터(306)에 가해지는 부하를 부분적으로 지배한다는 사실을 활용한다. 그러므로, 이러한 모터(306)의 동작 특성은 면도력에 응답하여 변화한다.
도 17a에 도시된 힘 측정 회로(400)는 상이한 부하에 응답하여 모터(306)에 의해 인출되는 전류의 변화를 활용한다. 면도력이 증가함에 따라, 모터(306)는 그에 응답하여 더 많은 전류를 인출한다. 따라서, 도 17a의 구현예는 모터(306)에 의해 인출되는 전류의 크기를 감지하는 전류 센서(402)를 특징으로 한다. 전류 센서는 힘 신호(408)를 제어 논리부(105)에 제공한다.
도 17b에 도시된 힘 측정 회로는 모터(306)의 상이한 부하로부터 발생되는 모터 속도의 변화를 활용한다. 면도력이 증가함에 따라, 모터 속도가 감소한다. 따라서, 도 17b의 구현예는 모터 속도를 감지하는 속도 센서(410)를 특징으로 한다. 이러한 속도 센서는 힘 신호(408)를 제어 논리부(105)에 제공한다.
제어 논리부(105)는 힘 신호(408)를 수신하고, 이를 기지의 부하 하의 힘 신호라는 것을 표시하는 공칭 힘 신호와 비교한다. 전형적으로, 기지의 부하는 임의의 표면과 접촉하지 않고서 자유 공간 내에서 진동하는 면도기에 대응하도록 선택된다. 대안적으로, 제어 논리부(105)는 힘 신호(408)를 2개의 기지의 부하, 즉 최소 면도력에 대응하는 하나의 부하와 최대 면도력에 대응하는 다른 하나의 부하에서 진동하는 면도기에 대응하는 한 쌍의 공칭 힘 신호와 비교한다.
그 후, 제어 논리부(105)는 가해진 면도력이 상한 및 하한 면도력 임계치에 의해 한정된 대역을 벗어났는지를 결정한다. 가해진 면도력이 대역을 벗어난 경우, 제어 논리부(105)는 보정 신호(412)를 표시기(414)로 송신한다. 그러면, 표시기(414)는 보정 신호(412)를, 가시적이거나 가청적이므로 또는 소정의 촉각적인 자극을 제공하므로 사용자에 의해 식별될 수 있는 식별가능한 신호로 변환한다.
음향적으로 식별가능한 신호의 경우, 표시기(414)는 가청 신호를 사용자에게 제공하는 스피커일 수 있다. 광학적으로 식별가능한 신호의 경우, 표시기(414)는 가시 신호를 사용자에게 제공하는 LED일 수 있다. 촉각적으로 식별가능한 신호의 경우, 모터(306) 자체가 표시기(414)로서 사용된다. 부정확한 면도력을 검출한 때, 제어 논리부(105)는 보정 신호(412)를 모터(306)로 송신하여 그 동작 상태가 정상이 되도록 하는 교란(disturbance)을 도입한다. 예를 들면, 제어 논리부(105)는 모터(306)에 스터터를 일으키게 하는 보정 신호(412)를 송신할 수 있다.
전술한 모든 경우에서, 불충분한 면도력에 대한 신호는 과도한 면도력에 대한 신호와는 상이할 수 있어서, 사용자는 가해진 면도력을 보정하는 방법을 알게 될 것이다.
본 발명의 많은 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들면, 앞서 설명한 면도기가 진동 모터를 포함하여 진동 기능을 제공하지만, 가열과 같은 다른 유형의 전지 작동식 기능이 제공될 수도 있다.
또한, 앞서 설명한 실시예에서 윈도우를 보유하는 수용 부재가 그립 튜브의 개구 내에 용접되지만, 필요할 경우 예컨대 투명 멤브레인을 그립 튜브 내로 성형함으로써 윈도우가 그립 튜브 내로 성형될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 다른 유형의 전지 쉘 부착이 사용될 수 있다. 예를 들면, 전지 쉘과 그립 튜브의 수형부 및 암형부가 역전될 수 있어서, 전지 쉘이 수형부를 보유하고 그립 튜브가 암형부를 보유한다. 다른 예로서, 전지 쉘은, 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참조로 포함된, 2005년 4월 27일자로 출원되어 함께 계류중인 미국 출원 제 11/115,885 호에 설명된 접근법을 사용하여 그립 튜브 상에 장착될 수 있다. 예컨대, 누름 버튼 또는 기타 작동기에 의해 해제되는 래칭 시스템과 같은 다른 장착 기술이 몇몇 구현예에서 사용될 수 있다.
부가적으로, 몇몇 구현예에서, 소비자가 전지에 접근하는 것이 불필요하거나 바람직하지 않을 경우와 같이, 전지 쉘이 그립 튜브에 영구적으로 용접되는 경우에 면도기는 일회용일 수 있다. 일회용 구현예에서, 면도날 유닛은 또한 제거가능한 카트리지로서 제공되지 않고 면도기 헤드 상에 고정식으로 장착된다.
예컨대, 미공성 멤브레인이 아닌 밀봉 밸브 부재를 채용하는 통기 시스템과 같은 다른 통기 기술이 또한 사용될 수 있다. 이러한 통기 시스템은, 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 2005년 4월 27일자로 출원된 미국 출원 제 11/115,931 호에 설명되어 있다.
몇몇 구현예는 앞서 설명된 특징 중 일부를 포함하지만, 본 명세서에 논의된 전자 구성요소의 일부 또는 전부를 포함하지는 않는다. 예를 들면, 몇몇 경우에서, 전자 스위치는 기계식 스위치에 의해 교체될 수 있으며, 인쇄 회로 기판은 생략될 수 있다.
따라서, 다른 실시예들은 하기 청구의 범위의 범주 내에 있다.

Claims (13)

  1. 전기구동형 습식 면도기(powered wet razor)에 있어서,
    전원에 결합된 부하와,
    상기 전원과 상기 부하 사이의 에너지 흐름을 제어하기 위한 사용자 조작가능 스위치와,
    상기 사용자 조작가능 스위치가 상기 전원을 소모시키는 것을 방지하기 위한 활성화 스위치(arming switch)를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화 스위치는 기계식 스위치 또는 전기식 스위치를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화 스위치는 디코더(decoder)를 포함하며,
    상기 디코더는 상기 디코더의 상태를 변경하는 입력 신호를 수신하기 위한 사용자 입력과, 상기 디코더의 상태를 표시하는 출력 신호를 전달하기 위한 출력을 갖는
    전기구동형 습식 면도기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화 스위치는 상기 스위치의 상태를 표시하는 신호를 전달하기 위한 출력과, 면도 간격의 경과에 후속하는 상태를 변경하기 위한 타이머를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성화 스위치는 면도 카트리지의 제거에 응답하여 상태를 변경하도록 구성된
    전기구동형 습식 면도기.
  6. 전기구동형 습식 면도기에 있어서,
    부하와,
    상기 부하 및 전압 공급원에 결합되며, 상기 전압 공급원에 의해 제공된 가변 전압을 상기 부하를 구동하기 위한 일정 작동 전압으로 변환하도록 구성된 전압 변환 시스템을 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 변환 시스템은,
    상기 가변 전압을 측정하기 위하여 상기 전압 공급원에 결합된 전압 모니터와,
    상기 전압 모니터에 결합되며, 상기 가변 전압의 측정에 기초하여 상기 전압 변환 시스템의 출력을 제어하도록 구성된 제어 논리부를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  8. 전기구동형 습식 면도기에 있어서,
    카트리지의 사용을 표시하는 사용 신호를 제공하도록 구성된 사용 표시기와,
    상기 사용 표시기와 통신하며, 리셋 신호에 응답하여 계수값을 리셋시키고 상기 사용 신호에 응답하여 계수값을 변경하도록 구성된 카운터를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  9. 전기구동형 습식 면도기에 있어서,
    면도날을 지지하기 위한 손잡이와,
    상기 면도날을 진동시키기 위한 모터와,
    상기 모터의 속도를 변화시키기 위한 속도 컨트롤러를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 속도 컨트롤러를 제어하도록 배치된 속도 제어 스위치를 추가로 포함하 는
    전기구동형 습식 면도기.
  11. 전기구동형 습식 면도기에 있어서,
    말단 팁을 갖는 손잡이와,
    상기 말단 팁을 진동시키도록 구성된 모터와,
    상기 말단 팁에 가해진 면도력을 표시하는 힘 신호를 발생시키도록 구성된 힘 감지 회로를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 힘 감지 회로는 상기 모터가 경험하는 부하에 종속되는 힘 신호를 발생시키도록 구성된
    전기구동형 습식 면도기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 힘 감지 회로는 상기 모터에 가해진 부하에 응답하여 상기 모터에 의해 인출되는 전류를 감지하기 위한 전류 센서를 포함하는
    전기구동형 습식 면도기.
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