(57)【要約】【課題】消費電力を低減し、且つ、圧電素子の動作の安定性を向上させることができる体毛切断装置等を提供する。【解決手段】体毛切断装置１００は、矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を選択的に出力する出力部３０と、出力部３０と接続され、出力部３０から出力された矩形波電圧及び正弦波電圧の一方が印加されることで体毛を切断する内刃１７０を連動させる圧電素子１１と、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える制御部５と、を備える。【選択図】図３
2020014724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を選択的に出力する出力部と、
前記出力部と接続され、前記出力部から出力された矩形波電圧及び正弦波電圧の一方が印加されることで体毛を切断する刃を連動させる圧電素子と、
前記出力部に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える制御部と、を備える
体毛切断装置。
【請求項２】
さらに、前記圧電素子に印加されている電圧値、及び、前記圧電素子に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差の少なくとも一方を検出値として検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部が検出した前記検出値に基づいて、前記出力部に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える
請求項１に記載の体毛切断装置。
【請求項３】
前記出力部は、
矩形波電圧を出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路に一端が接続され、第１接点及び前記第１接点とは異なり前記圧電素子と接続される第２接点の一方に他端が接続されるリレーと、
前記第１接点に接続され、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して前記圧電素子へ出力するフィルタ回路と、を有し、
前記体毛切断装置は、さらに、前記検出部で検出された前記検出値と予め定められた比較値とを比較する比較器と、備え、
前記制御部は、前記比較器での比較結果に基づいて、前記リレーの前記第１接点と前記第２接点との接続を切り替えることで、前記出力部に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える
請求項２に記載の体毛切断装置。
【請求項４】
前記リレーが前記第１接点に接続した状態で、前記検出部が検出した前記位相差が、予め定められた第１比較値を単位時間当たりに第１検出回数以上越えたと前記比較器が判定した場合、前記制御部は、前記リレーの接続を前記第１接点から前記第２接点に切り替える
請求項３に記載の体毛切断装置。
【請求項５】
前記リレーが前記第２接点に接続した状態で、前記検出部が検出した前記電圧値が、予め定められた第２比較値を単位時間当たりに第２検出回数以上越えなかったと前記比較器が判定した場合、前記制御部は、前記リレーの接続を前記第２接点から前記第１接点に切り替える
請求項３又は４に記載の体毛切断装置。
【請求項６】
さらに、ユーザの操作を受け付ける操作部を備え、
前記制御部は、前記操作部が受け付けたユーザからの指示に基づいて、前記出力部に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の体毛切断装置。
【請求項７】
矩形波電圧を出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路に一端が接続され、第１接点及び前記第１接点とは異なる第２接点の一方に他端が接続されるリレーと、
前記第１接点に接続され、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して出力するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力側及び前記第２接点に接続される圧電素子と、
前記圧電素子に印加されている電圧値、及び、前記圧電素子に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差の少なくとも一方を検出値として検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記検出値と予め定められた比較値とを比較する比較器と、
前記比較器での判定結果に基づいて、前記リレーの前記第１接点と前記第２接点との接続を切り替える制御部と、を備える
駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体毛切断装置及び駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子及び可動子を有するリニアアクチュエータを備える電気かみそり、ヘアトリマー等の体毛切断装置がある。可動子は、固定子又は可動子が有する電磁石に通電する電圧又は電流によって制御され、固定子に対して直線往復運動を行う。この可動子には、体毛を切断する刃が取り付けられることで、当該刃は、体毛を切断する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５５４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、リニアアクチュエータを圧電素子に置き換える技術が検討されている。また、リニアアクチュエータを圧電素子に置き換えた場合においても、リニアアクチュエータが用いられる場合と同様に、装置による消費電力の低減、及び、圧電素子の安定した動作が求められる。
【０００５】
本発明は、消費電力を低減し、且つ、圧電素子の動作の安定性を向上させる体毛切断装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る体毛切断装置は、矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を選択的に出力する出力部と、前記出力部と接続され、前記出力部から出力された矩形波電圧及び正弦波電圧の一方が印加されることで体毛を切断する刃を連動させる圧電素子と、前記出力部に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える制御部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る駆動制御装置は、矩形波電圧を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路に一端が接続され、第１接点及び前記第１接点とは異なる第２接点の一方に他端が接続されるリレーと、前記第１接点に接続され、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して出力するフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力側及び前記第２接点に接続される圧電素子と、前記圧電素子に印加されている電圧値、及び、前記圧電素子に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差の少なくとも一方を検出値として検出する検出部と、前記検出部で検出された前記検出値と予め定められた比較値と比較する比較器と、前記比較器での判定結果に基づいて、前記リレーの前記第１接点と前記第２接点との接続を切り替える制御部と、を備える。
【０００８】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る体毛切断装置等によれば、消費電力を低減し、且つ、圧電素子の動作の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置の外観図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る外刃及び内刃の断面を肌とともに示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置のシステム構成図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置が備えるリレーの第１態様を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置が備えるリレーを第２接点へ接続した際の切替え時に圧電素子へ印加する印加電圧の模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置が備えるリレーの第２態様を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態に係るリレーを第１接点へ接続した際の切替え時に圧電素子へ印加する印加電圧の模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置が体毛を切断する際に実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態に係る比較器が検出部から出力される電圧の波形及び電流の波形の一例を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る比較器が算出した位相差の時間に対する変動を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る検出部から出力された電圧値の時間に対する変動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明が限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１３】
（実施の形態）
［概要］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置の概要について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００の外観図である。図２は、本発明の実施の形態に係る外刃１６０及び内刃（刃）１７０の断面を肌とともに示す断面図である。
【００１５】
実施の形態に係る体毛切断装置１００は、いわゆる電気カミソリ等の、髭等の体毛２００を切断する装置である。図１には、本体１１０をユーザが片手で把持し、外刃１６０を顔等の肌面２１０に押し付けながら滑らせることで体毛２００である髭を切断（剃る）する体毛切断装置１００を例示している。体毛切断装置１００は、外刃１６０のそれぞれの内側の面に沿って摺動する内刃１７０を備えている。
【００１６】
本体１１０は、内刃１７０を駆動する駆動装置、当該駆動装置に電源を供給する電源装置、これらを制御する制御装置等を収容する。図１においては、本体１１０に、電源スイッチ１３０、及び、体毛切断装置１００の状態を表示する表示部１４０等が設けられ、本体１１０は、さらに、ユーザが手に持つ部分である把持部１２０と、着脱自在に外刃１６０が取り付けられるヘッド部１５０とを備えている。ヘッド部１５０は、把持部１２０に対して自在に角度を変える（首を振る）ことができる構成となっている。
【００１７】
ヘッド部１５０の内方に収容される駆動機構は、可動刃である内刃１７０と連動するように連結され、外刃１６０に対して往復運動することができる。このように、体毛切断装置１００は、外刃１６０の内面に摺接させた内刃１７０を、外刃１６０に対して相対的に変位させることによって、外刃１６０に設けられた刃孔１６１内に挿入された体毛２００を切断するように構成されている。
【００１８】
［構成］
続いて、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００の構成の詳細について説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００のシステム構成図を示すものである。
【００２０】
図３に示すように、体毛切断装置１００は、直流電源１と、内刃１７０と、駆動制御装置３００と、を備える。
【００２１】
直流電源１は、駆動制御装置３００に電力を供給する。直流電源１は、例えば、電池である。なお、直流電源１は、外部商用電源と接続され、当該外部商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換する電源回路でもよい。
【００２２】
駆動制御装置３００は、電子部品に正弦波電圧又は矩形波電圧を選択的に供給することで、当該電子部品を制御する制御装置である。本実施の形態では、駆動制御装置３００は、圧電素子１１に矩形波電圧又は正弦波電圧を選択的に供給することで、内刃１７０を連動させる圧電素子１１の駆動（具体的には、圧電素子１１の変形）を制御する。駆動制御装置３００は、出力部３０と、制御部５と、圧電素子１１と、検出部２０と、記憶部１４と、比較器１５と、を備える。
【００２３】
出力部３０は、矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を選択的に出力する。具体的には、出力部３０は、制御部５に制御されて、矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を圧電素子１１に出力する。
【００２４】
出力部３０は、昇圧回路２と、第１のコンデンサ３と、インバータ回路４と、抵抗素子６と、第２のコンデンサ７と、リレー８と、フィルタ回路１０と、を有する。
【００２５】
昇圧回路２は、直流電源１に接続され、直流電源１から供給された電圧を昇圧するための回路である。昇圧回路２は、例えば、直流電源１から供給された３．６Ｖの電圧を、１０Ｖ、又は、２０Ｖまで昇圧する。昇圧回路２は、例えば、ＤＣＤＣコンバータである。
【００２６】
第１のコンデンサ３は、昇圧回路２の後段に接続される。
【００２７】
インバータ回路４は、入力された直流電圧を矩形波電圧に変換するためのインバータである。つまり、インバータ回路４は、矩形波電圧を出力する。インバータ回路４は、例えば、第１のコンデンサ３に接続されるパワー半導体素子を有する。
【００２８】
制御部５は、昇圧回路２、インバータ回路４、及び、リレー８を制御する制御装置である。制御部５は、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える。具体的には、制御部５は、リレー８の接続の切り替えを制御することで、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える。より具体的には、制御部５は、リレー８の接続を、他端がフィルタ回路１０を介して圧電素子１１に電気的に接続される場合と、他端がフィルタ回路１０を介さずに圧電素子１１に電気的に接続される場合とで、選択的に切り替える制御をする。制御部５は、例えば、記憶部１４に記憶された制御プログラムを実行するためのプロセッサである。
【００２９】
また、制御部５は、時間を計測するためのＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）等の計時部を有してもよい。
【００３０】
なお、本実施の形態において、制御部５が制御する矩形波電圧の周波数（駆動周波数）とは、矩形波に含まれる多数の周波数成分を示すものではなく、矩形波電圧の繰り替えし周波数を示す。
【００３１】
抵抗素子６は、制御部５に制御されるインバータ回路４の出力端側に接続される。
【００３２】
第２のコンデンサ７は、抵抗素子６に直列に接続される。
【００３３】
リレー８は、抵抗素子６に直列に接続され、且つ、第２のコンデンサ７の一端と接続する一端と、当該一端と選択的に接続される２つの接点とを有するスイッチ回路である。具体的には、リレー８は、インバータ回路４の出力端子に一端（つまり、入力端）が接続され、第１接点８ａ及び第１接点８ａとは異なり圧電素子１１と接続される第２接点８ｂの一方に他端（つまり、出力端）が接続される。より具体的には、リレー８は、一端が抵抗素子６の出力側及び第２のコンデンサ７の一端に接続されている。また、リレー８は、他端がフィルタ回路１０を介して圧電素子１１に接続される第１接点８ａと、他端がフィルタ回路１０を介さずに圧電素子１１に接続される第２接点８ｂと、を有する。リレー８の一端は、制御部５に制御されることで、第１接点８ａ又は第２接点８ｂと、選択的に、且つ、電気的に接続される。
【００３４】
フィルタ回路１０は、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して圧電素子１１へ出力する。フィルタ回路１０は、入力側がリレー８の第１接点８ａに接続される。また、フィルタ回路１０は、出力側が圧電素子１１に接続されている。
【００３５】
圧電素子１１は、出力部３０から出力された正弦波電圧及び矩形波電圧の一方が印加されることで体毛２００を切断する刃（内刃１７０）を連動（駆動）させる。つまり、圧電素子１１は、体毛２００を切断する内刃１７０を連動させるように、内刃１７０と接続されている。圧電素子１１は、フィルタ回路１０から正弦波電圧が印加される、又は、フィルタ回路１０を介さずにインバータ回路４から矩形波電圧が印加されることで、伸縮運動する。内刃１７０は、圧電素子１１の伸縮運動と連動することで、往復運動する。より具体的には、圧電素子１１は、リレー８が第１接点８ａへ接続されるとフィルタ回路１０に接続されて正弦波電圧が印加される。一方、圧電素子１１は、リレー８が第２接点８ｂへ接続されるとフィルタ回路１０を介さずにインバータ回路４から直接矩形波電圧が印加される。このように、圧電素子１１は、リレー８の接続の切り替えにより、正弦波電圧又は矩形波電圧が印加される。
【００３６】
検出部２０は、圧電素子１１に印加されている電圧（電圧値）、及び、圧電素子１１に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差の少なくとも一方を検出値として検出する検出器である。
【００３７】
制御部５は、例えば、検出部２０が検出した検出値に基づいて、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える。
【００３８】
本実施の形態では、検出部２０は、電圧検出部１２と、電流検出部１３と、を備える。
【００３９】
電圧検出部１２は、圧電素子１１に印加されている電圧値、及び、電圧の波形を検出する電圧計である。
【００４０】
電流検出部１３は、圧電素子１１に印加された電流値、具体的には電流の波形を検出する電流計である。
【００４１】
記憶部１４は、圧電素子１１に印加する電圧値、及び、圧電素子１１に印加する電流の波形と電圧の波形との位相差の少なくとも一方の基準となる比較値を記憶する。記憶部１４は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により実現される。また、記憶部１４は、制御部５及び比較器１５が実行する制御プログラムを記憶してもよい。
【００４２】
比較器１５は、記憶部１４に記憶されている予め定められた比較値と、電圧検出部１２、及び／又は、電流検出部１３で検出された検出値を比較する。
【００４３】
制御部５は、例えば、比較器１５での比較結果に基づいて、リレー８の第１接点８ａと第２接点８ｂとの接続を切り替えることで、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える。
【００４４】
例えば、電流の波形と電圧の波形との位相差を検出値として用いる場合には、比較器１５は、検出部２０から出力された電流の波形と電圧の波形とから、位相差を算出し、算出した位相差と、比較値とを比較し、比較結果を制御部５に出力する。また、例えば、電圧値を検出値として用いる場合には、比較器１５は、電圧検出部１２から出力された電圧値と比較値とを比較して、比較結果を制御部５に出力する。
【００４５】
比較器１５が制御部５へ出力する比較結果は、例えば、検出部２０が検出した電圧値及び位相差の少なくとも一方と比較値との差分を示す情報でもよいし、電圧値及び位相差の少なくとも一方が比較値を所定回数だけ越えたか否かを示す情報でもよい。
【００４６】
例えば、リレー８が第１接点８ａに接続した状態で、検出部２０が検出した位相差が、予め定められた第１比較値（比較値の一例）を単位時間当たりに第１検出回数以上越えたと比較器１５が判定した場合、制御部５は、リレー８の接続を第１接点８ａから第２接点８ｂに切り替える。
【００４７】
また、例えば、リレー８が第２接点８ｂに接続した状態で、検出部２０が検出した電圧値が、予め定められた第２比較値（比較値の別の一例）を単位時間当たりに第２検出回数以上越えなかったと比較器１５が判定した場合、制御部５は、リレー８の接続を第２接点８ｂから第１接点８ａに切り替える。
【００４８】
なお、単位時間は、予め任意に設定されてよく、特に限定されない。また、リレー８の接続を第１接点８ａから第２接点８ｂに切り替える場合と、リレー８の接続を第２接点８ｂから第１接点８ａに切り替える場合とで設定される単位時間は、同じでもよいし、異なってもよい。
【００４９】
また、第１検出回数及び第２検出回数は、それぞれ任意に定められてよく、１回でもよいし、２回でもよいし、３回以上でもよい。また、第１検出回数及び第２検出回数は、それぞれ同じでもよいし、異なってもよい。
【００５０】
比較器１５は、例えば、記憶部１４に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサである。
【００５１】
また、体毛切断装置１００は、操作部５００をさらに備えてもよい。
【００５２】
操作部５００は、ユーザの操作を受け付ける。操作部５００は、例えば、ユーザから操作を受け付けるボタンである。制御部５は、例えば、操作部５００が操作を受け付けた場合に、圧電素子１１に電圧を印加させて、圧電素子１１を駆動させる。
【００５３】
また、制御部５は、操作部５００が受け付けたユーザからの指示に基づいて、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える制御をしてもよい。操作部５００は、例えば、圧電素子１１に矩形波電圧を印加させる指示を受け付けるための第１ボタンと、圧電素子１１に正弦波電圧を印加させる指示を受け付けるための第１ボタンとは異なる第２ボタンとを有してもよい。制御部５は、操作部５００で第１ボタンが押下されたか第２ボタンが押下されたかを判定し、判定結果に基づいて、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替える制御をしてもよい。
【００５４】
［リレーの切り替え］
続いて、図４Ａ〜図５Ｂを参照して、リレー８の接続の切り替えの詳細について説明する。
【００５５】
図４Ａは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００が備えるリレー８の第１態様を示す図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００が備えるリレー８を第２接点８ｂへ接続した際の切替え時に圧電素子１１へ印加する印加電圧の模式図である。
【００５６】
図４Ａに示すように、リレー８の他端を第２接点８ｂへ接続したとする。この場合、図４Ｂに示すように、圧電素子１１には、矩形波電圧が印加されることとなる。
【００５７】
図５Ａは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００が備えるリレー８の第２態様を示す図である。図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００が備えるリレー８を第１接点８ａへ接続した際の切り替え時に圧電素子１１へ印加する印加電圧の模式図である。
【００５８】
図５Ａに示すように、リレー８の他端を第１接点８ａへ接続したとする。この場合、図５Ｂに示すように、圧電素子１１には、正弦波電圧が印加されることとなる。
【００５９】
例えば、記憶部１４に記憶された比較値に対して電圧検出部１２及び／又は電流検出部１３で検出された検出値が小さくなることが多い場合、制御部５は、リレー８をフィルタ回路１０と接続されていない第２接点８ｂに切り替える。このように、圧電素子１１に負荷が加わることによる電圧値又は位相差の変動（以下、負荷変動と呼称する）が多い場合は、制御部５は、リレー８をフィルタ回路１０と接続されていない第２接点８ｂに切り替えて、圧電素子１１に矩形波電圧を印加させ、圧電素子１１の負荷変動を早く且つ小さくするように制御（高速追従制御）を行う。
【００６０】
一方、例えば、記憶部１４に記憶された比較値と電圧検出部１２及び／又は電流検出部１３で検出された検出値が小さくなることが少ない場合、制御部５は、リレー８をフィルタ回路１０と接続されている第１接点８ａに切り替える。このように、負荷変動が少ない場合、制御部５は、リレー８をフィルタ回路１０と接続されている第１接点８ａに切り替えて、圧電素子１１に正弦波電圧を印加させる。この際に、制御部５は、昇圧回路２の出力電圧である第１のコンデンサ３に印加される電圧を矩形波駆動に比べて小さくする。これにより、消費電力を小さくすることで、体毛切断装置１００が備える直流電源１が例えば電池である場合、電池の長寿命化となる。
【００６１】
したがって、負荷変動の頻度によって、圧電素子１１の駆動を、矩形波電圧による駆動と正弦波電圧による駆動とを好適に切り替えることで、高速追従制御と、直流電源１が電池である場合には、電池の長寿命化（つまり、消費電力の低減）とを実現することができる。
【００６２】
［処理手順］
続いて、図６〜図７Ｂを参照して、実施の形態に係る体毛切断装置１００が体毛２００を切断する際に実行する処理手順の詳細について説明する。
【００６３】
図６は、本発明の実施の形態に係る体毛切断装置１００体毛２００を切断する際に実行する処理手順を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、制御部５は、昇圧回路２、インバータ回路４、及び、リレー８を制御することで、リレー８の一端を第１接点８ａと接続されるように制御して、圧電素子１１へ正弦波電圧を出力させて圧電素子１１を駆動させる（ステップＳ１０１）。
【００６５】
次に、比較器１５は、電圧検出部１２が検出した検出値である電圧の波形と、電流検出部１３が検出した検出値である電圧の波形から位相差を算出し、算出した位相差と記憶部１４に記憶されている位相差の比較値（第１比較値）とを比較し、単位時間当たりに位相差が第１検出回数以上第１比較値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００６６】
比較器１５は、単位時間当たりに位相差が第１検出回数以上第１比較値を超えなかったと判定した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。
【００６７】
一方、制御部５は、単位時間当たりに位相差が第１検出回数以上第１比較値を越えたと比較器１５が判定した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、リレー８の一端を第２接点８ｂと接続されるように制御して、圧電素子１１へ矩形波電圧を出力させて圧電素子１１を駆動させる（ステップＳ１０３）。
【００６８】
次に、制御部５は、昇圧回路２を駆動して、昇圧回路２から出力される電圧（駆動電圧）を昇圧させる（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、制御部５は、例えば、昇圧回路２を駆動して、昇圧回路２から出力される駆動電圧を１０Ｖから２０Ｖに昇圧させる。
【００６９】
次に、比較器１５は、電圧検出部１２が検出したで電圧値と、記憶部１４に記憶されている電圧値の比較値（第２比較値）とを比較し、単位時間当たりに電圧値が第２検出回数以上第２比較値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００７０】
比較器１５は、単位時間当たりに電圧値が第２検出回数以上第２比較値を越えたと判定した場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０５の判定を繰り返す。
【００７１】
一方、制御部５は、比較器１５が単位時間当たりに電圧値が第２検出回数以上第２比較値を越えたと判定した場合（ステップＳ１０５でＮｏ）、昇圧回路２を駆動して、駆動電圧を降圧させる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、例えば、制御部５は、昇圧回路２を駆動して、昇圧回路２から出力される駆動電圧を２０Ｖから１０Ｖに降圧させる。
【００７２】
次に、制御部５は、ステップＳ１０１に戻り、リレー８の一端を第１接点８ａと接続されるように制御して、圧電素子１１へ正弦波電圧を出力させる。
【００７３】
なお、図６に示す処理手順はあくまで一例であり、ステップの順序は、これに限定されない。例えば、ステップＳ１０３とステップＳ１０４とは、同時に実行されてもよいし、順序を入れ替えて実行されてもよい。また、例えば、体毛切断装置１００は、正弦波電圧で圧電素子１１を駆動させ始めたが、矩形波電圧で圧電素子１１を駆動させ始めてもよい。
【００７４】
図７Ａは、本発明の実施の形態に係る比較器１５が検出部２０から出力される電圧の波形及び電流の波形の一例を示す模式図である。なお、図７Ａには、電圧の波形及び電流の波形について説明するために、電圧の大きさ及び電流の大きさを揃えて図示している。
【００７５】
比較器１５は、例えば、図７Ａに示すような電圧の波形を電圧検出部１２から取得し、且つ、図７Ａに示すような電流の波形を電流検出部１３から取得して、位相差φを算出する。比較器１５は、１周期ごとに位相差φを算出してもよいし、２周期ごと、又は、３周期ごと等、所定の周期ごとに位相差φを算出してもよい。
【００７６】
図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る比較器１５が算出した位相差φの時間に対する変動を示す模式図である。
【００７７】
比較器１５は、時刻ｔ１に、位相差φが第１比較値ｔｈ２を上回ったと判定したとする。また、比較器１５は、時刻ｔ２に、位相差φが第１比較値ｔｈ１を下回ったと判定したとする。このように、比較器１５は、単位時間当たりに、検出部２０で検出された位相差φが第１比較値ｔｈ１を上回った、又は、第１比較値ｔｈ２を下回った回数（つまり、位相差φが第１比較値ｔｈ１又は第１比較値ｔｈ２を越えた回数）をカウントする。制御部５は、比較器１５がカウントした回数が予め定められた第１検出回数を越えたと判定した場合、リレー８を制御して、圧電素子１１に矩形波電圧を印加するように制御する。
【００７８】
図８は、本発明の実施の形態に係る検出部２０から出力された電圧値の時間に対する変動を示す模式図である。
【００７９】
比較器１５は、時刻ｔ３に、電圧値が第２比較値ｔｈ４を上回ったと判定したとする。また、比較器１５は、時刻ｔ４に、電圧値が第２比較値ｔｈ３を下回ったと判定したとする。このように、比較器１５は、単位時間当たりに、検出部２０で検出された電圧値が第２比較値ｔｈ４を上回った、又は、第２比較値ｔｈ３を下回った回数（つまり、電圧値が第２比較値ｔｈ３又は第２比較値ｔｈ４を越えた回数）をカウントする。制御部５は、比較器１５がカウントした回数が予め定められた第２検出回数を越えなかったと判定した場合、リレー８を制御して、圧電素子１１に正弦波電圧を印加するように制御する。
【００８０】
［効果等］
以上のように、本実施の形態に係る体毛切断装置１００は、矩形波電圧及び正弦波電圧の一方を選択的に出力する出力部３０と、出力部３０と接続され、出力部３０から出力された矩形波電圧及び正弦波電圧の一方が印加されることで体毛を切断する内刃１７０を連動させる圧電素子１１と、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える制御部５と、を備える。
【００８１】
圧電素子１１の駆動に矩形波電圧を用いることで、圧電素子１１に負荷が加わっている状態といない状態とで、電圧検出部１２が検出する電圧値に違いを生じさせやすい。これにより、圧電素子１１に負荷が加わった場合に生じる圧電素子１１の動作の所望の動作からのズレが精度良く検出され得る。そのため、圧電素子１１の駆動に矩形波電圧を用いることで、圧電素子１１の動作の安定性を向上させることができる。また、圧電素子１１の駆動に正弦波電圧を用いることで、圧電素子１１の駆動に矩形波電圧を用いる場合と比較して、同じ最大電圧値を圧電素子１１に印加させるとき、正弦波電圧を用いる方が、例えば、昇圧回路２に昇圧させる電圧が小さくてすむ。そのため、圧電素子１１の駆動に正弦波電圧を用いることで、矩形波電圧と比較して、消費電力が低減され得る。体毛切断装置１００は、例えば、圧電素子１１に加わる負荷が大きいと想定される場合には、矩形波電圧を用いて圧電素子１１を駆動させることで高速に圧電素子１１の駆動を所望の動作に追従させて、圧電素子１１に加わる負荷が小さいと想定される場合には、正弦波電圧を用いて圧電素子１１を駆動させることで消費電力を低減させる。これにより、体毛切断装置１００によれば、消費電力を低減し、且つ、圧電素子１１の動作の安定性を向上させることができる。
【００８２】
例えば、体毛切断装置１００は、さらに、圧電素子１１に印加されている電圧値、及び、圧電素子１１に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差φの少なくとも一方を検出値として検出する検出部２０を備える。制御部５は、例えば、検出部２０が検出した検出値に基づいて、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える。
【００８３】
このような構成によれば、制御部５は、検出部２０の検出結果に基づいて、圧電素子１１に加わっている負荷の程度に応じて、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替えることができる。そのため、このような構成によれば、体毛切断装置１００は、好適なタイミングで圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替えることができる。
【００８４】
また、例えば、出力部３０は、矩形波電圧を出力するインバータ回路４と、インバータ回路４に一端が接続され、第１接点８ａ及び第１接点８ａとは異なり圧電素子１１と接続される第２接点８ｂの一方に他端が接続されるリレー８と、第１接点８ａに接続され、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して圧電素子１１へ出力するフィルタ回路１０と、を有する。また、例えば、体毛切断装置１００は、さらに、検出部２０で検出された検出値と予め定められた比較値とを比較する比較器１５と、を備える。例えば、制御部５は、比較器１５での比較結果に基づいて、リレー８の第１接点８ａと第２接点８ｂとの接続を切り替えることで、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える。
【００８５】
このような構成によれば、制御部５は、リレー８の接続を切り替えるだけで、簡便に圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替えることができる。そのため、このような構成によれば、簡便な構成で、消費電力を低減し、且つ、圧電素子１１の動作の安定性を向上させることができる。
【００８６】
また、例えば、リレー８が第１接点８ａに接続した状態で、検出部２０が検出した位相差φが、予め定められた第１比較値を単位時間当たりに越える回数が第１検出回数以上であると比較器１５が判定した場合、制御部５は、リレー８の接続を第１接点８ａから第２接点８ｂに切り替える。
【００８７】
このような構成によれば、制御部５は、圧電素子１１に加わる負荷が大きい場合に、矩形波電圧を用いて圧電素子１１を駆動させることで高速に圧電素子１１の駆動を所望の動作に追従させることができる。
【００８８】
また、例えば、リレー８が第２接点８ｂに接続した状態で、検出部２０が検出した電圧値が、予め定められた第２比較値を単位時間当たりに越える回数が第２検出回数以下であると比較器１５が判定した場合、制御部５は、リレー８の接続を第２接点８ｂから第１接点８ａに切り替える。
【００８９】
このような構成によれば、制御部５は、圧電素子１１に加わる負荷が小さい場合に、正弦波電圧を用いて圧電素子１１を駆動させることで、消費電力を低減できる。
【００９０】
また、例えば、体毛切断装置１００、さらに、ユーザの操作を受け付ける操作部５００を備える。例えば、制御部５は、操作部５００が受け付けたユーザからの指示に基づいて、出力部３０に出力させる電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで切り替える。
【００９１】
このような構成によれば、ユーザが所望のタイミングで、圧電素子１１に印加する電圧を、矩形波電圧と正弦波電圧とで選択的に切り替えることができる。そのため、このような構成によれば、ユーザの所望のタイミングで、消費電力を低減する、又は、圧電素子１１の動作の安定性を向上させることを選択できる。
【００９２】
また、本実施の形態に係る駆動制御装置３００は、矩形波電圧を出力するインバータ回路４と、インバータ回路４に一端が接続され、第１接点８ａ及び第１接点８ａとは異なる第２接点８ｂの一方に他端が接続されるリレー８と、第１接点８ａに接続され、入力された矩形波電圧を正弦波電圧に変換して出力するフィルタ回路１０と、フィルタ回路１０の出力側及び第２接点８ｂに接続される圧電素子１１と、圧電素子１１に印加されている電圧値、及び、圧電素子１１に印加されている電流の波形と電圧の波形との位相差φの少なくとも一方を検出値として検出する検出部２０と、検出部２０で検出された検出値と予め定められた比較値とを比較する比較器１５と、比較器１５での判定結果に基づいて、リレー８の第１接点８ａと第２接点８ｂとの接続を切り替える制御部５と、を備える。
【００９３】
このような構成によれば、駆動制御装置３００は、上記体毛切断装置１００による効果と同様に、消費電力を低減し、且つ、圧電素子１１の動作の安定性を向上させることができる。
【００９４】
本実施の形態においては、駆動制御装置３００は、内刃１７０を駆動させるための制御装置として機能する。それ以外にも、駆動制御装置３００は、例えば、圧電素子１１で刃を駆動させることで芝等の草を刈る芝刈り機の制御装置、又は、電動歯ブラシの制御装置等として用いられてもよい。
【００９５】
（その他の実施の形態）
以上、本実施の形態に係る体毛切断装置等について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００９６】
上記実施の形態において、比較値（第１比較値ｔｈ１、ｔｈ２及び第２比較値ｔｈ３、ｔｈ４）は、予め任意に定められるとした。比較値は、ユーザにより予め記憶部１４に記憶されてもよいし、比較器１５が、圧電素子１１に負荷が加わっていない状態で圧電素子１１を駆動させて比較値を決定し、決定した比較値を記憶部１４に記憶させてもよい。
【００９７】
まず、比較器１５は、例えば、圧電素子１１に負荷が加わる前に圧電素子１１を矩形波電圧で駆動することで、負荷が圧電素子１１に加わっていない状態において検出部２０が検出した電圧値及び位相差をそれぞれ第１比較値及び第２比較値として決定し、記憶部１４に記憶させる。また、比較器１５は、例えば、決定した第１比較値及び第２比較値の±１０％〜２０％の値を、第１比較値ｔｈ１、ｔｈ２、及び、第２比較値ｔｈ３、ｔｈ４として決定し、記憶部１４に記憶させる。比較器８は、例えば、圧電素子１１に負荷が加わっていない状態で検出部２０が検出した電圧値の最大値が２０Ｖである場合、第１比較値として、第１比較値ｔｈ１を１８Ｖとして決定し、第１比較値ｔｈ２を２２Ｖとして決定して、記憶部１４に記憶させてもよい。比較器１５は、第２比較値ｔｈ３、ｔｈ４に関しても同様に決定してもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態において、制御部５、比較器１５等の構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、或いは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【００９９】
また、制御部５、比較器１５等の構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
【０１００】
１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等が含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又は、ＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）も同じ目的で使うことができる。
【０１０１】
また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１０２】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、圧電素子を用いた民生分野、産業分野等のあらゆる商品に適用可能である。例えば、本発明に係る体毛切断装置は、体毛を切断する電動バリカン、電気カミソリ等に利用可能である。また、例えば、本発明に係る駆動制御装置は、電動バリカン、電気カミソリ、芝刈り機、電動歯ブラシ等の制御装置として利用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  直流電源
２  昇圧回路
３  第１のコンデンサ
４  インバータ回路
５  制御部
６  抵抗素子
７  第２のコンデンサ
８  リレー
８ａ  第１接点
８ｂ  第２接点
１０  フィルタ回路
１１  圧電素子
１２  電圧検出部
１３  電流検出部
１４  記憶部
１５  比較器
２０  検出部
３０  出力部
１００  体毛切断装置
１１０  本体
１２０  把持部
１３０  電源スイッチ
１４０  表示部
１５０  ヘッド部
１６０  外刃
１６１  刃孔
１７０  内刃（刃）
２００  体毛
２１０  肌面
３００  駆動制御装置
５００  操作部
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４  時刻
ｔｈ１、ｔｈ２  第１比較値（比較値）
ｔｈ３、ｔｈ４  第２比較値（比較値）
【図１】
2020014724.tif 000003
【図２】
2020014724.tif 000004
【図３】
2020014724.tif 000005
【図４Ａ】
2020014724.tif 000006
【図４Ｂ】
2020014724.tif 000007
【図５Ａ】
2020014724.tif 000008
【図５Ｂ】
2020014724.tif 000009
【図６】
2020014724.tif 000010
【図７Ａ】
2020014724.tif 000011
【図７Ｂ】
2020014724.tif 000012
【図８】
2020014724.tif 000013