(57)【要約】  電動クリーニングケア用具と、当該用具に用いられる圧力アラーム方法及び装置であって、当該用具のトランスジューサ弾性部材（２２２，２２３）は曲げひずみ特性で共振運動に加入されて駆動軸の縦方向軸線（Ｌ２）の左右両側に対称に分布され、その曲げ断面係数と長さがほぼ等しく、たわみ幅の値がほぼ等しくてたわみ方向が反対であり、クリーニング素子の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度が０°-６０°であり、駆動コイル（２１４）における交番電流の周波数はｆ０ｍａｘ-ｎに等しい固定値であり、ｎが-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）から０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）の範囲におけるある固定値であり、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイル（２１４）の電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイル（２１４）の電流の周波数であり、当該ケア用具の機械的効率をさらに高くさせ、構造が簡単で、コストが低くなるようにさせる。  【選択図】図３
2020501649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリップハウジング（１０５）を有するグリップを含み、グリップハウジング（１０５）の内部に、クリーニングケア用具の各部に電力を提供するための電源部分と、クリーニングケア用具のオンまたはオフ及び各種の作業モードを制御するための制御部分と、クリーニングケア用具の運転をオンまたはオフにするためのトリガー部分と、入力される電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力する駆動器（１１０）とが装備され、当該駆動器（１１０）はトランスジューサと、駆動コイル（２１４）と、前記駆動コイル（２１４）の中に設けられる駆動コイル鉄芯（２１５）とを含み、駆動コイル（２１４）に交番電流を入れると、トランスジューサに分布される永久磁石（２１６、２１７、２１８、２１９）は電磁力の反力を受けて交番電流の周波数でトランスジューサを駆動して往復回転運動を行い、トランスジューサの駆動軸（１１１）に取り付けられたクリーニング素子（３）を駆動して往復回転運動し、前記トランスジューサは少なくとも２つのトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）を含み、それらは曲げひずみ特性で共振運動に加入されて駆動軸の縦方向軸線（Ｌ２）の左右両側に対称に分布され、左右側のトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）の角度が１８０°であり、その曲げ断面係数と長さがほぼ等しく、よって、左側のトランスジューサ弾性部材（２２２）と右側のトランスジューサ弾性部材（２２３）とのたわみ幅の値をほぼ等しくさせてたわみ方向を反対させ、前記クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度が０°-６０°であり、前記駆動コイル（２１４）における交番電流の周波数はｆ０ｍａｘ-ｎに等しい固定値であり、ｎが-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）から０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）の範囲におけるある固定値であり、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗（Ｒ２５）における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗（Ｒ２５）における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数である、電動クリーニングケア用具。
【請求項２】
前記左右側のトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）の曲げ断面係数と長さの数値の差が１０％より小さく、よって、左側のトランスジューサ弾性部材（２２２）のたわみと右側のトランスジューサ弾性部材（２２３）のたわみとの幅の値の差を１０％より小さくさせる、請求項１に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項３】
前記クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度は０°≦角度≦３０°である、請求項１に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項４】
前記クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度は０°である、請求項３に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項５】
前記左右側のトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）がトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向に沿う厚さは当該左右側のトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）が駆動軸の縦方向軸線（Ｌ２）にほぼ平行となる方向に沿う幅の１／１０より小さい、請求項１に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項６】
駆動力の大きさと作用ポイントが同じ場合に、方向が駆動軸の縦方向軸線（Ｌ２）にほぼ平行となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）に位置する力によって形成されるトランスジューサ弾性部材のたわみをξ１とし、方向が駆動軸の縦方向軸線（Ｌ２）にほぼ垂直となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）に垂直となる力によって形成されるトランスジューサ弾性部材のたわみをξ２とすると、ξ１がξ２の約１／１０００である、請求項１に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項７】
-０．１（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）である、請求項１に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項８】
０≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）である、請求項１または７に記載の電動クリーニングケア用具。
【請求項９】
１）クリーニングケア用具における左右側のトランスジューサ弾性部材（２２２、２２３）の曲げ断面係数と長さをほぼ等しく選択し、左側のトランスジューサ弾性部材（２２２）のたわみと右側のトランスジューサ弾性部材（２２３）のたわみの幅の値をほぼ等しくさせてたわみ方向を反対させ、クリーニングケア素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度を０°-６０°に調節するステップと、
２）クリーニングケア用具が共振周波数範囲内における異なる周波数に対応する、駆動コイル（２１４）と直列される電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧（ＵＬＲ２５）を検出するステップと、 
３）ステップ２）で記録した異なる周波数の時の電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧（ＵＬＲ25）から、電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数（ｆ０ｍａｘ）と、電流検出抵抗（Ｒ２５）における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数（ｆ０ｍｉｎ）とを選択して記録するステップと、
４）ｆ0ｍａｘ-ｎを設置してプログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）のプログラムに記憶し、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイル（２１４）に流れる電流の固定周波数（ｆ０）とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であるステップと、
５）アラーム負荷での電源電圧の平均値（ＵＬ源）と電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧（ＵＬＲ２５）をプログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）のプログラムに予め記憶するステップと、 
６）電動クリーニングケア用具が作業する時に、現在の負荷に対応する電流検出抵抗（Ｒ25）における電圧値（ＵＮＲ２５）及び現在の電源電圧値（ＵＮ源）を採集するステップと、 
７）前記現在の負荷に対応する電流検出抵抗（Ｒ25）における電圧値（ＵＮＲ２５）とプログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）に予め記憶されたアラーム負荷での電源電圧の平均値（ＵＬ源）を比較し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームするステップと、を含む、請求項１−８のいずれかに記載の電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法。
【請求項１０】
前記圧力アラーム方法は音声および／または灯光および／または機械式振動モードを採用する、請求項９に記載の圧力アラーム方法。
【請求項１１】
前記クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度の調節は、トランスジューサの固有周波数（ｆ固）を、負荷がクリーニング素子（３）に作用する力の増加につれて大きくするように、当該角度を調節することを含む、請求項９に記載の圧力アラーム方法。
【請求項１２】
クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度が小さいほど、トランスジューサ固有周波数（ｆ固）が、負荷のクリーニング素子（３）に作用する力の増加につれて変化する速さが大きくなり、クリーニング素子（３）の縦方向軸線（Ｌ１）とトランスジューサ弾性部材の平面（Ｍ）の法線方向との角度が大きいほど、トランスジューサ固有周波数（ｆ固）が、負荷のクリーニング素子（３）に作用する力の増加につれて変化する速さが小さくなるように、トランスジューサの固有周波数（ｆ固）が、負荷のクリーニング素子（３）に作用する力の増加につれて変化する速さを制御するステップをさらに含む、請求項９に記載の圧力アラーム方法。
【請求項１３】
トランスジューサと駆動力を共振させる負荷の値は、ｎの数値を選択することによって選択され、ｎの値が小さいほど、対応するトランスジューサと駆動力を共振させる負荷の値が大きくなる、請求項９に記載の圧力アラーム方法。
【請求項１４】
検出と採集とアラーム回路およびアラーム部品を含み、前記回路は電源と、プログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）と、トランジスタによって構成された、電源と駆動コイル（２１４）とを接続するためのＨブリッジ回路とを含み、前記プログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）のプログラムには、ｆ０ｍａｘ-ｎが記憶され、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイル（２１４）に流れる電流の固定周波数（ｆ０）とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗（Ｒ25）における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、それに、アラーム負荷での電源電圧の平均値（ＵＬ源）と電流検出抵抗（Ｒ２５）における平均電圧（ＵＬＲ２５）が予め記憶され、当該プログラマブルマイクロチッププロセッサ（ＩＣ）はＨブリッジ回路を駆動するように固定周波数がｆ０である矩形波を出力し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ25＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームする、請求項９-１３のいずれかに記載の方法を実現する圧力アラーム装置。
【請求項１５】
前記アラーム部品はブザーデバイスおよび／または発光デバイスおよび／または機械式振動デバイスである、請求項１４に記載の圧力アラーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動クリーニングケア用具に関し、更に当該用具に用いられる圧力アラーム方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動クリーニングケア用具（以下はクリーニングケア用具と略称）において、所望の高効率で操作を行うために、よく共振駆動システムでクリーニング素子を駆動して回転運動をする。本出願者の別の特許出願ＰＣＴ/ＣＮ２０１５/０７１６９６に記載のように、クリーニングケア用具は、グリップハウジングを有するグリップを含み、グリップハウジングの内部に、クリーニングケア用具の各部に電力を提供するための電源部分と、クリーニングケア用具の各種の作業モード及び当該クリーニングケア用具のオンまたはオフを制御するための制御部分と、前記クリーニングケア用具の運転をオンまたはオフにするためのトリガー部分と、入力される電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力する駆動器とが装備される。前記駆動器は、トランスジューサと、駆動コイルと、前記駆動コイルの中に設けられる駆動コイル鉄芯とを含む。駆動コイルに交番電流ｉを入れると、トランスジューサに分布される永久磁石は電磁力の反力を受けて交番電流の周波数でトランスジューサを駆動して往復回転運動を行い、トランスジューサの駆動軸に取り付けられたクリーニング素子キャリアとクリーニングキャリアに分布されるクリーニング素子を駆動して往復回転運動をし、クリーニング動作を実現する。前記構造において、トランスジューサと、クリーニング素子キャリアと、クリーニング素子とは固有周波数ｆ固を有し、駆動コイルにおける電流は駆動周波数ｆ0を有し、ｆ固とｆ0は非常に近く、通常０．８５ｆ0＜ｆ固＜１．０５ｆ0を満すようにし、駆動コイルとトランスジューサとの間の電磁力は、トランスジューサとクリーニング素子キャリアとクリーニング素子とを共振状態にさせることができ、よって、より高い機械効率を得る。
【０００３】
特許出願公告番号がＣＮ１０１３４６１０６Ｂの発明特許は、パーソナルケア用具にも用いられる使用電流値の自発適応駆動システムを開示し、用具の耐用年数期間中に、用具が実際に使用される際に、固定子電流を連続測定して正規化し、操作周波数と共振周波数との間に所望のマッチングを発生するように、小さい範囲内に操作周波数を調節し、最適な操作周波数を得る。つまり、その使用過程において、一定的な周波数範囲における駆動周波数の値を可変に選択することができ、用具の耐用年数期間中に高効率を保つ。明細書「００３１」、「００３２」段落に記載のように、図３の図示には、複数の負荷（グループ５０として示す）に対する幅と操作周波数の曲線と、それらの同じ負荷（グループ５２として示す）に対する平均固定子電流と周波数の曲線とが含くまれる。当該特定の場合に、負荷の範囲は０−２５０グラムで、２５グラムを単位でインクリメントされる。幅と周波数の場合に、負荷が掛からない状態は最大のスイング幅を有するライン５４で、２５０グラムの満負荷を表す別の極端のラインは最小のスイング幅を有するライン５８である。平均固定子電流と周波数の値について、ライン６０は２つの方向のいずれにおいても最大のスイング幅を有するが、２つの方向のいずれにおいても最小のスイング幅を有するライン６２は、２５０グラムの最大負荷に対する、周波数による電流変化を表す。負荷が掛かるラインと負荷が掛からないライン（幅と電流両方）の間の複数の負荷ラインは最小と最大の負荷の間に位置するとともに、複数の異なる負荷を表す。図３における直線６６は１１°の幅を有する平均負荷曲線を表し、各黒点は０−２５０グラムの間にあって２５グラムを単位でインクリメントされる複数の負荷の値の箇所で生成される１１°の幅の操作周波数を表す。
【０００４】
そのため、直線６６からわかるように、負荷の増加は、最大幅に対応する周波数を、周波数が小さくなる値の方向に向かってオフセットさせる。例えば、グループ５４と直線６６との交差点は負荷が掛からない状態における最大振幅ポイントを表す。グループ５８と直線６６との交差点は２５０グラムの満負荷の状態における最大振幅ポイントを表す。グループ５４と直線６６との交差点に対応する操作周波数は、グループ５８と直線６６との交差点に対応する操作周波数より大きい。
【０００５】
出願公開番号がＣＮ１０４８８３９９７Ａの発明特許出願において、圧力センサーを有する電動歯ブラシであって、力の直接な測定によって前記歯ブラシの刷毛がユーザの歯に掛ける圧力を確定するシステムと、力のアクティブな測定によって前記歯ブラシの刷毛がユーザの歯に掛ける圧力を確定するシステムと、前記力の直接な測定と前記力のアクティブな測定によって確定した圧力に応答して、過度な刷毛の力の圧力を指示した予め設定量を調整する処理システムと、を含む電動歯ブラシが開示された。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は特許出願ＰＣＴ/ＣＮ２０１５/０７１６９６に対する改善である。本発明は、コストが低く、性能が信頼でき、機能が完備される電動クリーニングケア用具を提供することを目的とする。本発明は、前記電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法を提供することをもう１つの目的とする。本発明は、前記電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム装置を提供することをさらに１つの目的とする。
【０００７】
本発明に係る電動クリーニングケア用具は、グリップハウジングを有するグリップを含み、グリップハウジングの内部に、クリーニングケア用具の各部に電力を提供するための電源部分と、クリーニングケア用具のオンまたはオフ及び各種の作業モードを制御するための制御部分と、クリーニングケア用具の運転をオンまたはオフにするためのトリガー部分と、入力される電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力する駆動器とが装備され、駆動器はトランスジューサと、駆動コイルと、前記駆動コイルの中に設けられる駆動コイル鉄芯とを含み、駆動コイルに交番電流を入れると、トランスジューサに分布される永久磁石は電磁力の反力を受けて交番電流の周波数でトランスジューサを駆動して往復回転運動を行い、トランスジューサの駆動軸に取り付けられたクリーニング素子を駆動して往復回転運動をする。トランスジューサは少なくとも２つのトランスジューサ弾性部材を含み、それらは曲げひずみ特性で共振運動に加入されて駆動軸の縦方向軸線の左右両側に対称に分布され、左右側のトランスジューサ弾性部材の角度が１８０°であり、その曲げ断面係数と長さがほぼ等しく、よって、左側のトランスジューサ弾性部材と右側のトランスジューサ弾性部材とのたわみ幅の値をほぼ等しくさせてたわみ方向を反対させる。クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度は０°-６０°である。駆動コイルにおける交番電流の周波数はｆ０ｍａｘ-ｎに等しい固定値であり、ｎが-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）から０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）の範囲におけるある固定値であり、但し、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数である。
【０００８】
左右側のトランスジューサ弾性部材の曲げ断面係数と長さの数値の差が１０％より小さく、よって、左側のトランスジューサ弾性部材のたわみと右側のトランスジューサ弾性部材のたわみとの幅の値の差を１０％より小さくさせる。
【０００９】
クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度は０°≦角度≦３０°であってもよく、好ましくは、この角度は０°である。
【００１０】
左右側のトランスジューサ弾性部材がトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向に沿う厚さは当該左右側のトランスジューサ弾性部材が駆動軸の縦方向軸線にほぼ平行となる方向に沿う幅の１／１０より小さい。
【００１１】
駆動力の大きさと作用ポイントが同じ場合に、方向が駆動軸の縦方向軸線にほぼ平行となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面に位置する力によって形成されるトランスジューサ弾性部材のたわみをξ１とし、方向が駆動軸の縦方向軸線にほぼ垂直となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面に垂直となる力によって形成されるトランスジューサ弾性部材のたわみをξ２とすると、ξ１がξ２の約１／１０００である。
【００１２】
本発明に係る前記電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法は、
１）前記クリーニングケア用具における左右側のトランスジューサ弾性部材の曲げ断面係数と長さをほぼ等しく選択し、左右両側のトランスジューサ弾性部材のたわみの幅の値をほぼ等しくさせてたわみ方向を反対させ、クリーニングケア素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度を０°-６０°に調節するステップと、
２）前記クリーニングケア用具が共振周波数範囲内における異なる周波数に対応する、駆動コイルと直列される電流検出抵抗における平均電圧を検出するステップと、
３）ステップ２）で記録した異なる周波数の時の電流検出抵抗における平均電圧から、電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数ｆ０ｍａｘと、電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数ｆ０ｍｉｎとを選択して記録するステップと、
４）ｆ０ｍａｘ-ｎを設置して前記ＩＣのプログラムに記憶し、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイルに流れる電流の固定周波数ｆ０とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であるステップと、
５）アラーム負荷での電源電圧の平均値と電流検出抵抗における平均電圧をプログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣのプログラムに予め記憶するステップと、
６）前記電動クリーニングケア用具が作業する時に、現在の負荷に対応する電流検出抵抗における電圧値ＵＮＲ２５及び現在の電源電圧値ＵＮ源を採集するステップと、
７）前記現在の負荷に対応する電流検出抵抗における電圧値ＵＮＲ２５とプログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣに予め記憶されたアラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源を比較し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームするステップと、を含む。
【００１３】
圧力アラーム方式は音声および／または灯光および／または機械式振動モードを採用してもよい。
【００１４】
クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度の調節は、トランスジューサの固有周波数ｆ固を、負荷がクリーニング素子に作用する力の増加につれて大きくするように、当該角度を調節することを含んでもよい。
【００１５】
前記圧力アラーム方法は、クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度が小さいほど、トランスジューサ固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて変化する速さが大きくなり、クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度が大きいほど、トランスジューサ固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて変化する速さが小さくなるように、トランスジューサの固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて変化する速さを制御するステップをさらに含む。
【００１６】
トランスジューサと駆動力を共振させる負荷の値は、ｎの数値を選択することによって選択可能であり、ｎの値が小さいほど、対応するトランスジューサと駆動力を共振させる負荷の値が大きくなる。
【００１７】
本発明に係る前記方法を実現する圧力アラーム装置は、検出と採集とアラーム回路およびアラーム部品を含み、前記回路は電源と、プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣと、トランジスタによって構成された、電源と駆動コイルとを接続するためのＨブリッジ回路とを含み、前記プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣのプログラムには、ｆ０ｍａｘ-ｎが記憶され、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイルに流れる電流の固定周波数ｆ０とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、それに、アラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源と電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５が予め記憶され、当該プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣはＨブリッジ回路を駆動するように固定周波数がｆ０である矩形波を出力し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームする。
【００１８】
前記アラーム部品はブザーデバイスおよび／または発光デバイスおよび／または機械式振動デバイスであってもよい。
【００１９】
本発明は負荷の増加につれてトランスジューサの固有周波数ｆ固が大きくなるという概念を創造的に導入し、負荷が大きくなる状態において、トランスジューサの固有周波数ｆ固を全体的に大きくし、トランスジューサの共振領域の全体を周波数が大きい値の方向へオフセットさせる。それに、クリーニング素子３において負荷の圧力の方向がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に垂直となる時に、負荷がトランスジューサの固有周波数ｆ固に与える影響は無視してもよい。クリーニング素子の縦方向軸線とトランスジューサ弾性部材の平面の法線方向との角度を合理的に調節することによって、トランスジューサ弾性部材の固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて大きくなって、且つトランスジューサ弾性部材の固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて変化する速さを制御することができ、それに、この固定の駆動周波数が設定されると、クリーニングケア用具の作業期間に当該駆動周波数が変更されず、クリーニング素子の振幅を小から大にさせながら、駆動コイルの電流値を高から低へ単調に減少させ、よって、合理的な負荷において、前記パーソナル電動クリーニングケア用具がさらに高い機械的効率と、さらに小さい作業電流と、更に小さいエネルギー消費と、最大なクリーニング素子の振幅と、最高なクリーニング効果とを得ることを保証するだけでなく、負荷が合理的な値を超えた後に、振幅を低減して歯茎を保護し、それに、構造が簡単で、コストも低い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明に係る電動クリーニングケア用具の局部断面側面模式図である。
【図２】図２は図１に示すクリーニングケア用具の駆動器の模式図である。
【図３】図３は実験によって得た本発明に係るクリーニングケア用具が異なる負荷での電流と駆動周波数の関係の曲線および振幅と駆動周波数の関係の曲線を示す。
【図４】図４は実験によって得た本発明に係るクリーニングケア用具が異なる駆動周波数での電流と負荷の関係の曲線を示す。
【図５】図５は実験によって得た本発明に係るクリーニングケア用具が異なる駆動周波数での振幅と負荷の関係の曲線を示す。
【図６】図６は本発明に係る前記電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法のフロー図である。
【図７】図7は本発明に係る圧力アラーム装置の回路部分の原理図である。
【符号の説明】
【００２１】
Ｑ２１-Ｑ２４  トランジスタ
ＩＣ  プログラマブルマイクロチッププロセッサ
Ｉ／Ｏ  ＩＣの異なる入力／出力インターフェース
Ｌ  駆動コイルのインダクタンス
Ｒ２１-Ｒ２４  抵抗
Ｒ２５  電流検出抵抗
ＵＲ２５  電流検出抵抗Ｒ２５における電圧
ｆ０  駆動周波数
ｆ固０  無負荷時の共振システムの固有周波数
ｆ固１  １番目の負荷時の共振システムの固有周波数
ｆ固２  ２番目の負荷時の共振システムの固有周波数
ｆ固３  ３番目の負荷時の共振システムの固有周波数
Ｉ０  無負荷時の駆動コイルの平均電流
Ｉ１  １番目の負荷時の駆動コイルの電流で、本発明において当該負荷は１５０グラムの質量で表される重力負荷に相当
Ｉ２  ２番目の負荷時の駆動コイルの電流で、本発明において当該負荷は３００グラムの質量で表される重力負荷に相当
Ｉ３  ３番目の負荷時の駆動コイルの電流で、本発明において当該負荷は４００グラムの質量で表される重力負荷に相当
Ａ０  無負荷時のクリーニング素子の振幅
Ａ１  １番目の負荷の時のクリーニング素子の振幅
Ａ２  ２番目の負荷の時のクリーニング素子の振幅
Ａ３  ３番目の負荷の時のクリーニング素子の振幅
ｆ０ｍａｘ  無負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最大値になるのに対応する駆動周波数
ｆ０ｍｉｎ  無負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最小値になるのに対応する駆動周波数
ｆ１ｍａｘ  １番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最大値になるのに対応する駆動周波数
ｆ１ｍｉｎ  １番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最小値になるのに対応する駆動周波数
ｆ２ｍａｘ  ２番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最大値になるのに対応する駆動周波数
ｆ２ｍｉｎ  ２番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最小値になるのに対応する駆動周波数
ｆ３ｍａｘ  ３番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最大値になるのに対応する駆動周波数
ｆ３ｍｉｎ  ３番目の負荷時に共振領域において駆動コイルの電流が最小値になるのに対応する駆動周波数
Ｌ１  クリーニング素子の縦方向軸線
Ｌ２  駆動軸の縦方向軸線
Ｍ  トランスジューサ弾性部材の平面で、当該平面はトランスジューサ弾性部材に位置して、トランスジューサ弾性部材固定具とトランスジューサの伝動アームとに同時に接続される平面
２  駆動軸
３  クリーニング素子
１０３  シール
１０４  スイッチボタン
１０５  グリップハウジング
１０６  スイッチ
１０７  制御回路基板
１０８  充電コイル
１０９  充電電池
１１０  駆動器
１１１  駆動軸
１１２  駆動器の左側のフレーム
１２７  締付ネジ
２１４  駆動コイル
２１５  駆動コイル鉄芯
２１６  トランスジューサ上部の左側の永久磁石
２１７  トランスジューサ下部の左側の永久磁石
２１８  トランスジューサ下部の右側の永久磁石
２１９  トランスジューサ上部の右側の永久磁石
２２２  トランスジューサの左側のトランスジューサ弾性部材
２２３  トランスジューサの右側のトランスジューサ弾性部材
２２４  トランスジューサのトランスジューサ弾性部材固定具
２２５  駆動器の左側の伝動アーム
２２６  駆動器の右側の伝動アーム
２２７  トランスジューサ上部の左側の永久磁石フレーム
２２８  トランスジューサ下部の左側の永久磁石フレーム
２２９  トランスジューサ上部の右側の永久磁石フレーム
２３０  トランスジューサ下部の右側の永久磁石フレーム
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下で、電動歯ブラシを本発明に係る電動クリーニングケア用具の典型的な例とし、図面を結合して本発明の例示的な実施例をより詳しく説明する。以下で電動歯ブラシを例として説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。本発明は電動シェーバー、電動洗顔器、電動垢すり器などのような、個人に用いられる電動クリーニングケア用具にも適用される。
【００２３】
全ての図面において、類似される符号は似ている部品を表す。
【００２４】
説明をはっきりさせるために、本明細書において空間の相対位置を記述する言葉、例えば「上」、「下」、「左」、「右」、「横方向」などで、図面に示す１つの素子または特徴と別の素子（１つまたは複数）または特徴（１つまたは複数）との相互関係を簡単に説明する。但し、「上」と「下」はクリーニング素子の縦方向軸線に対するもので、クリーニング素子に近接する一端は「上」に定義され、「上」に反対される側（即ち、クリーニング素子に離れる一端）は「下」に定義され、「左」と「右」は駆動軸の縦方向軸線に対するもので、対応する図に面する際に、駆動軸の縦方向軸線に垂直となる方向に沿って駆動軸の縦方向軸線の左側は「左」に定義され、その右側は「右」に定義され、「横方向」は駆動軸の縦方向軸線に垂直となる方向を指す。
【００２５】
そのほか、本願に使用される「および／または」という言葉は、羅列された１つまたは複数の関連される言葉のいずれと全ての組み合わせを含む。
【００２６】
本発明に係る電動クリーニングケア用具の一例として、図１と図２に示す電動歯ブラシは、グリップハウジング１０５を有するグリップを含み、グリップハウジングの内部に、クリーニングケア用具の各部に電力を提供するための電源部分と、クリーニングケア用具の各種の作業モード及びクリーニングケア用具のオンまたはオフを制御するための制御部分と、クリーニングケア用具の運転をオンまたはオフにするためのトリガー部分と、入力される電気エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力する駆動器１１０とが装備される。駆動器１１０はトランスジューサと、駆動コイル２１４と、駆動コイル２１４の中に設置された駆動コイル鉄芯２１５と、当該駆動器１１０を支持するための駆動器の左側のフレーム１１２と駆動器の右側のフレーム（未図示）と、クリーニング素子キャリアとクリーニング素子キャリアに分布されたクリーニング素子（即ち刷毛）３とを含むクリーニングコンポーネントと、を含む。クリーニングコンポーネントは駆動軸１１１に取り外し可能に接続される。トランスジューサは、クリーニングコンポーネントに挿入される駆動軸１１１と、駆動器の左右側のフレームに締め付けられる少なくとも１つのトランスジューサ弾性部材固定具２２４と、駆動軸の縦方向軸線Ｌ２に対してそれぞれ左右両側に配置される少なくとも２つの上、下永久磁石２１６、２１７、２１８、２１９と、前記永久磁石２１６、２１７、２１８、２１９を固定接続するための対応する永久磁石フレーム２２７、２２８、２２９、２３０と、永久磁石フレーム２２７、２２８、２２９、２３０に固定接続されるとともに駆動軸１１１に固定接続される左右側のトランスジューサ伝動アーム２２５，２２６と、駆動軸の縦方向軸線Ｌ２の左右両側にそれぞれ設けられる少なくとも２つの左側のトランスジューサ弾性部材２２２と右側のトランスジューサ弾性部材２２３と、を含む。左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３の一端はそれぞれトランスジューサ弾性部材固定具２２４に固定接続され、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３の他端はそれぞれ対応するトランスジューサ伝動アーム２２５、２２６に固定接続される。左右側の永久磁石は互いに独立され、一側の永久磁石の駆動コイルに向かう方向における磁極の極性はＳ極またはＮ極で、他側の永久磁石の駆動コイルに向かう方向における磁極の極性は前記一側の永久磁石の磁極の極性と反対であり、左右側の永久磁石２１６、２１７、２１８、２１９は、そられの内部の磁力線の方向と駆動コイル鉄芯の縦方向軸線の方向との角度がそれぞれ４５°より大きくて１３５°より小さいように設置され、左右側の永久磁石２１６、２１７、２１８、２１９は、トランスジューサ弾性部材固定具２２４に対して移動可能である。駆動コイル２１４に周波数がｆ０である交番電流を入れると、左右側永久磁石２１６、２１７、２１８、２１９の運動方向は駆動コイル鉄芯の縦方向軸線の方向にほぼ平行となり、即ち両者の角度は１７０°より大きくて１９０°より小さいか、または-１０°より大きくて１０°より小さい。
【００２７】
本発明において、トランスジューサ弾性部材２２２、２２３は主に曲げひずみ特性で共振運動に加入される。一例として、トランスジューサは少なくとも２つのトランスジューサ弾性部材２２２と２２３を設置してもよく、それらは駆動軸の縦方向軸線Ｌ２の左右両側に対称に分布され、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２と２２３の角度が１８０°であり、左側のトランスジューサ弾性部材２２２と右側のトランスジューサ弾性部材２２３を、それらの曲げ断面係数と長さをほぼ等しくさせて、数値の差を１０％より小さくさせるように設置してもよく、よって、左側のトランスジューサ弾性部材２２２と右側のトランスジューサ弾性部材２２３とのたわみ幅の値をほぼ等しくさせて、幅の値の差を１０％より小さくさせて、たわみ方向を反対させる。また、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に沿う厚さは左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３が駆動軸の軸線Ｌ２にほぼ平行となる方向に沿う幅の１／１０より小さい。
【００２８】
前記のように、本発明の例示的な電動歯ブラシは、少なくとも２つのトランスジューサ弾性部材を含み、それらはそれぞれ左側のトランスジューサ弾性部材２２２と右側のトランスジューサ弾性部材２２３であり、弾性部材の材料の曲げひずみを利用して固有周波数ｆ固を有するトランスジューサを構成し、トランスジューサの固有周波数ｆ固が駆動周波数ｆ０に近似する時に、トランスジューサが駆動周波数のｆ０である作用力に作用されて、共振状態に入る。つまり、グリップハウジング１０５における駆動コイル２１４に周波数がｆ０である交番電流が流れると、駆動コイル２１４によって生成されてトランスジューサに作用される電磁力はトランスジューサを共振状態にさせる。
【００２９】
以下で本発明の例示的な電動歯ブラシが無負荷時に駆動コイル２１４における電流の大きさと電流の周波数の関係と、対応するクリーニング素子（即ち刷毛）３の振幅と駆動コイルの電流の周波数の関係を、をそれぞれ分析する。無負荷状態において、電動歯ブラシのクリーニング素子３には負荷なし（無負荷し）である。Ｉ０は無負荷時に駆動コイル２１４に流れる平均電流であり、無負荷時に電流検出抵抗Ｒ２５における平均電流とイコールする。つまり、Ｉ／Ｏ２５によって無負荷時に電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧を計測することによって、無負荷時に電流検出抵抗Ｒ２５における平均電流を算出することができ、即ちＩ／Ｏ２５によって無負荷時の駆動コイル２１４の平均電流を計測することができる。
【００３０】
図１、図２に示すように、クリーニング素子（刷毛）３の縦方向軸線Ｌ１は左右側のトランスジューサ弾性部品の平面Ｍにほぼ垂直となる。ここで、「ほぼ」とは、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１と左右側のトランスジューサ弾性部品の平面Ｍとの角度の誤差が１５°より小さいと考えてもよい。電動歯ブラシの駆動コイル２１４が通電されていない時に、クリーニング素子３の端面は負荷を受けず、左右側のトランスジューサ弾性部材１２２、１２３はトランスジューサ弾性部材の平面Ｍに垂直となる方向において力を受けず、この時に左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３の間の角度は約１８０度である。電動歯ブラシの駆動器１１０の駆動周波数はｆ０に固定される。
【００３１】
電圧バランス式に従って、
【数１】
2020501649.tif 000003
【００３２】
式において、駆動コイル２１４に流れる電流の表現式はＩＭ cosωtであり、Ｅは電源（電池）の起電力であり、ω＝２πｆ０はコイルが磁力線を切断する速度の、電流より遅れる位相角である。
明らかのように、
【数２】
2020501649.tif 000004
【００３３】
ＬＩＭｓｉｎωｔの有効値は
【数３】
2020501649.tif 000005
【００３４】
に簡略されてもよい。
【００３５】
振動原理に従って、φが共振状態においてゼロになる傾向がある。
【００３６】
駆動力は磁場に位置する通電導体によって生成された電磁力
【数４】
2020501649.tif 000006
【００３７】
からきたものであるが、インダクタンスＬによって生成された磁力線はトランスジューサにおける永久磁石の運動方向にほぼ平行となるため、駆動コイルのインダクタンスＬによって生成された磁力は永久磁石の運動にほとんど影響を与えない。上記の数学式から、駆動コイル２１４の共振領域における電流は２つの変曲点が現れることを導き出すことができ、１つ目の変曲点はωがより小さい時に出て、２つ目の変曲点はωがやや大きい箇所に出て、この時に電流が最大になる。前記共振領域は、トランスジューサの固有振動数ｆ固と駆動コイル２１４における電流の駆動周波数ｆ０に依存し、通常、ｆ固が０．８５ｆ０＜ｆ固＜１．０５ｆ０を満たす時に、トランスジューサ１３０は駆動コイル２１４からの電磁力に駆動されて共振状態にある。そのため、ｆ固が大きくなると、駆動器の共振領域は周波数が大きい値の方向にオフセットし、ｆ固が大きくなると、駆動器の共振領域は周波数が小さい値の方向にオフセットする。
【００３８】
振動原理からわかるように、共振領域における振動は駆動力より遅れている。本発明において、上記のように、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３は主に曲げひずみ特性で共振運動に加入されて、それらは駆動軸の縦方向軸線Ｌ２の左右両側に対称に分布され、両者の間の角度が１８０°であり、且つその曲げ断面係数と長さがほぼ等しくなるように設置され、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に沿う厚さはそれが駆動軸の軸線Ｌ２にほぼ平行となる方向に沿う幅の１／１０より小さい。この場合に、永久磁石の電磁力に対する駆動コイルの電機子反作用は、移動磁場が通電導体に対する切断作用
【数５】
2020501649.tif 000007
【００３９】
からのみ生成し、ダンピング効果とヒステリシス効果などの原因によって、共振領域における最小電流の箇所に対応する周波数は、トランスジューサ１３０の最大振幅の箇所に対応する周波数よりわずかに小さく、また、クリーニング素子３の最大振幅の箇所に対応する周波数よりもわずかに小さい。もし共振領域において駆動コイルの最小電流の箇所の駆動周波数をｆ０ｍｉｎとすると、大量な実験からわかるように、無負荷で、クリーニング素子３の最大振幅の箇所に対応する駆動周波数はｆ０ｍｉｎ＋５Ｈｚからｆ０ｍｉｎ＋１２Ｈｚの範囲内にあり、共振領域において最大駆動コイルの電流の箇所に対応する駆動周波数ｆ０ｍａｘはｆ０ｍｉｎより約２０から４０Ｈｚ大きくなる。そのため、駆動コイルの交番電流の周波数ｆ０をｆ０ｍａｘ-ｎに固定してもよく、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であり、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数である。例えば、ｎ＝１０Ｈｚで、ｆ０ｍｉｎ＝２５０Ｈｚで、ｆ０ｍａｘ＝ｆ０ｍｉｎ＋２５Ｈｚであるように選択してもよい。
【００４０】
前記のように、電動歯ブラシの駆動コイル２１４が通電されていない時に、クリーニング素子３の端面には負荷が掛からず、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１は左右側のトランスジューサ弾性部材の平面Ｍにほぼ垂直となり、駆動軸の軸線Ｌ２は左右側のトランスジューサ弾性部材の平面Ｍにほぼ平行となる。本例において、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に沿う厚さは左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３が駆動軸の軸線Ｌ２にほぼ平行となる方向に沿う幅の１／１０より小さい。 駆動器の左右側のフレームはグリップハウジング１０５に固定接続され、トランスジューサ弾性部材固定具２２４と駆動器の左右側のフレームは相対運動なし、左右側のトランスジューサの伝動アーム２２５、２２６はトランスジューサ弾性部材固定具２２４に相対運動可能で、左右のトランスジューサの伝動アーム２２５、２２６は駆動軸１１１に固定接続され、駆動軸１１１はクリーニング素子３に取り外し可能に接続されるため、クリーニング素子３の端面に負荷をかけると、力解析によってわかるように、トランスジューサ弾性部材固定具２２４は負荷がクリーニング素子３に掛ける一部または全部の圧力を受け、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３とトランスジューサ弾性部材固定具２２４との接続領域が圧力を受け、トランスジューサ弾性部材固定具２２４は静止しているため、掛かった負荷に対応するクリーニング素子３における圧力は伝達されて左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３のトランスジューサの伝動アーム２２５、２２６に接近する側をたわませ、たわみ方向は負荷がクリーニング素子３に掛けた圧力の方向と反対である。クリーニング素子３の端面に掛けた負荷によって形成された左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３のたわみは、これらの弾性部材が曲げひずみの時のカンチレバーの長さを短縮したか、および／またはカンチレバーの厚さを増加したことに相当し、この物理量の変化は左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に対応する曲げひずみモードにおけるばね剛性係数Ｋを増加させる。クリーニング素子３において負荷に対応する圧力が大きいほど、左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に対応する曲げひずみモードにおけるばね剛性係数Ｋが大きくなる。振動原理からわかるように、トランスジューサの固有周波数ｆ固は√Ｋに比例し、クリーニング素子３において負荷に対応する圧力が大きいほど、トランスジューサの固有周波数ｆ固が大きくなり、駆動器の共振領域が周波数の大きい値の方向へのオフセットが多くなる。
【００４１】
負荷がクリーニング素子３において形成された圧力の方向がクリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１に垂直となって駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となる時に、当該圧力がトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に伝達されるベクトルはトランスジューサ弾性部材の平面Ｍにあり、圧力方向が駆動軸縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となる時に、この圧力は左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３の対応する曲げひずみモードにおけるばね剛性係数Ｋを変化させることができない。この時に、負荷のクリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１に垂直となる方向における圧力は共振システムの減衰係数を増大することに同等するため、駆動器の共振領域は周波数の小さい値の方向へ少しオフセットする。もちろん、上記圧力はトランスジューサ弾性部材２２２，２２３とトランスジューサ弾性部材固定具２２４との結合箇所にベクトル方向が駆動軸縦方向軸線Ｌ２の方向のトルクが形成されるが、クリーニング素子３は通常弾性を有するナイロン糸を採用し、前記力またはトルクがナイロン糸の曲げ方向における伝達効果が非常に悪く、それに圧力の作用ポイントがトランスジューサ弾性部材固定具２２４とトランスジューサ弾性部材２２２、２２３との結合箇所までの距離が非常に小さいため、上記トルクがトランスジューサの固定周波数ｆ固に与える影響が十分に限られ、ひいては無視可能である。
【００４２】
負荷がクリーニング素子３において形成された圧力の方向がクリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１に垂直となって駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となる時に、前記圧力がトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に伝達されるベクトルは弾性部材の平面Ｍにあり、当該圧力方向が駆動軸縦方向軸線Ｌ２にほぼ平行となる。本発明において、トランスジューサ弾性部材２２２、２２３が駆動軸の縦方向軸線Ｌ２に沿う方向の幅をトランスジューサ弾性部材２２２、２２３がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に沿う方向の厚さの約十倍以上に設置する。駆動力の大きさと作用ポイントが同じ場合に、方向が駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ平行となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍに位置する力によって形成されるトランスジューサ弾性部材２２２、２２３のたわみをξ１とし、方向が駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となってベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面に垂直となる力によって形成されるトランスジューサ弾性部材２２２、２２３のたわみをξ２とすると、ξ１がξ２の約１／１０００である。そのため、負荷がクリーニング素子３において形成された圧力の方向がクリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１に垂直となって駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となる時に、掛かった圧力がトランスジューサの固定周波数ｆ固に与える影響が十分に限られ、無視可能である。この圧力はトランスジューサ弾性部材２２２、２２３とトランスジューサ弾性部材固定具２２４との結合箇所において、ベクトル方向がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍ内に位置して駆動軸の縦方向軸線Ｌ２にほぼ垂直となるトルクを形成し、このトルクはトランスジューサ弾性部材２２２、２２３をねじるようにするが、曲げひずみでのトランスジューサの固有周波数ｆ固に影響を与えない。
【００４３】
明らかのように、負荷がクリーニング素子３に作用される圧力の方向がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に平行となる時に、負荷の増大につれてトランスジューサの固有周波数ｆ固の値は顕著に増大し、よって、トランスジューサの共振領域が固有周波数の大きい値方向へのオフセットをさらに顕著にさせる。一方、負荷が増大すると、トランスジューサの共振システムの等価減衰係数も大きくなり、トランスジューサの共振システムの固有周波数ｆ固が少し小さくなる。本発明において、負荷の増加につれてトランスジューサの固有周波数ｆ固が大きくなるという概念を創造的に導入し、負荷が大きくなる状態において、トランスジューサの固有周波数ｆ固を全体的に大きくし、トランスジューサの共振領域の全体が周波数が大きい値の方向へオフセットさせる。それに、クリーニング素子３において負荷の圧力の方向がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に垂直となる時に、負荷がトランスジューサの固有周波数ｆ固には影響がほとんど与えない。前記のように、クリーニング素子３は通常弾性材料（例えばナイロン糸）で作られ、クリーニング素子３がクリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１の方向に沿う力の伝達効果はクリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１に垂直となる方向に沿う力の伝達効果よりはるかに優れている。また、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度の大きさは、トランスジューサの固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子３に作用する力の増加につれて大きくなる程度（速さ）に影響を与える。クリーニング素子３を、その縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度が０°-６０°であるように設置してもよく、好ましくは、０°≦角度≦３０°であり、更に好ましくは、角度が０°である。角度の値の範囲が０°-６０°である時に、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度が０°である場合に、負荷力のトランスジューサ弾性部材の平面Ｍに伝達される法線力が最大であるため、負荷力がトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に対応する曲げひずみモードにおけるばね剛性係数Ｋをもっとも多く大きくし、トランスジューサの固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子３に作用する力の増加につれて大きくなる程度を最大にする（速さを最大にする）。クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度が６０°である場合に、負荷力のトランスジューサ弾性部材の平面Ｍに伝達される法線力が最小であるため、負荷力がトランスジューサ弾性部材２２２、２２３に対応する曲げひずみモードにおけるばね剛性係数Ｋをもっとも少なく大きくし、トランスジューサの固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子３に作用する力の増加につれて大きくなる程度を最小にする（速さを最小にする）。そのため、本発明において、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度を合理的に配置することによって、トランスジューサ固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて大きくなって、且つトランスジューサ固有周波数���固が、負荷のクリーニング素子に作用する力の増加につれて変化する速さを制御することができ、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度が小さいほど、トランスジューサ固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子３に作用する力の増加につれて変化する速さが大きくなる。クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度が大きいほど、トランスジューサ固有周波数ｆ固が、負荷のクリーニング素子３に作用する力の増加につれて変化する速さが小さくなる。よって、電動クリーニングケア用具の機械的効率を向上することができる。
【００４４】
電動歯ブラシを使用して歯をクリーニングする過程において、クリーニング素子３は主にナイロン糸で構成され、ナイロン糸の圧縮方向における力学性能がナイロン糸の曲げ方向における力学性能よりはるかに優れているため、歯がクリーニング素子（ナイロン糸）３に対する圧力は主にクリーニング素子の縦方向軸線の方向に沿って伝達される。歯をクリーニングする過程において、歯がクリーニング素子に対する抵抗力は主にクリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１に垂直となる方向の平面に分布される。上記のように、本発明において、弾性部材の曲げひずみ、クリーニング素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度などを適切に選択することによって、負荷がクリーニング素子３に作用する圧力の増加によってトランスジューサの固有周波数ｆ固が大きくなるようにし、それに、クリーニング素子３は通常弾性材料（例えばナイロン糸）で作られ、クリーニング素子３がその縦方向軸線Ｌ１に平行となる方向に沿う力の伝達効果がその縦方向軸線Ｌ１に垂直となる方向に沿う力の伝達効果よりはるかに優れているため、クリーニング素子３とクリーニングされる対象との間の抵抗力がトランスジューサの固有周波数ｆ固に与える影響は無視でき、クリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１に掛かった圧力の大きさをモニタリングすることができる。
【００４５】
図３は実験によって得た本発明に係るクリーニングケア用具が異なる負荷での電流Ｉと駆動周波数ｆの関係の曲線および振幅Ａと駆動周波数ｆの関係の曲線を示し、但し、横座標は駆動周波数を表し、縦座標は電流と振幅の公称値を表す。図３に示すように、クリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１はトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に平行となり、クリーニング素子３の端面に１５０グラムの負荷を掛ける時に、クリーニング素子３の最大振幅の箇所における周波数ｆ固１（アイコンポイント「黒四角」で示す曲線を参照）は無負荷時にクリーニング素子３の最大振幅の箇所における周波数ｆ固０（アイコンポイント「黒ひし形」で示す曲線を参照）より大きく、クリーニング素子３の端面に３００グラムの負荷を掛ける時に、クリーニング素子３の最大振幅の箇所における周波数ｆ固２（アイコンポイント「黒三角」で示す曲線を参照）はクリーニング素子３の端面に１５０グラムの負荷を掛ける時にクリーニング素子３の最大振幅の箇所における周波数ｆ固１より大きく、つまり、掛かる負荷が大きいほど、トランスジューサの固有周波数が大きくなり、掛かる負荷の増加は共振領域の周波数が大きい値の方向へオフセットさせることができる。前記の例示に示すように、ｆ０ｍｉｎ＝２５０Ｈｚであり、ｆ０ｍａｘ＝ｆ０ｍｉｎ＋２５Ｈｚであり、駆動コイルの交番電流の周波数ｆ０は２６５Ｈｚに固定される。実験から得るように、無負荷時にクリーニング素子３がｆ０ｍｉｎ＋５Ｈｚ＝２５５Ｈｚの箇所において最大振幅Ａ０（アイコンポイント「＊」で示す曲線を参照）が現れ、クリーニング素子３の端面に１５０グラムの力の負荷を掛けると、ｆ１ｍｉｎ＝２５５Ｈｚであり、ｆ１ｍａｘ＝２８０Ｈｚであり、この時にクリーニング素子の最大振幅Ａ１（アイコンポイント「黒丸」で示す曲線を参照）がｆ１ｍｉｎ＋５Ｈｚ＝２６０Ｈｚの箇所に現れ、クリーニング素子３の端面に３００グラムの力の負荷を掛けると、ｆ２ｍｉｎ＝２６０Ｈｚであり、ｆ２ｍａｘ＝２８５Ｈｚであり、この時にクリーニング素子の最大振幅Ａ２（アイコンポイント「＋」で示す曲線を参照）がｆ２ｍｉｎ＋５Ｈｚ＝２６５Ｈｚの箇所に現れ、同様に、４００グラムの力の負荷のデータ[４００グラムの力の負荷におけるクリーニング素子の最大振幅はＡ３（アイコンポイントなしの曲線を参照）である]を示し
ている。上記の実験データからわかるように、クリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１がトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向に平行となる時に、クリーニング素子３の端面に掛ける負荷の増加につれて、トランスジューサ弾性部材２２２、２２３の固有周波数ｆ固が大きくなり、負荷の増加が多いほど、トランスジューサ弾性部材２２２、２２３の固有周波数ｆ固の増大が大きくなり、即ちクリーニング素子３の端面における負荷の増加は、トランスジューサ弾性部材２２２、２２３の共振領域を周波数が大きくなる方向へオフセットさせることができる。図３の実験曲線に示すように、駆動コイルの電流の周波数は固定値ｆ０ｍａｘ-ｎ＝２６５Ｈｚ（ｎ＝１０）に設定され、異なる負荷において、共振状態にあるトランスジューサの固有周波数ｆ固がクリーニング素子３の最大振幅の箇所に対応する周波数はそれぞれｆ固０＝２５５Ｈｚであり、ｆ固１＝２６０Ｈｚであり、ｆ固２＝２６５Ｈｚであり、ｆ固３＝２７０Ｈｚであり、明らかのように、負荷が０グラムの力（無負荷）から３００グラムの力またはもっと大きい力に増加される過程において、共振システムは弱い共振から徐々に共振になる傾向があり、それと同時に、共振システムの機械的効率が急速に向上される。機械的効率の向上は負荷が増大される時に生成される減衰効果より速いため、クリーニング素子３の振幅も急速に向上され（Ａ２＞Ａ１＞Ａ３）、また、共振システムの駆動コイルの電流の最小値がｆｍｉｎの箇所に現れ、負荷の増加がｆｍｉｎを周波数の大きい値の方向へ移動させ、ｆｍｉｎを駆動周波数にさらに近接させるため、共振システムが弱い共振から共振になる傾向の時に、駆動コイルの電流の平均値は大から小になる。図３から同様にわかるように、クリーニング素子３の端面に掛ける負荷が４００グラムの力になる時に、ｆ固３（２７０Ｈｚ）は負荷が３００グラムの時の駆動コイルの交番電流の固定周波数ｆ固２（２６５Ｈｚ）より大きく、共振システムが共振からから弱い共振になる傾向があり、負荷が増え続けるにつれて、共振システムが、振動が発生しなくなるまで、さらに弱い共振になる傾向があるため、負荷を徐々に増加する過程において、駆動コイルの電流はある周波数の箇所で変曲点が現れ、駆動コイルの電流は再度小から大になり、実験で証明されるように、前記電流の変曲点は約４５０グラムの
力の負荷を掛ける箇所に現れ（未図示）、それに、負荷を増加する過程において、駆動コイルの電流が小から大になる変曲点に対応する負荷値（約４５０グラムの力）は、クリーニング素子の振幅Ａが大から小になる変曲点に対応する負荷値（約３００グラムの力）より大きく、両者の負荷値の差が約１５０グラムの力である。
【００４６】
図４と図５は実験によって得た本発明に係るクリーニングケア用具が異なる駆動周波数での電流と負荷の関係の曲線および異なる駆動周波数での振幅と負荷の関係の曲線をそれぞれ示す。図４（その横座標は負荷（グラムの力）を表し、縦座標は電流公称値を表す）と図５（その横座標は負荷（グラムの力）を表し、縦座標は振幅公称値を表す）に示すように、駆動コイルの電流周波数の設定値ｆ０ｍａｘ-ｎＨｚを変更することで、異なる負荷の力を選択して掛けることによって共振システムの共振を実現させることができ、即ち駆動コイルの電流周波数の設置値の中のｎの値を調整することによって、異なる負荷の力を選択してトランスジューサの固有周波数ｆ固を駆動周波数ｆ０と等しくさせて共振させることができ、それと同時に駆動コイルの電流値の変曲点に対応する負荷値を変更する。図４と図５に示すように、ｎ＝-５Ｈｚを選択すると、共振システムの共振ポイントの周波数はクリーニング素子３に４００グラムの力を掛ける負荷の箇所（図４と図５においてアイコンポイント「黒丸」で示す曲線を参照）に対応し、それと同時に、駆動コイルの電流が小から大になる変曲点はクリーニング素子３に５５０グラムくらいより大きい力を掛ける負荷に対応する箇所（未図示）に現れる。ｎ＞１０、例えばｎ＝１５を選択すると、共振システムの共振ポイントの周波数はクリーニング素子３に３００グラムの力を掛ける負荷の箇所（図４と図５においてアイコンポイント「黒四角」で示す曲線を参照）に対応し、それと同時に、駆動コイルの電流が小から大になる変曲点はクリーニング素子３に５５０グラムより小さい力を掛ける負荷に対応する箇所に現れ、この時に共振システムの共振ポイント（振幅最大ポイント）の周波数はクリーニング素子３に１５０グラムの力を掛ける負荷の箇所に対応し、それと同時に、駆動コイルの電流が小から大になる変曲点はクリーニング素子に３００グラムの力を掛ける負荷に対応する箇所に現れる。図４と図５にアイコンポイント「黒ひし形」、「黒三角」、「Ｘ」、「＊」で示す曲線はそれぞれｎ＝２０、ｎ＝１０、ｎ＝５、ｎ＝０を選択する時に電流と負荷の相応関係および振幅と負荷の相応関係を表す。
【００４７】
大量な実験から得るように、ｎの範囲は-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）から０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であってもよく、好ましくは、-０．１（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であり、更に好ましくは、０≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）である。
【００４８】
まとめに、クリーニング素子の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍとの法線方向の角度θを合理的に配置することによって、クリーニング素子３に掛かる負荷の圧力の増大につれて、トランスジューサ弾性部材の固有周波数ｆ固を大きくすることができ、負荷の圧力が大きいほど、ｆ固が大きくなり、０°≦θ角≦６０°を選択すれば上記目的が達成できる。好ましくは、０°≦θ角≦３０°であり、更に好ましくは、θ＝０°であり、また、駆動コイルにおける交番電流の周波数ｆ０ｍａｘ-ｎを合理的に選択することによって、クリーニング素子３において無負荷からある合理的な負荷（例えば３００グラムの力）が掛けられる時に、トランスジューサの共振システムが弱い共振から共振の達成を実現することができる。-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であるように選択してもよい。好ましくは、-０．１（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であり、更に好ましくは、０≦ｎ≦０．４（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）であり、この固定の駆動周波数が設定されると、クリーニングケア用具の作業期間内に駆動周波数が変更されず、クリーニング素子３の振幅を小から大にさせながら、駆動コイルの電流値を高から低へ単調に減少させ、よって、合理的な負荷において、前記パーソナル電動クリーニングケア用具が更に高い機械的効率と、更に小さい作業電流と、更に小さいエネルギー消費と、最大なクリーニング素子の振幅と、最高なクリーニング効果とを得ることを保証する。
【００４９】
実験で証明されるように、クリーニング素子３に掛ける圧力が増加し続けて合理値を超えると、トランスジューサの共振システムが、振動が発生しなくなるまで、共振から弱い共振になる傾向があり、クリーニング素子３の振幅がまた大から小になると同時に、駆動コイルの電流が、小から大になる変曲点が現れるまでに、単調に低下し続け、その後、駆動コイルの電流が再度大きくなる。ｆ０ｍａｘ-ｎにおけるｎの値を合理的に選択することによって、クリーニング素子３において無負荷からある合理的な負荷（例えば３００グラムの力）が掛けられる時に、トランスジューサの共振システムが弱い共振から共振の達成を実現することができ、クリーニング素子３の振幅を小から大にならせながら、駆動コイルの電流値を高から低へ単調に減少させる。つまり、ｆ０ｍａｘ-ｎにおけるｎの値に対する選択によって、上記合理的な負荷値に対する選択を実現することができ、ｎの値が小さいほど、対応する前記合理的な負荷値が大きくなる。この過程は歯茎に信頼できる保護を提供することができ、クリーニング素子３に掛ける負荷の圧力が合理値（例えば３００グラムの力）より大きい時に、クリーニング素子３の振幅が低減され、負荷が大きいほど、振幅が小さくなり、よって、歯茎を怪我から有効に守ることができる。
【００５０】
そのため、上記構造は合理的な負荷において高効率と大振幅を得られるだけでなく、負荷が合理値を超えた後に、振幅を低減して歯茎を保護し、構造が簡単で、コストが低い。
【００５１】
本発明は、上記のようなクリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法をさらに提供する。図６は当該方法のステップを示す。図６に示すように、上記のようなクリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム方法は、以下のステップを含む。
【００５２】
１）前記クリーニングケア用具における左右側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３の曲げ断面係数と長さをほぼ等しく選択し、左右両側のトランスジューサ弾性部材２２２、２２３のたわみの幅の値をほぼ等しくさせてたわみ方向を反対させ、クリーニングケア素子３の縦方向軸線Ｌ１とトランスジューサ弾性部材の平面Ｍの法線方向との角度を０°-６０°に調整するステップ。
【００５３】
２）前記クリーニングケア用具が共振周波数範囲内における異なる周波数に対応する、駆動コイル２１４と直列される電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５を検出するステップ。例えば、共振周波数範囲内に、駆動コイルの電流の周波数を同じ時間間隔Δｔ（例えば１秒）と同じ周波数差Δｆ（例えば１Ｈｚ）で徐々に増加するように進めさせ、異なる周波数の時に対応する電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５を検出して記録する。本例において、トランスジューサの共振周波数範囲は約２４３Ｈｚ-３００Ｈｚであり、駆動コイルの電流が第１秒内の周波数は２４３Ｈｚであり、２４３Ｈｚでの電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５１を検出して記録し、時間間隔Δｔ（１秒）を経過した後に、駆動コイルの電流が第２秒内の周波数は２４４Ｈｚ（Δｆ＝１Ｈｚ）であり、２４４Ｈｚでの電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５２を検出して記録し、全ての共振周波数範囲内の検出が完了するまで、順番に繰り返す。例えば、駆動コイルにおける電流が第５８秒内の周波数は３００Ｈｚであり、３００Ｈｚでの電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５５８を検出して記録する。
【００５４】
３）ステップ２）で記録した異なる周波数の時の電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５から、電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数ｆ０ｍａｘと、電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数ｆ０ｍｉｎとを選択して記録するステップ。
【００５５】
４）ｆ０ｍａｘ-ｎを設置して前記プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣのプログラムに記憶し、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイル２１４に流れる電流の固定周波数ｆ０とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であるステップ。
【００５６】
５）アラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源と電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５をプログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣのプログラムに予め記憶し、例えば、クリーニング素子３の端面にアラーム負荷（例えば３００グラムの力）を予め配置し、この負荷を掛け、ＩＣがｆ０ｍａｘ-ｎ（この時にｎは選定されたある固定値である）を固定周波数ｆ０とする電流を駆動コイルに流れるようにガイドし、Ｉ／Ｏ２５が短時間内（例えば３秒以内）に電流検出抵抗Ｒ２５における電圧を複数回検出し、電流検出抵抗Ｒ２５におけるアラーム負荷での平均電圧ＵＬＲ２５を算出し、それと同時に、ＩＣが短時間内（例えば３秒以内）に電源電圧を複数回検出し、対応する電源電圧の平均値ＵＬ源を算出し、前記アラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源と電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５をＩＣのプログラムに記憶する。
【００５７】
６）前記電動クリーニングケア用具が作業する時に、Ｉ／Ｏ２５によって、現在の電流検出抵抗Ｒ２５における電圧ＵＮＲ２５の値及び現在の電源電圧値ＵＮ源を連続に検出し、現在の負荷に対応する電流検出抵抗Ｒ２５における電圧値ＵＮＲ２５及び現在の電源電圧値ＵＮ源を採集する。
【００５８】
７）前記現在の負荷に対応する電流検出抵抗Ｒ２５における電圧値ＵＮＲ２５とプログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣに予め記憶されたアラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源を比較し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームし、例えば、プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣを利用して、現在の負荷に対応する駆動コイルの電流値とＩＣに予め記憶されたアラーム負荷での駆動コイルの電流値を比較し、（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５とＵＬＲ２５を比較することができ、但し、ＵＬ源はステップ５）において検出の時の電源電圧値であり、ＵＮ源は現在検出時の電源電圧値であり、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、クリーニング素子３に掛けられた負荷がアラーム負荷より小さいことを意味し、この時に圧力アラームを行わず、即ち、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、クリーニング素子３に掛けられた負荷がアラーム負荷より大きいことを意味し、この時に圧力アラーム信号を出力し、圧力アラームを行う。
【００５９】
圧力アラームの方式は音声および／または灯光および／または振動モードを採用してもよく、その後、ＩＣがＵＮＲ２５とＵＮ源を検出し続け、（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５の時に、圧力アラーム信号の出力を取り消し、反対の場合は圧力アラームを維持し、このように繰り返す。
【００６０】
本発明に係る前記方法を実現する圧力アラーム装置は、検出と採集とアラーム回路およびアラーム部品（未図示）を含む。前記検出と採集とアラーム回路は電源と、プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣと、トランジスタによって構成された、電源と駆動コイル２１４とを接続するためのＨブリッジ回路とを含む。プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣのプログラムには、ｆ０ｍａｘ-ｎが記憶され、選定されたｎの値に対応するｆ０ｍａｘ-ｎを駆動コイル２１４に流れる電流の固定周波数ｆ０とし、但し、-０．３（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）≦ｎ≦０．８５（ｆ０ｍａｘ-ｆ０ｍｉｎ）で、ｆ０ｍａｘは電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最大値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、ｆ０ｍｉｎは電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧の最小値に対応する駆動コイルの電流の周波数であり、それに、アラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源と電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５が予め記憶される。プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣは、Ｈブリッジ回路を駆動するように固定周波数がｆ０である矩形波を出力し、アラーム負荷での電源電圧の平均値ＵＬ源と電流検出抵抗Ｒ２５における平均電圧ＵＬＲ２５を予め記憶することにも使用される。図７は本発明の圧力アラーム装置回路部分の原理図であり、図７に示すように、本例において、電源と駆動コイル２１４を接続するように、４つのトランジスタＱ２１-Ｑ２４を採用してＨブリッジ回路を構成し、プログラマブルマイクロチッププロセッサＩＣはＨブリッジ回路を駆動するように、固定周波数がｆ０である矩形波を出力し、よって、駆動コイル２１４に固定周波数がｆ０である交番電流が流れ、交番電流は電流検出抵抗Ｒ２５を介して電源に流れ戻す。上記回路において、電流検出抵抗Ｒ２５の抵抗値が固定され、電流検出抵抗Ｒ２５における電圧ＵＲ２５の大きさは電流検出抵抗Ｒ２５に流れる電流の大きさを反映し、電流検出抵抗Ｒ２５はＨブリッジ回路と電源を直列接続し、即ち電流検出抵抗Ｒ２５の一端が電源の陰極に接続され、電流検出抵抗Ｒ２５の他端がＨブリッジ回路の電流出口端に接続されるとともに、Ｉ／Ｏ２５変換口における電圧の大きさを検出するために、マイクロチッププロセッサＩＣのＡ／Ｄ変換口Ｉ／Ｏ２５に接続される。もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５＞ＵＬＲ２５であれば、アラーム信号出力なしにするか、または現在の圧力アラーム信号出力を終了し、もし（ＵＮ源／ＵＬ源）×ＵＮＲ２５≦ＵＬＲ２５であれば、圧力アラーム信号を出力してアラームする。明らかのように、上記回路の設置によって、マイクロチッププロセッサＩＣは駆動コイル２１４に流れる電流の大きさをリアルタイムに検出することができる。電流検出抵抗Ｒ２５が駆動コイルのＨブリッジ回路に直列されることで駆動コイルの電気エネルギーに与える影響を低減するために、電流検出抵抗Ｒ２５は通常抵抗の小さいものを採用する。本発明における電流検出抵抗の抵抗値は約０．１Ωであってもよい。アラーム部品はブザーデバイスおよび／または発光デバイスおよび／または機械式振動部品であってもよい。
【００６１】
上記方法と装置によって、負荷が合理的な範囲を超える時に、簡単で信頼できる圧力アラームを提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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