JP2004319219A - 充電器及び充電式電気掃除機 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池への充電時において、高温となっている二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させる。
【解決手段】一部を充電器本体17から外方へ突出させた熱伝導部19が充電器本体17に設けられ、この熱伝導部19には放熱部20が熱的に接続されている。二次電池7の充電のために二次電池7を収納したハウジング2を充電器16に結合したとき、熱伝導部19がハウジング2に形成された挿入口12から挿入されて二次電池7に熱的に接続されている電池カバー13に面接触する。したがって、二次電池7の充電時には、二次電池7の熱が電池カバー13から熱伝導部19に伝わり、さらに、熱伝導部19から放熱部20に伝わって放熱されるので、充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに適正充電温度に低下させることができる。
【選択図】 図8
【解決手段】一部を充電器本体17から外方へ突出させた熱伝導部19が充電器本体17に設けられ、この熱伝導部19には放熱部20が熱的に接続されている。二次電池7の充電のために二次電池7を収納したハウジング2を充電器16に結合したとき、熱伝導部19がハウジング2に形成された挿入口12から挿入されて二次電池7に熱的に接続されている電池カバー13に面接触する。したがって、二次電池7の充電時には、二次電池7の熱が電池カバー13から熱伝導部19に伝わり、さらに、熱伝導部19から放熱部20に伝わって放熱されるので、充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに適正充電温度に低下させることができる。
【選択図】 図8
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電器及び充電式電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、充電式電気掃除機及びその充電式電気掃除機の二次電池を充電するための充電器について様々な発明が提案され、実用化されている。このような充電式電気掃除機の充電において特に留意すべき点の一つは、電池温度が高い二次電池に対して充電を行うと二次電池の寿命が短くなるという点である。
【0003】
そこで、電池温度を測定するサーミスタを設け、サーミスタの測定結果が適正充電温度(例えば、10〜30℃)より高い場合には充電を行わず、サーミスタの測定結果が適正充電温度範囲内となった場合に充電を開始するように制御する制御手段を備えたものが知られている。
【0004】
このような制御手段を供えた充電式電気掃除においては、掃除中に二次電池が終止電圧に達したために二次電池の充電を行おうとしても、掃除中には二次電池の電池温度が40〜50℃に達している場合が多く、その電池温度が適正充電温度に下がるまで待たなければならない。二次電池はハウジング内に収納されているために放熱性が低く、自然放熱により適正充電温度に下がるまで待っていたのでは長時間にわたって掃除を中断しなければならない場合がある。
【0005】
そこで、高温になっている二次電池の電池温度を速やかに低下させて二次電池の充電が可能になるまでの待ち時間を短縮するようにした発明が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
この特許文献1に開示された発明によれば、二次電池の充電のために充電式電気掃除機を充電器(ACアダプタ本体)に結合したときに、充電器内と充電式電気掃除機内とを連通するとともに二次電池がその途中に位置する風路を形成している。そして、充電器に設けられた送風機を駆動させることによりその風路内に冷却風を流し、この冷却風によって二次電池を強制的に空冷している。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−65535公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した特許文献1に開示された発明では、二次電池を空冷するための冷却風が流れる風路を充電器内と掃除機内とに形成しなければならず、構造が複雑になる。
【0009】
また、充電式電気掃除機内に風路を形成することにより充電式電気掃除機が大型化し、家電製品全般に対する要望である小型化に反することになる。
【0010】
さらに、充電器においては、充電のための機構のほかに冷却のための送風機やこの送風機に付随する様々な機構を設けなければならず、充電器が大型化し、高価格となる。
【0011】
本発明の目的は、二次電池への充電時において、高温となっている二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電器は、一部を充電器本体から外方へ突出させた熱伝導部が前記充電器本体に設けられ、この熱伝導部には放熱部が熱的に接続されている。二次電池の充電のために二次電池を収納したハウジングを充電器に結合したとき、前記熱伝導部が前記ハウジングに形成された挿入口から挿入されて前記二次電池に熱的に接続されている電池カバーに面接触させる。
【0013】
したがって、二次電池の充電のためにハウジングを充電器に結合したとき、挿入口からハウジング内に挿入された熱伝導部が電池カバーに面接触し、この電池カバーが二次電池に熱的に接続されているので、二次電池の熱が電池カバーから熱伝導部に伝わり、さらに、熱伝導部から放熱部に伝わって放熱部から放熱されるので、充電時において二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を図1ないし図10に基づいて説明する。図1は、充電式電気掃除機1の外観構成を示す斜視図である。この充電式電気掃除機1は、基体をなすハウジング2に対して着脱自在にホース3が接続され、ホース3の先端部に着脱自在に延長管4が接続され、延長管4の先端部に着脱自在に吸込口体5が取付けられている。ハウジング2の後方下部には走行用の一対の車輪6が取付けられ、ハウジング2の前方下部には走行用の一個の車輪(図示せず)が取付けられている。
【0015】
ハウジング2内部には、二次電池7と、この二次電池7を駆動源として駆動される電動送風機8とが収納されている。ホース3は、その基端が図示しない集塵室を介して電動送風機8の吸込側に連通するようにハウジング2に接続されており、ホース3の先端側であって延長管4が接続される箇所の近傍には、後方に向けてホース3から分岐された握り部9と、この握り部9を握った操作者の指で操作可能な範囲に位置する操作手段10とが設けられている。
【0016】
操作手段10は、電動送風機8の電源スイッチを兼ね、この電動送風機8をそれぞれ異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択設定することができるように構成されている。具体的には、握り部9から延長管4の方向に向けて、運転モードの一つである停止設定用の操作ボタン、運転モードの一つである弱運転設定用の操作ボタン、運転モードの一つである強運転設定用の操作ボタンが一列に配設されている。
【0017】
図2は、ハウジング2の後部側を示す斜視図である。ハウジング2は上部ケース2aと下部ケース2bとにより形成され、下部ケース2bの後部側には、二次電池7へ充電するための充電用端子11が設けられ、上部ケース2aの後部側には、二次電池7への充電時に二次電池7からの放熱を促進するための後述する熱伝導部19が挿入される挿入口12が形成されている。なお、この挿入口12には、スプリング等の付勢体により閉止方向に付勢されたシャッター(図示せず)が設けられており、このシャッターは、熱伝導部19が挿入口12から挿入されるときにその熱伝導部19に押されて開放され、熱伝導部19が挿入口12から抜け出したときに挿入口12を閉止する。
【0018】
図3は、ハウジング2内における二次電池7の取付構造を示す斜視図である。二次電池7は、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池の円筒形のものを複数本直列に接続した組電池である。二次電池7の側面には電池温度検出手段としてのサーミスタや過電流保護機能(図示せず)などが備えられ、樹脂材料、例えば、熱収縮チューブで1つにまとめられている。この二次電池7の外周部には、図4に示すように略コの字型に形成された電池カバー13が取付けられている。電池カバー13は、二次電池7の電極が設けられている面に接触させるように位置付けられており、二次電池7と電池カバー13とは熱的に接続されている。電池カバー13は銅又はアルミニウム等の熱伝導性の良い材料で形成されている。
【0019】
さらに、ハウジング2内には、二次電池7への充電時において二次電池7の電池温度が適正充電温度範囲内となるまで充電を開始しないように制御する制御する制御手段(図示せず)が設けられている。
【0020】
電池カバー13が取付けられた二次電池7は、下部ケース2bと一体に形成された二次電池載置部14と、上部ケース2aと一体に形成された二次電池上方押え部15との間に配置され、二次電池載置部14上に載置されている。二次電池載置部14は、車輪6を床面に接地させている状態において、二次電池7が載置される面がハウジング2の内方に向かうにつれて下向きに傾斜する台形状に形成されている。このため、二次電池載置部14上に載置された二次電池7は、車輪6を床面に接地させている状態において、ハウジング2内の奥側に位置する部分が下側となる向きに斜めに載置されている。二次電池上方押え部15は、車輪6を床面に接地させている状態において略水平となる向きに形成されている。また、この二次電池上方押え部15は、後述する熱伝導部19が挿入口12から挿入される充電時において、電池カバー13及び二次電池7を熱伝導部19に押圧する向きに付勢する弾性を有している。なお、二次電池載置部14は挿入口12と略同じ位置に形成されている。
【0021】
図5は、充電式電気掃除機1の二次電池7を充電する縦置き形式の充電器16を示す斜視図である。図6は、その分解斜視図である。
【0022】
充電器16は、中空状のケースである充電器本体17、充電用端子18、充電用端子18に接続された充電制御回路(図示せず)、熱伝導部19、放熱部であるフィン20、載置部21、位置合わせ部22、位置合わせ用ガイド部23、底板24等により構成されている。二次電池7への充電時には、図7ないし図10に示すように、充電式電気掃除機1のハウジング2が充電器16に着脱可能に結合される。
【0023】
載置部21は充電器本体17の一部を構成する部分であり、二次電池7を充電するためにハウジング2を充電器16に結合したときにハウジング2が載置される。この載置部21は、ハウジング2の凸面形状部が嵌まり込む凹面形状に形成されている。
【0024】
充電用端子18は、ハウジング2を載置部21に載置したときに、ハウジング2に設けられている充電用端子11と接続される部材であり、載置部21上に設けられている。充電用端子18と充電用端子11とが接続されることにより、二次電池7に対する充電が可能となる。
【0025】
熱伝導部19は、その大部分が充電器本体17内に位置し、その一部が載置部21に形成された穴部19aを貫通して充電器本体17の外方へ突出している。熱伝導部19における充電器本体17の外方へ突出した部分は、ハウジング2を充電器16に結合したときにハウジング2に形成された挿入口12からハウジング2内に挿入され、電池カバー13に面接触する。熱伝導部19が電池カバー13に面接触することにより、二次電池7の熱が電池カバー13を介して熱伝導部19に伝わる。熱伝導部19が載置部21から突出する寸法は、二次電池7の奥行き寸法より僅かに長く設定されている。この熱伝導部19は、熱伝導性の良い材料である金属、若しくはカーボン、又はこれらの複合材料、例えば、銅、銀、アルミニウム、真鍮、カーボン系材料、又は、これらの複合材料により形成されている。
【0026】
フィン20は、熱伝導部19と一体に形成され、又は、熱伝導部19と別体に形成された後に連結されて熱的に接続されている。フィン20は熱伝導部19と同じように熱伝導性の良い材料である金属、若しくはカーボン、又はこれらの複合材料、例えば、銅、銀、アルミニウム、真鍮、カーボン系材料、又は、これらの複合材料により形成されている。フィン20と熱伝導部19とは、底板24を外した部分から充電器本体17内に入れられ、ネジ25を用いて充電器本体17にネジ止めされている。
【0027】
位置合わせ部22と位置合わせ用ガイド部23とは充電器本体17の一部を構成する部分であり、位置合わせ部22は、ハウジング2を充電器16に結合するときに結合位置を位置合わせする部分である。位置合わせ用ガイド部23は、位置合わせ部22の上方に位置し、上方向きに突出するとともに上方に向かうにつれて幅が狭くなるように傾斜した中空状に形成されている。この位置合わせ部22を用いた結合位置の位置合わせは、ハウジング2を載置部21に載置するときに、ハウジング2の後方下部に取付けられている一対の車輪6を位置合わせ用ガイド部23に沿って下方へ移動させ、その車輪6で位置合わせ部22を挟持することにより行える。車輪6の幅寸法“La”は、位置合わせ部22の幅寸法“Lb”と略同じか、又は、僅かに大きく設定されている。
【0028】
位置合わせ用ガイド部23はフィン20の上方に位置付けられ、位置合わせ用ガイド部23の上端面及び上部側側面には複数の放熱穴26が形成されている。
【0029】
底板24は、充電器本体17の底面部分を閉止している。
【0030】
このような構成において、充電式電気掃除機1による掃除中に二次電池7の電圧が終止電圧に達したために二次電池7を充電する場合には、ハウジング2に設けられている把持部27を把持してハウジング2を持ち上げ、持ち上げたハウジング2を下ろして充電器16に結合する。ハウジング2を充電器16に結合することにより、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、熱伝導部19が挿入口12に挿入されるとともに挿入された熱伝導部19が電池カバー13に面接触する。
【0031】
持ち上げたハウジング2を下ろして充電器16に結合するとき、車輪6を位置合わせ用ガイド部23に沿って下方へ移動させるとともにその車輪6によって位置合わせ部22を挟持する(図8、図9参照)。ここで、車輪6の幅寸法“La”が、位置合わせ部22の幅寸法“Lb”と略同じか、又は、僅かに大きく設定されているので、ハウジング2を充電器16に結合するときの結合位置の位置合わせを、車輪6で位置合わせ部22を挟持することにより精度良く行える。しかも、車輪6はハウジング2に設けられている既存の部品であり、結合位置の位置合わせ用に新たな部品を追加する必要がなく、コスト上昇が生じない。また、充電器16側においては、位置合わせ部22は充電器本体17の一部を構成する部分であり、その幅寸法を車輪6の幅寸法に応じて設計するだけであり、新たな部品を追加するものではないので、位置合わせ部22を形成してもコスト上昇が生じない。
【0032】
ハウジング2を充電器16に結合させたとき、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、さらに、二次電池7の電池温度が適正充電温度範囲内の場合に二次電池7への充電が行われる。
【0033】
また、ハウジング2を充電器16に結合させたとき、熱伝導部19が挿入口12から挿入されて電池カバー13に面接触することにより、二次電池7の熱が電池カバー13を介して熱伝導部19に伝わり、さらにこの熱は熱伝導部19からフィン20へ伝わり、フィン20から放熱される。このため、二次電池7の充電時において、二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに下げることができる。したがって、二次電池7を充電しようとしたときに二次電池7の電池温度が適正充電温度以上に上昇しているために制御手段によって充電が停止された場合でも、短時間のうちに二次電池7の電池温度を適正充電温度に下げることができ、短時間の停止時間の後に充電を開始することができる。
【0034】
フィン20から放熱された熱は、充電器本体17内の空気を温め、暖まった空気は位置合わせ用ガイド部23内を上昇して放熱穴26から放出される。これにより、フィン20から放熱された熱の充電器本体17外へ排出を速やかに行え、熱伝導部19やフィン20による二次電池7の温度を下げる機能を維持することができる。
【0035】
なお、電池カバー13と二次電池7との接触部において、二次電池7の電極が設けられている面に電池カバー13が接触しているので、二次電池7から電池カバー13への伝熱が効果的に行われる。
【0036】
ここで、充電式電気掃除機1においては、二次電池7の充電時における二次電池7の電池温度を下げるために新たに確保するスペースとしては、熱伝導部19が挿入されるスペースを確保するだけでよく、充電式電気掃除機1の小型化を図ることができる。
【0037】
熱伝導部19が挿入口12に挿入された場合、台形状の二次電池載置部14に載置されている二次電池7が熱伝導部19に押されて二次電池押え部15側(図10の矢印a方向側)へ回動し、熱伝導部19が最奥部へ挿入されたときには二次電池7が二次電池押え部15に当接する。二次電池7が二次電池押え部15に当接することにより、二次電池押え部15の弾性により電池カバー13が熱伝導部19に押圧される。これにより、熱伝導部19と電池カバー13との面接触が確実に行われ、電池カバー13から熱伝導部19への熱の伝わりが促進される。
【0038】
充電完了後、把持部27を把持し、ハウジング2を充電器16に結合したときとは逆の要領でハウジング2を持ち上げる。ハウジング2を持ち上げると、充電用端子11と充電用端子18とが離反するとともに挿入口12から熱伝導部19が抜け出し、挿入口12はシャッターにより閉止される。この後、床面にハウジング2を載置することで、二次電池7は自身の重量により二次電池載置部14に載置される位置へ回動して元の位置に戻る。この状態において操作者は再び掃除することが可能となる。
【0039】
なお、本実施の形態では、熱伝導部19やフィン20の材料として金属を用いた場合を例に挙げて説明したが、二次電池7で発生した熱を良好に伝熱させることができるものであれば、樹脂などを用いてもよい。
【0040】
本発明の第2の実施の形態を図11に基づいて説明する。なお、図1ないし図10において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する(以下の実施の形態でも同じ)。
【0041】
本実施の形態の充電器31は第1の実施の形態の充電器16と略同じであり、本実施の形態の充電器31が第1の実施の形態の充電器16と異なる点は、位置合わせ用ガイド部23の上端面に放熱穴26に代えて放熱ファン32を設けた点である。
【0042】
この放熱ファン32を設けることにより、フィン20からの放熱により暖められた充電器本体17内の空気を強制的にすばやく充電器本体17外に排出することができる。これにより、フィン20からの放熱性を高めることができ、ひいては、二次電池7から電池カバー13を介して熱伝導部19への熱の伝わりを促進することができ、充電時における二次電池7を電池温度を充電適正温度までより速く低下させることができる。さらに、放熱ファン31を設けることにより充電時における二次電池7や充電制御回路の温度上昇を有効に抑えることができ、電流を増加させて短時間で充電することも可能となる。
【0043】
本発明の第3の実施の形態を図12及び図13に基づいて説明する。本実施の形態の充電器41は第1の実施の形態の充電器16と略同じであり、本実施の形態の充電器41が第1の実施の充電器16と異なる点は、放熱部として、フィン20に代えて板状の外部放熱板42を設け、この外部放熱板42を充電器本体17の外部に露出させた点である。
【0044】
外部放熱板42と熱伝導部19は一体に形成され、又は、熱伝導部19と別体に形成された後に連結されて熱的に接続されている。
【0045】
熱伝導部19と外部放熱板42とは、底板24を外した部分から充電器本体17に入れられ、熱伝導部19を載置部21に形成された穴部19aから突出させるとともに外部放熱板42を充電器本体17の側面に形成された穴部42aから突出させ、ネジ25を用いて充電器本体17にネジ止めされている。
【0046】
このようにして充電器本体17の外部に外部放熱板42を設けることにより、電池カバー13や熱伝導部19を介して二次電池7から伝わった熱が、外部放熱板42から充電器本体17外に速やかに放熱される。これにより、充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【0047】
本発明の第4の実施の形態を図14ないし図16に基づいて説明する。本実施の形態の充電器51は横置き形式であり、その外観形状は第3の実施の形態(図12および図13)と略同じあるが、充電時における使用形態の向きが異なり、位置合わせ用ガイド部23を床面に接触させる向きで使用される。これにより、穴部19aから突出している熱伝導部19は床面と平行な向きに突出し、穴部42aから突出している外部放熱板42が床面に接触する。
【0048】
二次電池7への充電時には、車輪6を用いてハウジング2を充電器51との結合位置に向けて走行させ、さらに、車輪6が位置合わせ用ガイド部23を跨ぐようにしてハウジング2を走行させるとともに車輪6で位置合わせ部22を挟持することによりハウジング2を充電器51に結合することができる。この結合により、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、熱伝導部19がハウジング2に形成されている挿入口12に挿入されるとともに挿入された熱伝導部19が二次電池7の電池カバー13に面接触する。
【0049】
ここで、位置合わせ用ガイド部23の先端部における床面からの高さ寸法は“Ha”に設定され、この高さ寸法は位置合わせ部22に向けて次第に大きくなり、位置合わせ部22の床面からの高さ寸法“Hb”は、車輪6の半径寸法より僅かに大きく設定されている。これにより、ハウジング2が充電器51に結合されて車輪6が位置合わせ部22を挟持しているときには、車輪6は床面から離反し、ハウジング2側の重量が電池カバー13を介して熱伝導部19に作用し、電池カバー13は熱伝導部19に面接触する向きに付勢される。これにより、電池カバー13と熱伝導部19の接触状態が良好になり、充電時における二次電池7から電池カバー13と熱伝導部19とを介して外部放熱板42への熱伝導が良好に行われ、二次電池7の充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに下げることができる。
【0050】
さらに、外部放熱板42が床面に接触しており、床面は毛足の長いカーペット等の一部を除いて空気よりも熱伝導性が良いため、充電時における二次電池7の電池温度をより一層速やかに下げることができる。
【0051】
このような構成において、本実施の形態では、ハウジング2に形成されている挿入口12は、ハウジング2を充電器51との結合位置に向けて走行させたときに熱伝導部19が挿入される向きに形成されているので、ハウジング2を二次電池7の充電のために充電器51に結合する操作を、充電式電気掃除機1を持ち上げることなくハウジング2を充電器51に向けて車輪6を用いて走行させることにより行える。これにより、ハウジング2を充電器51に結合する際の操作性を向上させることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明の充電器によれば、ハウジング内に収納された二次電池の充電時にその二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の充電式電気掃除機を示す斜視図である。
【図2】充電式電気掃除機の一部を示す斜視図である。
【図3】充電式電気掃除機における二次電池の取付構造を示す斜視図である。
【図4】二次電池への電池カバーの取付構造を示す斜視図である。
【図5】縦置き形式の充電器を示す斜視図である。
【図6】その分解斜視図である。
【図7】二次電池の充電のためにハウジングを充電器に結合させた状態を示す斜視図である。
【図8】ハウジングの充電器への結合状態を示す側面図である。
【図9】ハウジングの充電器への結合状態を示す正面図である。
【図10】ハウジングの充電器への結合時における電池カバーと熱伝導部との接触状態を説明する側面図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態の充電器を示す分解斜視図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の充電器を示す斜視図である。
【図13】その分解斜視図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態の充電器と充電式電気掃除機とを示す斜視図である。
【図15】その充電器を示す分解斜視図である。
【図16】電池カバーと熱伝導部との接触状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 充電式電気掃除機
2 ハウジング
6 車輪
7 二次電池
8 電動送風機
12 挿入口
13 電池カバー
16 充電器
17 充電器本体
19 熱伝導部
20 放熱部
22 位置合せ部
26 放熱穴
31 充電器
41 充電器
51 充電器
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電器及び充電式電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、充電式電気掃除機及びその充電式電気掃除機の二次電池を充電するための充電器について様々な発明が提案され、実用化されている。このような充電式電気掃除機の充電において特に留意すべき点の一つは、電池温度が高い二次電池に対して充電を行うと二次電池の寿命が短くなるという点である。
【0003】
そこで、電池温度を測定するサーミスタを設け、サーミスタの測定結果が適正充電温度(例えば、10〜30℃)より高い場合には充電を行わず、サーミスタの測定結果が適正充電温度範囲内となった場合に充電を開始するように制御する制御手段を備えたものが知られている。
【0004】
このような制御手段を供えた充電式電気掃除においては、掃除中に二次電池が終止電圧に達したために二次電池の充電を行おうとしても、掃除中には二次電池の電池温度が40〜50℃に達している場合が多く、その電池温度が適正充電温度に下がるまで待たなければならない。二次電池はハウジング内に収納されているために放熱性が低く、自然放熱により適正充電温度に下がるまで待っていたのでは長時間にわたって掃除を中断しなければならない場合がある。
【0005】
そこで、高温になっている二次電池の電池温度を速やかに低下させて二次電池の充電が可能になるまでの待ち時間を短縮するようにした発明が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
この特許文献1に開示された発明によれば、二次電池の充電のために充電式電気掃除機を充電器(ACアダプタ本体)に結合したときに、充電器内と充電式電気掃除機内とを連通するとともに二次電池がその途中に位置する風路を形成している。そして、充電器に設けられた送風機を駆動させることによりその風路内に冷却風を流し、この冷却風によって二次電池を強制的に空冷している。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−65535公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した特許文献1に開示された発明では、二次電池を空冷するための冷却風が流れる風路を充電器内と掃除機内とに形成しなければならず、構造が複雑になる。
【0009】
また、充電式電気掃除機内に風路を形成することにより充電式電気掃除機が大型化し、家電製品全般に対する要望である小型化に反することになる。
【0010】
さらに、充電器においては、充電のための機構のほかに冷却のための送風機やこの送風機に付随する様々な機構を設けなければならず、充電器が大型化し、高価格となる。
【0011】
本発明の目的は、二次電池への充電時において、高温となっている二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電器は、一部を充電器本体から外方へ突出させた熱伝導部が前記充電器本体に設けられ、この熱伝導部には放熱部が熱的に接続されている。二次電池の充電のために二次電池を収納したハウジングを充電器に結合したとき、前記熱伝導部が前記ハウジングに形成された挿入口から挿入されて前記二次電池に熱的に接続されている電池カバーに面接触させる。
【0013】
したがって、二次電池の充電のためにハウジングを充電器に結合したとき、挿入口からハウジング内に挿入された熱伝導部が電池カバーに面接触し、この電池カバーが二次電池に熱的に接続されているので、二次電池の熱が電池カバーから熱伝導部に伝わり、さらに、熱伝導部から放熱部に伝わって放熱部から放熱されるので、充電時において二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を図1ないし図10に基づいて説明する。図1は、充電式電気掃除機1の外観構成を示す斜視図である。この充電式電気掃除機1は、基体をなすハウジング2に対して着脱自在にホース3が接続され、ホース3の先端部に着脱自在に延長管4が接続され、延長管4の先端部に着脱自在に吸込口体5が取付けられている。ハウジング2の後方下部には走行用の一対の車輪6が取付けられ、ハウジング2の前方下部には走行用の一個の車輪(図示せず)が取付けられている。
【0015】
ハウジング2内部には、二次電池7と、この二次電池7を駆動源として駆動される電動送風機8とが収納されている。ホース3は、その基端が図示しない集塵室を介して電動送風機8の吸込側に連通するようにハウジング2に接続されており、ホース3の先端側であって延長管4が接続される箇所の近傍には、後方に向けてホース3から分岐された握り部9と、この握り部9を握った操作者の指で操作可能な範囲に位置する操作手段10とが設けられている。
【0016】
操作手段10は、電動送風機8の電源スイッチを兼ね、この電動送風機8をそれぞれ異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択設定することができるように構成されている。具体的には、握り部9から延長管4の方向に向けて、運転モードの一つである停止設定用の操作ボタン、運転モードの一つである弱運転設定用の操作ボタン、運転モードの一つである強運転設定用の操作ボタンが一列に配設されている。
【0017】
図2は、ハウジング2の後部側を示す斜視図である。ハウジング2は上部ケース2aと下部ケース2bとにより形成され、下部ケース2bの後部側には、二次電池7へ充電するための充電用端子11が設けられ、上部ケース2aの後部側には、二次電池7への充電時に二次電池7からの放熱を促進するための後述する熱伝導部19が挿入される挿入口12が形成されている。なお、この挿入口12には、スプリング等の付勢体により閉止方向に付勢されたシャッター(図示せず)が設けられており、このシャッターは、熱伝導部19が挿入口12から挿入されるときにその熱伝導部19に押されて開放され、熱伝導部19が挿入口12から抜け出したときに挿入口12を閉止する。
【0018】
図3は、ハウジング2内における二次電池7の取付構造を示す斜視図である。二次電池7は、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池の円筒形のものを複数本直列に接続した組電池である。二次電池7の側面には電池温度検出手段としてのサーミスタや過電流保護機能(図示せず)などが備えられ、樹脂材料、例えば、熱収縮チューブで1つにまとめられている。この二次電池7の外周部には、図4に示すように略コの字型に形成された電池カバー13が取付けられている。電池カバー13は、二次電池7の電極が設けられている面に接触させるように位置付けられており、二次電池7と電池カバー13とは熱的に接続されている。電池カバー13は銅又はアルミニウム等の熱伝導性の良い材料で形成されている。
【0019】
さらに、ハウジング2内には、二次電池7への充電時において二次電池7の電池温度が適正充電温度範囲内となるまで充電を開始しないように制御する制御する制御手段(図示せず)が設けられている。
【0020】
電池カバー13が取付けられた二次電池7は、下部ケース2bと一体に形成された二次電池載置部14と、上部ケース2aと一体に形成された二次電池上方押え部15との間に配置され、二次電池載置部14上に載置されている。二次電池載置部14は、車輪6を床面に接地させている状態において、二次電池7が載置される面がハウジング2の内方に向かうにつれて下向きに傾斜する台形状に形成されている。このため、二次電池載置部14上に載置された二次電池7は、車輪6を床面に接地させている状態において、ハウジング2内の奥側に位置する部分が下側となる向きに斜めに載置されている。二次電池上方押え部15は、車輪6を床面に接地させている状態において略水平となる向きに形成されている。また、この二次電池上方押え部15は、後述する熱伝導部19が挿入口12から挿入される充電時において、電池カバー13及び二次電池7を熱伝導部19に押圧する向きに付勢する弾性を有している。なお、二次電池載置部14は挿入口12と略同じ位置に形成されている。
【0021】
図5は、充電式電気掃除機1の二次電池7を充電する縦置き形式の充電器16を示す斜視図である。図6は、その分解斜視図である。
【0022】
充電器16は、中空状のケースである充電器本体17、充電用端子18、充電用端子18に接続された充電制御回路(図示せず)、熱伝導部19、放熱部であるフィン20、載置部21、位置合わせ部22、位置合わせ用ガイド部23、底板24等により構成されている。二次電池7への充電時には、図7ないし図10に示すように、充電式電気掃除機1のハウジング2が充電器16に着脱可能に結合される。
【0023】
載置部21は充電器本体17の一部を構成する部分であり、二次電池7を充電するためにハウジング2を充電器16に結合したときにハウジング2が載置される。この載置部21は、ハウジング2の凸面形状部が嵌まり込む凹面形状に形成されている。
【0024】
充電用端子18は、ハウジング2を載置部21に載置したときに、ハウジング2に設けられている充電用端子11と接続される部材であり、載置部21上に設けられている。充電用端子18と充電用端子11とが接続されることにより、二次電池7に対する充電が可能となる。
【0025】
熱伝導部19は、その大部分が充電器本体17内に位置し、その一部が載置部21に形成された穴部19aを貫通して充電器本体17の外方へ突出している。熱伝導部19における充電器本体17の外方へ突出した部分は、ハウジング2を充電器16に結合したときにハウジング2に形成された挿入口12からハウジング2内に挿入され、電池カバー13に面接触する。熱伝導部19が電池カバー13に面接触することにより、二次電池7の熱が電池カバー13を介して熱伝導部19に伝わる。熱伝導部19が載置部21から突出する寸法は、二次電池7の奥行き寸法より僅かに長く設定されている。この熱伝導部19は、熱伝導性の良い材料である金属、若しくはカーボン、又はこれらの複合材料、例えば、銅、銀、アルミニウム、真鍮、カーボン系材料、又は、これらの複合材料により形成されている。
【0026】
フィン20は、熱伝導部19と一体に形成され、又は、熱伝導部19と別体に形成された後に連結されて熱的に接続されている。フィン20は熱伝導部19と同じように熱伝導性の良い材料である金属、若しくはカーボン、又はこれらの複合材料、例えば、銅、銀、アルミニウム、真鍮、カーボン系材料、又は、これらの複合材料により形成されている。フィン20と熱伝導部19とは、底板24を外した部分から充電器本体17内に入れられ、ネジ25を用いて充電器本体17にネジ止めされている。
【0027】
位置合わせ部22と位置合わせ用ガイド部23とは充電器本体17の一部を構成する部分であり、位置合わせ部22は、ハウジング2を充電器16に結合するときに結合位置を位置合わせする部分である。位置合わせ用ガイド部23は、位置合わせ部22の上方に位置し、上方向きに突出するとともに上方に向かうにつれて幅が狭くなるように傾斜した中空状に形成されている。この位置合わせ部22を用いた結合位置の位置合わせは、ハウジング2を載置部21に載置するときに、ハウジング2の後方下部に取付けられている一対の車輪6を位置合わせ用ガイド部23に沿って下方へ移動させ、その車輪6で位置合わせ部22を挟持することにより行える。車輪6の幅寸法“La”は、位置合わせ部22の幅寸法“Lb”と略同じか、又は、僅かに大きく設定されている。
【0028】
位置合わせ用ガイド部23はフィン20の上方に位置付けられ、位置合わせ用ガイド部23の上端面及び上部側側面には複数の放熱穴26が形成されている。
【0029】
底板24は、充電器本体17の底面部分を閉止している。
【0030】
このような構成において、充電式電気掃除機1による掃除中に二次電池7の電圧が終止電圧に達したために二次電池7を充電する場合には、ハウジング2に設けられている把持部27を把持してハウジング2を持ち上げ、持ち上げたハウジング2を下ろして充電器16に結合する。ハウジング2を充電器16に結合することにより、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、熱伝導部19が挿入口12に挿入されるとともに挿入された熱伝導部19が電池カバー13に面接触する。
【0031】
持ち上げたハウジング2を下ろして充電器16に結合するとき、車輪6を位置合わせ用ガイド部23に沿って下方へ移動させるとともにその車輪6によって位置合わせ部22を挟持する(図8、図9参照)。ここで、車輪6の幅寸法“La”が、位置合わせ部22の幅寸法“Lb”と略同じか、又は、僅かに大きく設定されているので、ハウジング2を充電器16に結合するときの結合位置の位置合わせを、車輪6で位置合わせ部22を挟持することにより精度良く行える。しかも、車輪6はハウジング2に設けられている既存の部品であり、結合位置の位置合わせ用に新たな部品を追加する必要がなく、コスト上昇が生じない。また、充電器16側においては、位置合わせ部22は充電器本体17の一部を構成する部分であり、その幅寸法を車輪6の幅寸法に応じて設計するだけであり、新たな部品を追加するものではないので、位置合わせ部22を形成してもコスト上昇が生じない。
【0032】
ハウジング2を充電器16に結合させたとき、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、さらに、二次電池7の電池温度が適正充電温度範囲内の場合に二次電池7への充電が行われる。
【0033】
また、ハウジング2を充電器16に結合させたとき、熱伝導部19が挿入口12から挿入されて電池カバー13に面接触することにより、二次電池7の熱が電池カバー13を介して熱伝導部19に伝わり、さらにこの熱は熱伝導部19からフィン20へ伝わり、フィン20から放熱される。このため、二次電池7の充電時において、二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに下げることができる。したがって、二次電池7を充電しようとしたときに二次電池7の電池温度が適正充電温度以上に上昇しているために制御手段によって充電が停止された場合でも、短時間のうちに二次電池7の電池温度を適正充電温度に下げることができ、短時間の停止時間の後に充電を開始することができる。
【0034】
フィン20から放熱された熱は、充電器本体17内の空気を温め、暖まった空気は位置合わせ用ガイド部23内を上昇して放熱穴26から放出される。これにより、フィン20から放熱された熱の充電器本体17外へ排出を速やかに行え、熱伝導部19やフィン20による二次電池7の温度を下げる機能を維持することができる。
【0035】
なお、電池カバー13と二次電池7との接触部において、二次電池7の電極が設けられている面に電池カバー13が接触しているので、二次電池7から電池カバー13への伝熱が効果的に行われる。
【0036】
ここで、充電式電気掃除機1においては、二次電池7の充電時における二次電池7の電池温度を下げるために新たに確保するスペースとしては、熱伝導部19が挿入されるスペースを確保するだけでよく、充電式電気掃除機1の小型化を図ることができる。
【0037】
熱伝導部19が挿入口12に挿入された場合、台形状の二次電池載置部14に載置されている二次電池7が熱伝導部19に押されて二次電池押え部15側(図10の矢印a方向側)へ回動し、熱伝導部19が最奥部へ挿入されたときには二次電池7が二次電池押え部15に当接する。二次電池7が二次電池押え部15に当接することにより、二次電池押え部15の弾性により電池カバー13が熱伝導部19に押圧される。これにより、熱伝導部19と電池カバー13との面接触が確実に行われ、電池カバー13から熱伝導部19への熱の伝わりが促進される。
【0038】
充電完了後、把持部27を把持し、ハウジング2を充電器16に結合したときとは逆の要領でハウジング2を持ち上げる。ハウジング2を持ち上げると、充電用端子11と充電用端子18とが離反するとともに挿入口12から熱伝導部19が抜け出し、挿入口12はシャッターにより閉止される。この後、床面にハウジング2を載置することで、二次電池7は自身の重量により二次電池載置部14に載置される位置へ回動して元の位置に戻る。この状態において操作者は再び掃除することが可能となる。
【0039】
なお、本実施の形態では、熱伝導部19やフィン20の材料として金属を用いた場合を例に挙げて説明したが、二次電池7で発生した熱を良好に伝熱させることができるものであれば、樹脂などを用いてもよい。
【0040】
本発明の第2の実施の形態を図11に基づいて説明する。なお、図1ないし図10において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する(以下の実施の形態でも同じ)。
【0041】
本実施の形態の充電器31は第1の実施の形態の充電器16と略同じであり、本実施の形態の充電器31が第1の実施の形態の充電器16と異なる点は、位置合わせ用ガイド部23の上端面に放熱穴26に代えて放熱ファン32を設けた点である。
【0042】
この放熱ファン32を設けることにより、フィン20からの放熱により暖められた充電器本体17内の空気を強制的にすばやく充電器本体17外に排出することができる。これにより、フィン20からの放熱性を高めることができ、ひいては、二次電池7から電池カバー13を介して熱伝導部19への熱の伝わりを促進することができ、充電時における二次電池7を電池温度を充電適正温度までより速く低下させることができる。さらに、放熱ファン31を設けることにより充電時における二次電池7や充電制御回路の温度上昇を有効に抑えることができ、電流を増加させて短時間で充電することも可能となる。
【0043】
本発明の第3の実施の形態を図12及び図13に基づいて説明する。本実施の形態の充電器41は第1の実施の形態の充電器16と略同じであり、本実施の形態の充電器41が第1の実施の充電器16と異なる点は、放熱部として、フィン20に代えて板状の外部放熱板42を設け、この外部放熱板42を充電器本体17の外部に露出させた点である。
【0044】
外部放熱板42と熱伝導部19は一体に形成され、又は、熱伝導部19と別体に形成された後に連結されて熱的に接続されている。
【0045】
熱伝導部19と外部放熱板42とは、底板24を外した部分から充電器本体17に入れられ、熱伝導部19を載置部21に形成された穴部19aから突出させるとともに外部放熱板42を充電器本体17の側面に形成された穴部42aから突出させ、ネジ25を用いて充電器本体17にネジ止めされている。
【0046】
このようにして充電器本体17の外部に外部放熱板42を設けることにより、電池カバー13や熱伝導部19を介して二次電池7から伝わった熱が、外部放熱板42から充電器本体17外に速やかに放熱される。これにより、充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【0047】
本発明の第4の実施の形態を図14ないし図16に基づいて説明する。本実施の形態の充電器51は横置き形式であり、その外観形状は第3の実施の形態(図12および図13)と略同じあるが、充電時における使用形態の向きが異なり、位置合わせ用ガイド部23を床面に接触させる向きで使用される。これにより、穴部19aから突出している熱伝導部19は床面と平行な向きに突出し、穴部42aから突出している外部放熱板42が床面に接触する。
【0048】
二次電池7への充電時には、車輪6を用いてハウジング2を充電器51との結合位置に向けて走行させ、さらに、車輪6が位置合わせ用ガイド部23を跨ぐようにしてハウジング2を走行させるとともに車輪6で位置合わせ部22を挟持することによりハウジング2を充電器51に結合することができる。この結合により、充電用端子11と充電用端子18とが接続され、熱伝導部19がハウジング2に形成されている挿入口12に挿入されるとともに挿入された熱伝導部19が二次電池7の電池カバー13に面接触する。
【0049】
ここで、位置合わせ用ガイド部23の先端部における床面からの高さ寸法は“Ha”に設定され、この高さ寸法は位置合わせ部22に向けて次第に大きくなり、位置合わせ部22の床面からの高さ寸法“Hb”は、車輪6の半径寸法より僅かに大きく設定されている。これにより、ハウジング2が充電器51に結合されて車輪6が位置合わせ部22を挟持しているときには、車輪6は床面から離反し、ハウジング2側の重量が電池カバー13を介して熱伝導部19に作用し、電池カバー13は熱伝導部19に面接触する向きに付勢される。これにより、電池カバー13と熱伝導部19の接触状態が良好になり、充電時における二次電池7から電池カバー13と熱伝導部19とを介して外部放熱板42への熱伝導が良好に行われ、二次電池7の充電時において二次電池7の電池温度を簡単な構造で速やかに下げることができる。
【0050】
さらに、外部放熱板42が床面に接触しており、床面は毛足の長いカーペット等の一部を除いて空気よりも熱伝導性が良いため、充電時における二次電池7の電池温度をより一層速やかに下げることができる。
【0051】
このような構成において、本実施の形態では、ハウジング2に形成されている挿入口12は、ハウジング2を充電器51との結合位置に向けて走行させたときに熱伝導部19が挿入される向きに形成されているので、ハウジング2を二次電池7の充電のために充電器51に結合する操作を、充電式電気掃除機1を持ち上げることなくハウジング2を充電器51に向けて車輪6を用いて走行させることにより行える。これにより、ハウジング2を充電器51に結合する際の操作性を向上させることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明の充電器によれば、ハウジング内に収納された二次電池の充電時にその二次電池の電池温度を簡単な構造で速やかに低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の充電式電気掃除機を示す斜視図である。
【図2】充電式電気掃除機の一部を示す斜視図である。
【図3】充電式電気掃除機における二次電池の取付構造を示す斜視図である。
【図4】二次電池への電池カバーの取付構造を示す斜視図である。
【図5】縦置き形式の充電器を示す斜視図である。
【図6】その分解斜視図である。
【図7】二次電池の充電のためにハウジングを充電器に結合させた状態を示す斜視図である。
【図8】ハウジングの充電器への結合状態を示す側面図である。
【図9】ハウジングの充電器への結合状態を示す正面図である。
【図10】ハウジングの充電器への結合時における電池カバーと熱伝導部との接触状態を説明する側面図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態の充電器を示す分解斜視図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の充電器を示す斜視図である。
【図13】その分解斜視図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態の充電器と充電式電気掃除機とを示す斜視図である。
【図15】その充電器を示す分解斜視図である。
【図16】電池カバーと熱伝導部との接触状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 充電式電気掃除機
2 ハウジング
6 車輪
7 二次電池
8 電動送風機
12 挿入口
13 電池カバー
16 充電器
17 充電器本体
19 熱伝導部
20 放熱部
22 位置合せ部
26 放熱穴
31 充電器
41 充電器
51 充電器
Claims (9)
- 二次電池を収納したハウジングと前記二次電池の充電のために着脱可能に結合される充電器において、
一部が充電器本体から外方へ突出させて前記充電器本体に設けられ、前記ハウジングとの結合時に前記ハウジングに形成された挿入口から挿入されて前記二次電池の外周部に設置され、かつ熱的に接続されている電池カバーに面接触する熱伝導部と、
前記充電器本体に設けられて前記熱伝導部に熱的に接続された放熱部と、
を有することを特徴とする充電器。 - 前記放熱部が前記充電器本体内に設けられ、前記充電器本体に前記放熱部の上方に位置する放熱穴が形成されていることを特徴とする請求項1記載の充電器。
- 前記放熱部の少なくとも一部が前記充電器本体の外部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の充電器。
- 前記放熱部の少なくとも一部が前記充電器本体の外部であって床面に接触する位置に設けられていることを特徴とする請求項1記載の充電器。
- 前記熱伝導部は、金属、若しくはカーボン、又は、これらの複合材料により形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一記載の充電器。
- 二次電池と、この二次電池を駆動源として駆動される電動送風機とがハウジング内に収納され、前記二次電池への充電時に前記ハウジングが請求項1ないし5のいずれか一記載の充電器に結合される充電式電気掃除機において、
前記ハウジング内に設けられ、前記二次電池に熱的に接続された電池カバーと、
前記ハウジングに形成され、前記充電器への前記ハウジングの結合時に前記充電器に設けられている前記熱伝導部が前記電池カバーに面接触する位置へ向けて挿入される挿入口と、
前記ハウジングに設けられ、このハウジングの前記充電器への結合時に前記充電器に設けられている位置合わせ部を挟持する間隔に設定された一対の車輪と、を有することを特徴とする充電式電気掃除機。 - 前記挿入口は、前記車輪を用いて前記ハウジングを前記充電器との結合位置に向けて走行させたときに前記熱伝導部が挿入される向きに形成されていることを特徴とする請求項6記載の充電式電気掃除機。
- 前記電池カバーは、前記二次電池の電極が設けられている面に接触していることを特徴とする請求項6又は7記載の充電式電気掃除機。
- 前記電池カバーは、前記挿入口から挿入された前記熱伝導部に面接触する向きに付勢されていることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一記載の充電式電気掃除機。
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JP2014087703A (ja) * | 2014-02-05 | 2014-05-15 | Makita Corp | ハンディクリーナ |
RU2704934C1 (ru) * | 2016-02-29 | 2019-10-31 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Пылесос (варианты) |
JP7506706B2 (ja) | 2022-04-28 | 2024-06-26 | ヤマハ発動機株式会社 | 自転車用バッテリの充電器 |
-
2003
- 2003-04-15 JP JP2003110658A patent/JP2004319219A/ja active Pending
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