JP2018183827A - 電動工具 - Google Patents

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寛之 田上
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Abstract

【課題】電池パックで動作する電動工具用であって、アダプタ部と共に電動工具本体も冷却することができるAC−DCアダプタを備えた電動工具を実現する。【解決手段】着脱可能な電池パックによって駆動可能な工具本体1と、電池パックに替えて工具本体に電源を供給するAC−DCアダプタ装置30を備え、アダプタ装置30には外部から電源コード68を介して供給される交流電圧を工具本体に適した直流電圧に変換する電気回路部(57、58等)と、電気回路部を冷却する電動ファン59が設けられる。アダプタ装置30が工具本体1に装着されると、アダプタ装置の空気排出口38、39が工具本体1の空気取入口18、19と連通し、外部から取り込んだ冷却風CA1を、CA2、CA3のように流すことにより工具本体1内も冷却する。【選択図】図7

Description

本発明は電池パックを電源とする電動工具に関し、電池パックに替えて装着でき、使い勝手が良くて信頼性の高いAC−DCアダプタを用いた電動工具を提供することにある。
リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動させるコードレス方式の
電動工具が普及している。例えば、モータにより先端工具を駆動する手持ち式の電動工具においては、複数の二次電池セルを収容した電池パックを用い、電池パックに蓄電された電気エネルギーにてモータを駆動する。電池パックは電動工具本体に着脱可能に構成され、作業に伴って電池電圧が低下したら、電池パックを電動工具本体から取り外して外部充電器を用いて充電する。図12は従来の電動工具本体201に電池パック230を装着する状態を示す側面図(一部断面図)である。電動工具本体201の内部には、ブラシレス方式のモータ5が収容され、電池パック230から供給される直流電力によって駆動される。モータ5の後方には複数のスイッチング素子を含んで構成されるインバータ回路を搭載する回路基板6が設けられる。電池パック230は、内部に図示しないリチウムイオン電池等のセルが複数本収容され、電動工具本体201の電池パック装着部210に着脱可能に取り付けられる。図12の例では電池パック230は電動工具本体201の前方側から後方側に向けて移動させながら装着するもので、電池パック230の装着方向は電動工具本体201から見て前から後方向になる。尚、電動工具における電池パック230の装着方向はこの方向だけに限られずに、後から前方向に装着するものや、右から左方向又は左から右方向に装着するもの、上から下方向に装着するもの等、様々な電動工具がある。
図13は従来の電動工具におけるモータ5を駆動する駆動回路の概略構成を示す図である。モータ5には、インバータ回路91により3相の駆動電流が供給される。インバータ回路91は、FET(電界効果トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子Q1〜Q6を含んで構成され、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」と称する)を含んだ制御装置90によって制御される。インバータ回路91には電池パック230からの直流電力が供給される。マイコンは、複数のホールICを含む位置検出回路92の出力を用いて所定のタイミングにてスイッチング素子Q1〜Q6のゲート信号をハイ又はローにする。
コードレス型の電動工具においては、電動工具から延びる電源コードが無いため大変使い易いが、電池パックの容量の制限により稼働時間が制限されてしまう。また、モータの高出力化を進めると消費電力が増大してしまうので稼働時間が短くなってしまう。この対策として特許文献1のように電池パックを用いる電動工具において、電池パックに替えて商用交流電源を用いたAC−DCアダプタを装着することによりAC電源によって駆動することも可能とした電動工具が知られている。
特開2015−082931号公報
特許文献1のようにAC−DCアダプタを用いてコードレス型の電動工具を稼働させることにより、電池パックの容量に制限されない長時間の連続作業が可能となる。一方で、高出力状態にて長時間連続作業を行うことにより、電動工具本体及びAC−DC電源部の熱の問題、つまり温度上昇の問題が生じてくる。特に、特許文献1の技術では、AC−DCアダプタに内蔵した冷却ファンによって二次電池を冷却しているものの、AC−DC電源部を冷却していないため、AC−DC電源内の回路部品の発熱を抑えることはできない
。また、高温度の環境下において、電動工具本体201をAC−DC電源部を用いて長時間の作業を行うと温度上昇が大きくなって温度保護機能が働いてしまう虞があった。
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的はAC−DC電源部を効果的に冷却できるようにした電動工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、AC−DC電源部から電動工具本体の冷却を行うようにして電動工具の長時間の安定した作業を可能とした電動工具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、AC−DC電源部が大きくなることを抑制できる電動工具を提供することにある。
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、着脱可能な電池パックによって駆動可能な工具本体と、電池パックに替えて工具本体に電源を供給するアダプタ装置を備え、アダプタ装置は、工具本体と着脱可能なハウジングと、外部からコードを介して供給される電源を工具本体に適した電源電圧に変換する電気回路部と、電気回路部を冷却する冷却機構を有する。電源は交流電源であり、電気回路部には交流を整流する整流回路が含まれる。アダプタ装置には工具本体の電極に装着される端子部が形成される。冷却機構はモータによって回転する電動ファンであって、ハウジングは、電動ファンによってハウジング内に外気を取り込むための第一開口部と、ハウジング内に取り込んだ外気をハウジング外に排出するための第二開口部を備え、第一開口部と第二開口部をハウジングの異なる面に設けた。
本発明の他の特徴によれば、工具本体には二次電池を収容した電池パックを装着可能とする電源装着部が形成され、電源装着部にはアダプタ装置と対向する位置に開口する吸入口が設けられ、アダプタ装置を電源装着部に接続した状態において、第二開口部が吸入口と対向することによりアダプタ装置から工具本体に流れる風路が形成されるようにした。アダプタ装置には、電源装着部に吸入口を有しない工具本体に接続された状態において第一開口部から吸引された外気を外部に排出させるための第三開口部がさらに形成され、第三開口部はハウジングの第一開口部及び第二開口部が形成される面とは別の面に形成される。また、アダプタ装置には第一開口部から吸引された外気が、第二開口部から排出されるか、第三開口部から排出されるかを切り換える切替手段を設けた。冷却機構は、ハウジングの側面に設けられたスイッチによってオン又はオフにすることができる。
本発明のさらに他の特徴によれば、工具本体には冷却のために外気を取り込む吸気口と、冷却後の空気を排出される排気口と、吸気口から排気口へ風を流す冷却ファンを備え、吸気口から吸引された外気に吸入口から流入する空気が合流した後に、排気口から工具本体の外に排出されるように構成した。アダプタ装置は、工具本体に接続される第一アダプタ部と、電源コンセントに接続される端子部を備えた第二アダプタ部を備え、第一アダプタ部に冷却ファンを収容する。電気回路部は、交流を直流に変換する整流回路部と、整流回路部からの出力を平滑する平滑回路部を備え、整流回路部及び平滑回路部を第一アダプタ部に収容するようにした。
本発明のさらに他の特徴によれば、ハウジングにはLED等の照射装置が設けられ、照射装置はハウジングの装着方向と直交する面、又は/及び、平行する側面に配置される。ハウジングには照射装置をオン又はオフするためのスイッチが設けられ、使用者は手動にて照射装置を点灯又は消灯させることができる。照射装置はハウジングの取付け面に沿って、又は、取り付け面に対して回転又は移動可能であって、照射方向を任意に変更できるように構成すると好ましい。
本発明によれば、AC−DCアダプタ装置内に風路を形成するとともに電動ファン等の冷却機構を設けたので、アダプタ装置のAC−DC電源部を効率良く冷却できる。また、アダプタ装置から電動工具本体へ連通させる風路を構成して、冷却機構による冷却風を電動工具本体側へも送出できるので、電動工具本体に収容されるモータや発熱する電子部品等を連続して効率良く冷却することができる。さらに、アダプタ装置は電気回路部を複数のハウジング内に分散して配置したため、電動工具本体に装着されるハウジング部分の大型化を抑えることができ、小型軽量で作業性の良いアダプタ装置を実現できる。
本発明の実施例に係るAC−DCアダプタ25の側面図である。 図1の第一アダプタ部30の外観図であり、(1)は上面図、(2)は左側面図(一部断面図)、(3)は後面図である。 図2の第一アダプタ部30の断面図であり、(1)は図2(2)のB−Bの断面図、(2)はA−A断面図(一部側面図)、(3)は(2)のC−C断面図である。 図1の第二アダプタ部70の断面図であり、(1)は横断面図であり、(2)は(1)のD−D断面図である。 電動工具本体1にAC−DCアダプタ25を装着した際の回路構成を示すブロック図である。 電動工具本体1の電池パック装着部10の底面図である。 新型の電動工具本体1にAC−DCアダプタ25を装着した際の風の流れを説明するための図である。 (1)は空気排出口40が閉鎖されている状態を示す部分拡大断面図であり、(2)は空気排出口40が開放されている状態を示す図である。 (1)は従来の電動工具本体201の電池パック装着部110の斜視図であり、(2)は第一アダプタ部30を従来の電動工具本体201に取り付けた際の空気排出口40の状態を示す上面図であり、(3)は第一アダプタ部30の側面図でありその一部を断面図((2)のE−E断面)で示す図である。 (1)は従来の電動工具本体201の電池パック装着部110に第一アダプタ部30を装着した際の風の流れを説明するための図である。 本発明の第二の実施例に係るAC−DCアダプタ125を示す断面図であり、(1)は横断面図であり、(2)縦断面図(一部側面図)である。 従来の電動工具を示す側面図であり、電動工具本体201に電池パック230を装着する状態を示す図である。 従来の電動工具のモータの駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、電動工具の前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明し、第一アダプタ部30、AC−DCアダプタ125の単体部分の方向を説明する際は、装着方向を基準にして図中に示す方向であるとして説明する。
図1は本発明の実施例に係るAC−DCアダプタ25の側面図である。AC−DCアダプタ25は、商用電源より交流電力を入力し、電動工具本体に合わせた直流電力を出力するAC−DC電源部を有する電源変換装置である。ここでは、AC−DCアダプタ25は電池パック230(図12参照)と同じ又はほぼ同じ定格電圧にて電動工具本体に供給する。本実施例に係るAC−DCアダプタ25は、それぞれがハウジングを有する2つの主な部位、即ち、第一アダプタ部30と第二アダプタ部70により構成される。第一アダプタ部30は、電池パック230と同形状の装着機構を有するもので、電池パック230の代わりに電動工具本体に装着される。第二アダプタ部70は図示しない電源コンセントへ差し込まれるプラグ部分(端子74a、74b)を有し、電源コンセントに装着される。第一アダプタ部30と第二アダプタ部70の間は所定の長さ(例えば2m)の電源コード68によって接続される。
第一アダプタ部30は、下側に開口面を有する上側ハウジング31と上側に開口面を有する下側ハウジング51を連結することによって所定の大きさのハウジングが形成されるもので、ここでは電池パック230(図12参照)と相似形とされる。第一アダプタ部30の上方であって左右両側には、装着された第一アダプタ部30を電動工具本体から取り外すためのリリースボタン47が設けられる。第一アダプタ部30から延びる電源コード68は、装着方向(図12参照)の前側となる前方壁30aから外部に延びるように配置される。第一アダプタ部30の装着方向からみて左側側面には、電動工具本体1の周囲を照射するための照射装置64が設けられる。照射装置64は点線にてその照射範囲を示すように第一アダプタ部30の後側(電動工具本体からみたら正面側)を照射する。照射装置は第一アダプタ部30の右側側面と、後側側面にも同様に設けられるが詳細は後述する。照射装置64は導光部64aを有し、導光部64aは矢印50bのように第一アダプタ部30の側壁面に沿って回転可能とされ、点線に示す照射方向を電動工具の上側〜前側から下側まで変更することが可能である。この回転角度は任意であって90〜180度程度あれば十分であるが、それ以上の回動を可能としても良い。
第一アダプタ部30の右側側面には、照射装置62、64、66(62と66は後述)を一括して点灯又は消灯するためのライトスイッチ55aが設けられる。また、ライトスイッチ55aの近傍には、第一アダプタ部30の内部に搭載された冷却機構(図3にて後述)のオン又はオフにするファンスイッチ55bが設けられる。ライトスイッチ55aとファンスイッチ55bは、例えばタクタイルスイッチなどのライトタッチスイッチを、表面に印刷が施された可撓性のシートで覆うことで構成できる。
第二アダプタ部70は、下側に開口面を有する上側ハウジング71と上側に開口面を有する下側ハウジング72の開口面どおしを連結するようにして所定の大きさのハウジングを形成したものである。ハウジングの前方側の側面70aには2つの金属端子を有するプラグ部74が設けられ、プラグ部74が商用電源のコンセントに差し込まれる。ここでは第二アダプタ部70の大きさが第一アダプタ部30の大きさと同等程度に図示しているが、第二アダプタ部70の大きさは任意であり、ハウジングの内部に必要な電子部品を装着するのに必要最小限程度の大きさで、電源コンセントに容易に装着できるような大きさや形状とすれば良い。また、図示していないが上側ハウジング71又は下側ハウジング72の一部に通電状況を示すLED等によるランプを設けるようにしても良い。第二アダプタ部70のプラグ部74が設けられる側面とは異なる面、ここでは対向する側面70bには第一アダプタ部30と接続するための電源コード68が引き出される。
図2は第一アダプタ部30の外観図であり、(1)は上面図、(2)は左側面図(一部断面図)、(3)は後面図である。図2(1)に示す第一アダプタ部30の上面部分は、一部を除いて図12で示した従来の電池パック230の上面部分の全く同じ形状として電池パック230との互換性を保っている。つまり、従来の電池パック230の替わりに本実施例のAC−DCアダプタ25を電動工具本体201(図12参照)に装着することで、AC電源を用いて電動工具を使用できる。上側ハウジング31には、電池パック装着部10に取り付けるために、装着方向と平行な方向に延びる2本のレール36a、36bが形成された装着部が形成される。レール36a、36bは、電動工具本体1の電池パック装着部10に形成されたレール溝11a、11b(図6にて後述)と対応して形成され、レール36a、36bがレール溝11a、11bと嵌合した状態で、図示しないラッチ機構が動作することにより第一アダプタ部30が電動工具本体1に固定される。上側ハウジング31の前方側は平らな下段面32が形成され、中央付近は下段面32よりも高く形成された上段面33が形成される。下段面32と上段面33の接続部は段差状に形成され、その段差部から後方側に切り欠かれた複数の端子挿入口37が形成される。端子挿入口37の内部には電動工具本体側の端子が挿入され、端子と電気的に接触するための電極が設けられる。
上段面33の後方側には、隆起するように形成された隆起部34が形成される。隆起部34はその外形が上段面33より上側に隆起しており、その中央付近に窪み状のストッパ部35が形成される。ストッパ部35は、第一アダプタ部30を、電池パック装着部10の突起部14(図6にて後述)に装着した際の突き当て面となるもので、電動工具本体1側の突起部14がストッパ部35に当接するまで挿入されると、電動工具本体1に配設された複数の端子13a〜13c(図6にて後述)と第一アダプタ部30に配設された電極群が接触して導通状態となる。下段面32と上段面33には、それぞれ複数のスリット状の空気排出口38、39が形成される。空気排出口38、39は、第一アダプタ部30の内部から電動工具本体1側に送出するための風窓になるものであり、第一アダプタ部30が電動工具本体1に装着された状態では、空気排出口38、39が外部から視認できないように覆われる位置にある。第一アダプタ部30の上面の後方側には空気排出口40が設けられる。空気排出口40は、3本のスリット状の開口であって、スライド式で3本の開口部41aを有するシャッター41によって開閉される。空気排出口40は、空気排出口38、39から電動工具本体1側に空気を排出できない際に、大気中にその空気を排出するための第三の開口部となる。シャッター41は第一アダプタ部30の傾斜面31aの内側に配置させた板状の部材であり、上端付近に連結されたコの字状の作用片42が形成される。作用片42の左右両側の前端部分は、ストッパ部35の凹状部分の角部にわずかに突出する。
下側ハウジング51の側面部には、照射装置64、66が設けられる。照射装置64、66は図2(1)のように上面視において直角三角形のように突出するように形成されたカバー64a、64bを有し、カバー64a、64bを回転させることによって第一アダプタ部30の後側から上側〜下側に至るうち任意の方向を照射することができる。
図2(2)は第一アダプタ部30の側面図である。ここでは空気排出口40の近傍付近を断面図にて示しており、その断面位置は図2(1)のA−A部の断面図である。シャッター41は平行する側面部分が上側ハウジング31の内側に形成された複数のリブ46によって、摺動可能に保持されている。またシャッター41の後方側位置は、作用片42の凹状の底辺部分がリブ46に当接することによって制限される。また作用片42とリブ46の最上位部分の間にはスプリング45が介在される。
図2(3)は第一アダプタ部30の後面図、即ち装着方向からみて後側の側面である。後側から見える部分であって、上側ハウジング31には3本のスリット状の空気排出口40が形成される。また、下側ハウジング51の壁面には、開口となる取付部61が形成され、そこの照射装置62が設けられる。照射装置62は中央にLED63が配置され、水平方向の軸線を中心に矢印50aの方向に揺動させることによりLED63からの照射方向を上下方向の所定範囲内で変更できる。下側ハウジング51の装着方向からみて左側側面と右側側面には、それぞれ照射装置64、66の回転基台64b、66bが突出する。ここでは、回転基台64b、66bの壁面囲まれる空間の開口部(光が照射される面)が、装着方向後方側に向いている状態を示しているが、回転基台64b、66bを回転させることによりその照射方向を変更することも可能である。
図3は第一アダプタ部30の断面図であって、(1)は図2(2)のB−Bの断面図である。第一アダプタ部30の内部には回路基板56が水平方向に配置される。回路基板56にはブリッジダイオード57と、電解コンデンサ58が主に搭載される。ブリッジダイオード57は、4つのダイオードをブリッジ状に接続した状態で一つのパッケージに収めたものである。第一アダプタ部30の内部には冷却用の電動ファン59が設けられ、発熱しやすいブリッジダイオード57を冷却する。電動ファン59は、例えば整流されたDC電源を用いて回転する汎用のファンユニットである。
照射装置64、66は同形状の共通部品であって、下側ハウジング51形成された円形の貫通孔の内側部分に基板64c、66cが配置され、基板64c、66cの中央にはLED(発光ダイオード)65、67がそれぞれ配置される。LED65、67の外側には反射板を兼ねたカバー64a、66aにて覆われ、LED65、67はリード線64d、66dによって回路基板56に接続される。下側ハウジング51の他の側面に形成された取付部61に配置される照射装置62は、揺動軸62bを中心に揺動する揺動基台62aを有し、そこに基板62cが設けられる。基板62cの中央にはLED63が搭載され、LED63と回路基板56との間はリード線62dによって接続される。回路基板56の後方側にはスイッチユニット54が設けられる。
図3(2)は、図2(1)のA−A断面図(一部側面図)である。ここでわかるように電解コンデンサ58は円筒状の中心線が回路基板56と直交するように鉛直方向に延びるように配置される。一方、ブリッジダイオード57はその仮想中心線F1が回路基板56に対して斜めになるように配置される。これは、ブリッジダイオード57を斜めに配置することにより、第一アダプタ部30の高さを低く抑えて小型化を図ると共に、電動ファン59から黒矢印のように排出される冷却風を空気排出口38、39又は空気排出口40側に効率良く案内するためである。
図3(3)は(2)のC−C断面図である。電源コード68は第一アダプタ部30の装着方向前側側面から外部に引き出される。また、電源コード68の引き出し位置は、左右中心より片側(電動ファン59の位置と反対側)にオフセットして配置される。電源コード68を引き出す位置は、装着方向の前側側面からに限られずに、装着方向からみて後側側面、右側側面、左側側面、底面部分からいずれかから引き出すように構成しても良い。しかしながら、インパクトドライバのような電動工具においては、装着方向の底面部分を避けるようにすれば電動工具を床などに正立状態で置く際に有利である。
次に図4を用いて第二アダプタ部70の内部構造を説明する。図4(1)は横断面図であり、(2)は(1)のD−D断面図である。本実施例のAC−DCアダプタ25(図1参照)においては、第一アダプタ部30と第二アダプタ部70という2つの別のハウジングに、分散して電子部品を収容するようにした。第二アダプタ部70は主に商用電源のコンセントに差し込むためのプラグ部74を配置するためのものであるが、ここでは第二アダプタ部70に回路基板73を設けて、ヒューズ75、アバランシェダイオード76、チョークコイル77、コンデンサ78を搭載する。プラグ部74は回路基板73にて固定され、平行する2本の端子がハウジングから外部に突出する。図3及び図4にて説明したように、AC−DCアダプタ25に必要な電子部品を第一アダプタ部30と第二アダプタ部70に分散して配置したことにより、第一アダプタ部30側の小型、軽量化が可能となった。また、第二アダプタ部70側には発熱の少ない部品を搭載すると共に、雑防素子などを搭載することにより効果的なノイズ対策、高調波対策を行うことができた。さらに、発熱を伴う電子素子を、冷却装置(電動ファン59)を有する第一アダプタ部30内に配置したので、冷却面でも有利となり長時間の作業も安定して行うことができる。
次に図5を用いて電動工具本体1の回路構成を説明する。電動工具本体1にAC−DCアダプタ25を装着した際の回路構成を示すブロック図である。本実施例では図13にて示した従来の回路図の電池パック230に替えて商用電源99から定電圧の直流を得るためのAC−DCアダプタ25を構成する回路部分が追加されるものである。電動工具本体1側に搭載される制御装置90、インバータ回路91、モータ5、位置検出回路92の構成は従来の電動工具本体201と同じである。制御装置90は、モータのオンオフ及び回転制御を行うものであって、図示しないマイコンを用いて主に構成される。制御装置90は電動工具本体の制御回路基板9(図12参照)に搭載され、トリガ4(図12参照)の操作に伴い入力される起動信号に基づき、モータ5を回転させるためにコイルU、V、Wへの通電時間と駆動電圧を制御する。制御装置90の出力は、インバータ回路91の6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートに接続され、各スイッチング素子Q1〜Q6をオン又はオフするための駆動信号を供給する。
インバータ回路91の6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各エミッタ又は各コレクタは、スター接続されたモータ5のコイルのU相、V相、W相に接続される。スイッチング素子Q1〜Q6は、制御装置90から入力される駆動信号に基づきスイッチング動作を行い、インバータ回路91に入力される直流電圧を、3相(U相、V相、W相)電圧Vu、Vv、Vwとして、モータ5に供給する。モータ5に供給される電流の大きさは、回路中に挿入された電流検出抵抗(図示せず)の両端の電圧を検出することによって制御装置90が算出できるように構成すると良い。
AC−DCアダプタ25には点線で含む4つの主要な回路が含まれ、このうち保護回路とフィルタ回路は第二アダプタ部70内に収容され、全波整流回路、ノイズ除去回路と、電動ファンと、照射装置が第一アダプタ部30内に収容される。保護回路には、過電流の際に回路を直ちに遮断するヒューズ75と、過電圧の際にアースに導通することにより下流側の電気回路を保護するためのアバランシェダイオード76が設けられる。フィルタ回路は、高周波ノイズを除去するためのチョークコイル77とコンデンサ78が含まれる。全波整流回路は第一アダプタ部30に収容されるものであり、ブリッジダイオード57等によって構成される。全波整流回路の出力側であって、インバータ回路91との間にはノイズ除去回路が設けられる。ノイズ除去回路は、整流化された電源のノーマルモードノイズやコモンモードノイズを除去するための回路である。ここでは、ダイオード93と電解コンデンサ94の直列接続回路が、大容量の電解コンデンサ58と並列に接続される。
全波整流回路とノイズ除去回路の間には、電動ファン59が接続される。電動ファン59は内部にファン用モータ60を有するファンユニットであり、ファン用モータ60を駆動するためのファン駆動回路60aも含まれる。ファン用モータ60のオン又はオフは、ファンスイッチ55b(図1も参照)によって手動により設定される。尚、ファンスイッチ55bを省略して第二アダプタ部70をコンセントに差し込んだら常時に電動ファン59が回転するようにしても良い。また、第二アダプタ部70から電動工具本体1側へ所定量以上の電流が流れたときに、所定時間だけ電動ファン59を回転させるようにしても良い。ノイズ除去回路とインバータ回路91の間には、照射装置62、64、66用の電源が引き出される。LED63、65、67は一つのライトスイッチ55a(図1も参照)によって同時に点灯又は消灯される。照射装置62、64、66用の点灯回路内には、流れる電流を制限するための抵抗Rcが設けられる。なお、LED63、65、67を個別の回路(ライトスイッチ55aと抵抗Rcの回路)で構成してもよい。
電動工具本体1側の内部には、電池パック装着部10に電池パック230が装着されたか、本実施例に係るAC−DCアダプタ25が装着されたか否かを検出する判別スイッチ17が設けられる。判別スイッチ17は、電動工具本体にAC−DCアダプタ25が装着された際にハイ出力を制御装置90に出力し、電池パック230が装着された際には判別スイッチ17はロー出力のまま、即ちゼロボルトとなる(尚、ハイ、ローの出力が逆になるようにしても良い)。このように判別スイッチ17を設けたことにより電動工具本体1側の制御装置90は、電池パック230による電源供給か、AC−DCアダプタ25からの電源供給かを判別することができる。この判別手段は省略することも可能であるが、制御装置90がAC−DCアダプタ25の装着状況を判別できることは電動工具本体1の制御において役に立つ。電池パック230からの電源供給に比べてAC−DCアダプタ25からの電源供給の場合は、省電力を厳格に意識する必要がない上に使用する電源容量の制限がないため、モータ5の出力を電池パック230における駆動時よりも高く設定することが可能となる。例えば、モータの回転数を電池パックによる駆動時よりも上昇させるようにしても良い。また、AC−DCアダプタ25の電動ファン59によって生成された冷却風をハウジング内部に導くことができるので、インバータ回路91やモータ5の冷却という点でも有利である。
図6は本実施例に係る新型の電動工具本体1の電池パック装着部10の底面図である。基本的な形状は図12で示した従来の電動工具本体201の電池パック装着部210と同一であって、本実施例のAC−DCアダプタ25用に新設したのは、曲面部12aに形成され突起部14の角部分に判別用切欠き15を設けて、そこに判別スイッチを設けたことである。また、平面部12bと端子接続面12cに複数のスリット状に形成される空気取入口18、19を設けたことである。判別スイッチ17(図6では見えない)は、装着方向と平行方向に移動する判別スイッチ操作片16を有する。判別スイッチ操作片16は、判別用切欠き15によって底面視で段差状に切り欠かれた範囲内に位置するため、従来の電動工具本体201に電池パック230が装着された際には押圧されず、判別スイッチ17の出力がオフのままである。一方、本実施例のAC−DCアダプタ25が新型の電動工具本体1に装着されたら、判別スイッチ操作片16が後述する作用片42の先端部分によって押されることにより判別スイッチ17がオンとなる。この判別スイッチ17のオンオフによって、電動工具本体201側の制御装置90は電池パック230が装着されているのか、AC−DCアダプタ25が装着されているのかを判別できる。このように、電池パック装着部10の形状の一部を工夫して、電源判別手段を設けたことにより、制御装置90は装着された電源の種類によってモータ5の制御やその他の制御を変更することが可能となる。特に、AC−DCアダプタ25の装着時には作業時間の経過と共に電圧降下が生ずる心配がないので、省エネルギーを実現する制御をシビアに実行する必要が無い。また、AC−DCアダプタ25側の電動ファン59で生成された冷却風を利用できるので(詳細は図7で後述)、発熱部分の安定的な冷却効果が期待できる。
図7は、新型の電動工具本体1に第一アダプタ部30を装着した際の風の流れを説明するための図である。電動工具本体1の内部構造は図12で説明した従来の電動工具本体201とほぼ同様であり、電池パック装着部10にスリット状に形成される空気取入口18、19が設けられた点と、図6に示す突起部14の角部分に判別用切欠き15を設けて、その内部の点線で示す位置に判別スイッチ17を設けた点にある。AC−DCアダプタ25の第一アダプタ部30が電池パック装着部10に取り付けられ、第二アダプタ部70(図1参照)のプラグ部74をコンセントに差し込み、ファンスイッチ55b(図1参照)を押すと、電動ファン59の回転が開始する。電動ファン59の回転によって外気がCA1のように第一開口部たる空気取入口52から第一アダプタ部30のハウジングの内部に吸引される。吸引された冷却風CA1は、ハウジングの第二開口部である空気排出口38、39から矢印CA2のように、空気取入口18、19側に流れる。図では電池パック装着部10と第一アダプタ部30の上面を離して図示しているが、実際には密着した状態である。この密着した状態では、第一アダプタ部30の空気排出口38、39と電動工具本体1側の空気取入口18、19は、第一アダプタ部30の取り付け時にお互いのスリット部が一致する位置に対向する。空気取入口18、19を介して電動工具本体1の内部に流入した冷却風CA3は、モータ5の回転軸の取り付けられた冷却ファン(図示せず)で生成された冷却風(吸気口たる風窓7a等から吸引され、排気口たる風窓7bから排出される)に合流して風窓7bからハウジング2の外部に排出される。ハウジング2の内部空間、特にハンドル部を流れる冷却風CA3の流れ方や流れる位置は任意であるが、冷却風CA3を特定の箇所に流れるように導風板を設けたり、ハウジング2の内部に冷却風CA3用の風路を形成するようにしても良い。
以上説明したように、第一アダプタ部30側の電動ファン59によって生成された冷却用の空気を電動工具本体1のハウジング2の内部に導入することは、冷却上の大きなメリットをもたらす。図7で示す電動工具本体1はインパクト工具であり、ねじ締め作業等の断続的なモータ5の駆動を繰り返すため、モータ5の停止時には回転軸に取り付けられる冷却用のファン(図示せず)もその都度停止する。しかしながら、AC−DCアダプタ25を電源とする場合は、モータ5の回転と共に断続的に回転する第一の冷却ファンに加えて、第一アダプタ部30側から電動工具本体1に連続して回転する第二の冷却ファン(電動ファン59)による冷却風が導入されるので、2つの冷却ファンによる冷却風によって電動工具本体1内の十分な冷却性能を維持できる。
次に図8を用いて第一アダプタ部30の第三開口たる空気排出口40の開閉機構について説明する。図6、図7にて説明したように本実施例のAC−DCアダプタ25を空気取入口18、19を有する新型の電動工具本体1に装着した際には図7で示すような冷却風CA2、CA3の流れが実現できる。しかしながら、従来の電動工具本体には空気取入口18、19が形成されていない。電動工具においては電池パック230の互換性を保つことが重要であり、本実施例のAC−DCアダプタ25を従来の電動工具本体201に装着した際にも不具合が生じないようにすることが重要である。そこで、本実施例のAC−DCアダプタ25では、第一アダプタ部30の第二開口部(空気排出口38、39)とは別の第三開口部(空気排出口40)を形成した。第一開口部(図7に示す空気取入口52)から吸入された空気は、第二開口部又は第三開口部のいずれか一方から第一アダプタ部30の外部に排出される。また、第三開口部たる空気排出口40を利用しない際にその開口部分を閉鎖するための開閉機構をシャッター41によって実現した。図8(1)は、空気排出口40が開閉機構によって閉鎖されている状態を示す図であり、(2)は空気排出口40が開放されている状態を示す図である。
図8(1)は、第一アダプタ部30が電動工具本体に装着されている状態、又は、電動工具本体201に第一アダプタ部30も電池パック230も装着されていない際の状態を示す図である。シャッター41には、空気排出口40の大きさと間隔が一致する開口部41a(図8(2)参照)を有し、上側ハウジング31の内側壁面に沿って矢印48の方向に移動可能である。シャッター41の左右両側方向の辺部は、上側ハウジング31の内壁面に形成されたものであって、シャッター41を保持するために形成される複数のリブ46によって保持される。シャッター41の上面には所定のシャッター41よりも十分厚く形成された作用片42が接続され、作用片42と一番上側のリブ46との間にスプリング45が介在される。スプリング45は圧縮バネであり、作用片42を矢印48aの方向に付勢する。スプリング45による付勢によって、作用片42の先端部42aは、図8(1)の状態のようにストッパ部35の角部に干渉する程度にまで突出する。第一アダプタ部30が電動工具本体に装着されている状態では、作用片42の先端部42aに判別スイッチ操作片16(図6参照)が当接するが、スプリング45の付勢力の方が判別スイッチ操作片16のスプリング力よりも十分大きいので、判別スイッチ操作片16側は移動するが、先端部42aの位置は移動しない。第一アダプタ部30も電池パック230もいずれも装着されていない際には、先端部42aは図8(1)のように角部に突出した状態となる。なお、スプリング45の配置は、作用片42とリブ46との間に限らず、隣り合うリブ46とリブ46の間、またはリブ46と下側ハウジング51の間であってもよく、スプリング45を引っ張りバネとし、作用片42を上側ハウジング31へ向けて付勢するような構造であっても良い。
図8(2)は従来の電動工具本体201が接続された際の、シャッター41の状態を示す図である。電動工具本体201に第一アダプタ部30が装着されると、電動工具本体201の突起部214が矢印49のように相対移動し、太点線で示す位置になる。この結果、作用片42の先端部42aが押されることにより、作用片42は矢印48bのように押し込まれる。この状態ではシャッター41の開口部41aと空気排出口40の開口位置が一致するので空気排出口40が開くことになり、第一アダプタ部30のハウジング内から外部へ冷却風CA1を排出させることが可能となる。
図9(1)は、従来の電動工具本体201の電池パック装着部110の形状を示す斜視図である。電池パック装着部210の形状は、図6で示した新型の電動工具本体1とほぼ同様であり、異なる点は平面212bに空気取入口が無いこと、端子13a〜13cの後方側の面212aにも空気取入口が無いこと、及び、突起部214の矢印214a付近の角部の形状が異なることである。それ以外は同じ形状、同じ寸法である。
図9(2)はAC−DCアダプタ25の第一アダプタ部30を従来の電動工具本体201に取り付けた際の空気排出口40の開口状況を示す上面図である。(1)に示す電池パック装着部210に第一アダプタ部30が装着されると、突起部214の角部((1)の矢印214aの部分)がストッパ部35の角部分に突出している作用片42を矢印49aの方向に押すことによりシャッター41が斜め下方側にスライドし、空気排出口40と開口部41aの位置が一致するので、第三開口部が開放されることになる。図9(3)は第一アダプタ部30の側面図であり、その一部を(2)におけるE−E断面図にて示している。この図で示すように、従来の電動工具本体201を装着すると、作用片42がスプリング45の力に抗して斜め下方に押し下げられるため、シャッター41の開口部41aの位置と、空気排出口40の開口が一致することになる。
図10は、従来の電動工具本体201に第一アダプタ部30を装着した際の風の流れを説明するための図である。従来の電動工具本体201では、電池パック装着部10の矢印218、219の箇所には空気取入口は設けられずに閉鎖状態である。そのため、第一アダプタ部30を電動工具本体201に装着したとしても空気排出口38、39が矢印218、219の壁面によって塞がれた閉鎖状態とされる。しかしながら、従来の電動工具本体201にAC−DCアダプタ25が装着された際には図8(2)のようにシャッター41を移動させることにより空気排出口40による第三開口部が開口する。この結果、電動ファン59の回転によってCA1のように吸い込まれた冷却風は、第三開口部たる空気排出口40からCA4のように排出される。このように第一アダプタ部30の冷却風CAの出口として、空気排出口38,39を利用するか、又は、空気排出口40を利用するかを切り替える流路の切替手段を実現したので、本実施例のAC−DCアダプタ25は、新型の電動工具本体1だけでなく、従来の電動工具本体201にも同様に装着して使用できる。また、AC−DCアダプタ25の使用に際して、ユーザは装着する電動工具本体1、201の種類を考慮する煩わしさから解放される。
以上、第一の実施例によれば電動工具本体にAC−DCアダプタ25を装着して稼働時間の制限を受けること無く使用することが可能となった。また、第一アダプタ部30内に収容された電源部を電動ファン59によって強制的に冷却できるので、AC−DCアダプタ25に収容される回路部品の発熱を抑えるこができる。また、AC−DCアダプタ25側の冷却に加えて、電動工具本体1側の冷却をも行うことができるので、信頼性の高くて使い勝手の良い電動工具を実現できた。
次に図11を用いて本発明の第二の実施例に係るAC−DCアダプタ125を説明する。第一の実施例ではAC−DCアダプタ125の収容電子部品は、第一アダプタ部30と第二アダプタ部70に分けて収容されていた。このように分散配置をすれば、電動工具本体1、201側に装着される第一アダプタ部30のハウジングのサイズが大きくなることを抑制できる。これに対して第二の実施例では、上側ハウジング31と下側ハウジング51の内部にすべての電子部品を収容するようにした。ハウジング130を構成する上側ハウジング31と下側ハウジング51は、第一アダプタ部30と全く同様の部品を用いる。そのため、上側ハウジング31に形成される端子群、ラッチ機構、空気排出口40のシャッター41等は同一である。下側ハウジング51の側面には、照射装置62、64、66が設けられるが、これらの構造も第一の実施例と同じである。下側ハウジング51の内部には回路基板73Aが水平に設けられ、ここにはブリッジダイオード57A、電解コンデンサ58A、ヒューズ75A、アバランシェダイオード76A,チョークコイル77A、コンデンサ78Aが搭載される。ここに搭載される電子素子は、下側ハウジング51の内部空間にすべてが収まるように第一の実施例よりも小型化することが重要である。尚、下側ハウジング51の形状を変更して上下方向にその長さを長くして、第一の実施例の電子素子と同等のものを搭載するように構成しても良い。
下側ハウジング51からは電源コード168が延びて、その先端にコンセント170が設けられる。コンセント170部分には回路基板は収容されないため、合成樹脂によってハウジング部分に鋳込むようにしてプラグ部174を覆うと良い。
以上のように、第二の実施例ではフィルタ回路、整流回路・安定化電源回路などをすべてハウジング130内に収容したので、電源コンセント付近に第二アダプタ部を設ける必要が無く、コンパクトで使いやすいAC−DCアダプタを実現できた。また、ハウジング130には、第一アダプタ部30(図10参照)と同様に第一から第三の開口部と風路を形成したため、収容される電子素子を効率良く冷却できる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、AC−DCアダプタが装着される電動工具本体、電気機器本体、その他の電源を用いる機器本体は、上述の例だけに限られずに、電池パックを用いる様々な機種に用いることができる。
1 電動工具本体 2 ハウジング 4 動作スイッチ(トリガ)
5 モータ 6 回路基板 7a、7b 風窓 8 先端工具装着部
9 制御回路基板 10 電池パック装着部 11a、11b レール溝
12a 曲面部 12b 平面部 12c 端子接続面
13a、13b、13c 端子 14 突起部 15 判別用切欠き
16 判別スイッチ操作片 17 判別スイッチ 18、19 空気取入口
25 AC−DCアダプタ 30 第一アダプタ部 30a 前方壁
31 上側ハウジング 31a 傾斜面 32 下段面 33 上段面
34 隆起部 35 ストッパ部 36a、36b レール
37 端子挿入口 38、39 空気排出口(第二開口部)
40 空気排出口(第三開口部) 41 シャッター
41a (シャッターの)開口部 42 作用片
42a (作用片の)先端部 45 スプリング 46 リブ
47 リリースボタン 51 下側ハウジング
52 空気取入口(第一開口部) 54 スイッチユニット
55a ライトスイッチ 55b ファンスイッチ
56 回路基板 57、57A ブリッジダイオード
58、58A 電解コンデンサ 59 電動ファン 60 ファン用モータ
60a ファン駆動回路 61 取付部 62 照射装置
62a 揺動基台 62b 揺動軸 62c 基板 62d リード線
63 LED 64、66 照射装置 64a、66a カバー
64b、66b 回転基台 64c、66c 基板
64d、66d リード線 65、67 LED 68 電源コード
70 第二アダプタ部 70a、70b (第二アダプタ部の)側面
71 上側ハウジング 72 下側ハウジング 73、73A 回路基板
74 プラグ部 74a、74b 端子 75、75A ヒューズ
76、76A アバランシェダイオード 77、77A チョークコイル
78、78A コンデンサ 90 制御装置 91 インバータ回路
92 位置検出回路 93 ダイオード 94 電解コンデンサ
99 商用電源 125 AC−DCアダプタ 130 ハウジング
168 電源コード 170 コンセント 201 電動工具本体
210 電池パック装着部 214 突起部 230 電池パック
Q1〜Q6 スイッチング素子
CA1〜CA4 冷却風

Claims (13)

  1. 着脱可能な電池パックによって駆動可能な工具本体と、
    前記電池パックに替えて前記工具本体に電源を供給するアダプタ装置と、を備え、
    前記アダプタ装置は、
    前記工具本体と着脱可能なハウジングと、
    外部からコードを介して供給される電源を前記工具本体に適した電源電圧に変換する電気回路部と、
    前記電気回路部を冷却する冷却機構を備えたことを特徴とする電動工具。
  2. 前記電源は交流電源であり、前記電気回路部には交流を整流する整流回路が含まれ、
    前記アダプタ装置には前記工具本体の電極に装着される端子部が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
  3. 前記冷却機構はモータによって回転する電動ファンであって、
    前記ハウジングは、前記電動ファンによって前記ハウジング内に外気を取り込むための第一開口部と、前記ハウジング内に取り込んだ外気を前記ハウジング外に排出するための第二開口部と、を備え、
    前記第一及び第二開口部を前記ハウジングの異なる面に設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動工具。
  4. 前記工具本体には、二次電池を収容した前記電池パックを装着可能とする電源装着部が形成され、
    前記電源装着部には、前記アダプタ装置と対向する位置に開口する吸入口が設けられ、
    前記アダプタ装置を前記電源装着部に接続した状態において、前記第二開口部が前記吸入口と対向することにより前記アダプタ装置から前記工具本体に流れる風路が形成されることを特徴とする請求項3に記載の電動工具。
  5. 前記アダプタ装置には、前記電源装着部に吸入口を有しない工具本体に接続された状態において前記第一開口部から吸引された外気を外部に排出させるための第三開口部がさらに形成され、
    前記第三開口部は、前記ハウジングの前記第一開口部及び前記第二開口部が形成される面とは別の面に形成されることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。
  6. 前記アダプタ装置には、前記第一開口部から吸引された外気が、前記第二開口部から排出されるか、前記第三開口部から排出されるかを切り換える切替手段を有することを特徴とする請求項5に記載の電動工具。
  7. 前記冷却機構をオン又はオフするためのスイッチを、前記アダプタ装置に設けたことを特徴とする請求項6に記載の電動工具。
  8. 前記工具本体には、吸気口及び排気口と、前記吸気口から前記排気口へ風を流す冷却ファンと、を備え、前記吸気口から吸引された外気に前記吸入口から流入する空気が合流した後に、前記排気口から前記工具本体の外に排出されることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか一項に記載の電動工具。
  9. 前記アダプタ装置は、前記工具本体に接続される第一アダプタ部と、電源コンセントに接続される端子部を備えた第二アダプタ部と、を備え、
    前記第一アダプタ部に前記冷却ファンを収容したことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか一項に記載の電動工具。
  10. 前記電気回路部は、交流を直流に変換する整流回路部と、前記整流回路部からの出力を平滑する平滑回路部と、を備え、
    前記整流回路部及び前記平滑回路部を前記第一アダプタ部に収容したことを特徴とする請求項9に記載の電動工具。
  11. 前記ハウジングには、照射装置が設けられることを特徴とする請求項3乃至10のいずれか一項に記載の電動工具。
  12. 前記照射装置はLEDであって、前記ハウジングの装着方向と直交する面、又は/及び、平行する側面に配置され、前記ハウジングには前記LEDをオン又はオフするためのスイッチが設けられることを特徴とする請求項11に記載の電動工具。
  13. 前記照射装置は前記ハウジングの取付け面に沿って、又は、取り付け面に対して回転又は移動可能であって、照射方向を変更することができることを特徴とする請求項12に記載の電動工具。


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