KR100479599B1 - Charger for cordless vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 청소기용 충전기에 관한 것으로, 이는 전원플러그 및 충전 회로기판, 충전거치대, 충전거치대 연결단자로 구성된 무선 청소기 충전기에 있어서; 무선 청소기에 내장되어 있는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리의 잔류 전기에너지를 완전히 방전시킬 수 있도록 상기 충전 회로기판에 별도의 방전모드기능을 갖는 전기저항이 연결 구성된 것으로서, 상기 전기저항의 강제방전에 따른 니켈-카드뮴 배터리의 메모리효과(memory effect)를 방지하여 상기 배터리의 충전 가능 용량을 처음과 같은 상태로 유지되게 하므로서, 니켈-카드뮴 배터리의 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장되는 탁월한 효과가 있다.The present invention relates to a charger for a wireless cleaner, comprising: a wireless cleaner charger comprising a power plug and a charging circuit board, a charging cradle, and a charging cradle connecting terminal; An electric resistance having a separate discharge mode function is connected to the charging circuit board to completely discharge residual electric energy of a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery embedded in a wireless cleaner, and a forced discharge of the electric resistance is performed. By preventing the memory effect of the nickel-cadmium battery according to the above to maintain the chargeable capacity of the battery as the first state, while extending the life of the nickel-cadmium battery, The actual operating time of the wireless cleaner according to the product and the life of the product also has an excellent effect.
Description
본 발명은 무선 청소기용 충전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전기의 구성요소인 충전 PCB(일명 인쇄회로기판 : Printed Circuit Board)에 별도의 방전모드기능을 하는 전기저항을 연결시켜 상기 전기저항의 강제방전에 따른 Ni-Cd(니켈-카드뮴) 배터리의 메모리효과(memory effect)를 방지하여 상기 배터리의 충전 가능 용량을 처음과 같은 상태로 유지되게 하므로서, 니켈-카드뮴 배터리의 수명이 연장됨과 동시에, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장될 수 있도록 한 무선 청소기용 충전기에 관한 것이다.The present invention relates to a charger for a wireless cleaner, and more particularly, by connecting an electric resistance having a separate discharge mode function to a charging PCB (also known as a printed circuit board) which is a component of the charger, forcing the electric resistance. By preventing the memory effect of the Ni-Cd (nickel-cadmium) battery due to the discharge to maintain the chargeable capacity of the battery as the first state, while extending the life of the nickel-cadmium battery, The present invention relates to a charger for a wireless cleaner, which can extend an actual operating time of a wireless cleaner and a lifespan of a product according to an extended battery life.
일반적으로, 충전기를 통해 공급된 전기에너지를 저장하고 상기 저장된 전기에너지를 방전하면서 구동되는 가전제품 또는 휴대용 가전제품에는 2차 전지인 Ni-Cd(니켈-카드뮴 또는 니카드) 배터리가 주로 사용되고 있으나, 상기 니켈-카드뮴 배터리는 잦은 충전 및 방전시 메모리효과에 의해 배터리의 충전 가능 용량이 줄어들면서 배터리수명이 단축되게 되는 문제점이 있는데 이러한 문제점을 유발시키는 메모리효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In general, a secondary battery, such as a Ni-Cd (nickel-cadmium or Ni-Cad) battery, is mainly used as a home appliance or a portable home appliance that stores electric energy supplied through a charger and discharges the stored electric energy. Nickel-cadmium batteries have a problem in that the battery life is shortened due to a decrease in the chargeable capacity of the battery due to the memory effect during frequent charging and discharging. The memory effect causing such a problem will be described in detail as follows.
메모리효과(memory effect)는 수정의 결정구조와 동일한 조밀육방구조인 카드뮴 금속의 결정구조 때문에 발생되는 현상으로, 상기 니켈-카드뮴 배터리에서 방전이 되면 방전 전(前) 상태의 카드뮴 결정구조 중 취약한 결정부분에 반응이 일어나면서 결정구조가 흐트러져 비정형구조로 변하게 되면서 상기 결정구조와 비정형구조 사이의 경계층이 형성되게 되고, 배터리에 충전 및 방전을 거듭함에 따라 상기 결정구조와 비정형구조의 경계층이 점차 굵게 변화되어 배터리의 충전 가능 용량이 줄어들게 되는 것이다.The memory effect is a phenomenon caused by the crystal structure of cadmium metal, which is a dense hexagonal structure identical to that of the crystal structure. When discharged from the nickel-cadmium battery, the weak crystal of the cadmium crystal structure before discharge As the reaction occurs on the part, the crystal structure is disturbed and changed into an amorphous structure, and a boundary layer between the crystal structure and the amorphous structure is formed, and the boundary layer between the crystal structure and the amorphous structure gradually changes to thick as the battery is repeatedly charged and discharged. The battery's chargeable capacity is reduced.
이와 같이 상기한 문제점이 발생되는 니켈-카드뮴 배터리를 장착하고 있는 무선 청소기를 일예로 설명하면 다음과 같다.As described above, a wireless cleaner equipped with a nickel-cadmium battery having the above-described problem will be described as an example.
도 1 에 도시된 무선 청소기를 충전시키기 위해 전원콘센트에 전원플러그(2)를 연결하게 되면, 상기 전원콘센트의 교류 전원이 충전기(1)의 충전 회로기판(3)에서 직류(DC) 전원으로 변환되어 충전거치대(4)로 공급되게 되고, 이후 상기 충전거치대(4)에 청소기(12)를 삽착시키면 상기 충전거치대 연결단자(5)와 청소기 연결단자(6)가 상호 접촉되면서 상기 청소기 연결단자(6)와 연결되어 있는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리(7)에 직류 전원이 공급되면서 배터리(7)가 충전되게 된다.When the power plug 2 is connected to the power outlet to charge the wireless cleaner shown in FIG. 1, the AC power of the power outlet is converted from the charging circuit board 3 of the charger 1 to DC power. When the vacuum cleaner 12 is inserted into the charging cradle 4, the vacuum cleaner 12 is contacted with the charging cradle connecting terminal 5 and the vacuum cleaner connecting terminal 6. As the DC power is supplied to the nickel-cadmium (Ni-Cd) battery 7 connected to 6), the battery 7 is charged.
그리고 청소를 위해 충전거치대(4)에 삽착되어 있는 청소기(12)를 분리할 경우, 접촉되어 있는 상기 충전거치대 연결단자(5)와 청소기 연결단자(6)가 상호 분리되면서 상기 니켈-카드뮴 배터리(7)의 충전이 차단되게 되며, 청소기(12)를 구동시키면 충전된 니켈-카드뮴 배터리(7)의 전원에 의해 팬-모터(11)가 회전하면서 흡입구(8)를 통해 먼지 등을 흡입하여 청소를 하게 된다.When the cleaner 12 inserted into the charging cradle 4 is removed for cleaning, the nickel-cadmium battery (ie, the charging cradle connecting terminal 5 and the cleaner connecting terminal 6 being in contact with each other is separated from each other). 7) the charging is cut off, and when the cleaner 12 is driven, the fan-motor 11 is rotated by the power of the charged nickel-cadmium battery 7 while the dust is sucked in through the suction port 8 to be cleaned. Will be
하지만, 청소가 종료된 후 상기 니켈-카드뮴 배터리(7)에 충전되어 있는 전기에너지가 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전기(1)에 청소기의 니켈-카드뮴 배터리(7)를 재충전할 경우, 전술한 니켈-카드뮴 배터리(7)의 문제점과 동일한 상태인 메모리효과에 의해 배터리의 충전 가능 용량이 줄어들면서 상기 배터리(7)의 사용시간 및 사용기간인 배터리수명이 점점 줄어들게 되는 단점이 있으며, 특히 메모리효과가 심할 경우 배터리의 초기용량에 비해 70%만 사용할 수밖에 없게 되어 니켈-카드뮴 배터리(7)를 교체해야 하는 문제점이 있다.However, when the nickel-cadmium battery 7 of the cleaner is recharged in the charger 1 in a state in which the electric energy charged in the nickel-cadmium battery 7 is not completely discharged after the cleaning is finished, the above-described nickel -As the chargeable capacity of the battery decreases due to the memory effect in the same state as the problem of the cadmium battery 7, there is a disadvantage in that the battery life, which is the use time and the use time of the battery 7, gradually decreases. In severe cases, only 70% of the initial capacity of the battery may be used, and there is a problem in that the nickel-cadmium battery 7 needs to be replaced.
또한, 상기한 문제점에 의해 고용량이면서 고가인 니켈-카드뮴 배터리(7)를 교체할 경우, 소비자의 비용부담이 커지게 되는 문제점과 아울러, 소비자들로부터 제조 및 판매회사에 대한 불신감이 커지게 되는 등의 문제점도 있다.In addition, when the high-capacity and expensive nickel-cadmium battery 7 is replaced by the above-mentioned problems, the cost burden of the consumer increases, as well as the distrust of the manufacturing and sales company from the consumers increases. There is also a problem.
이러한 니켈-카드뮴 배터리의 문제점을 해소하기 위하여 근래에 니켈수소(Ni-MH) 및 리튬이온(Li-lon) 배터리 등이 대체 개발되었는데, 상기 니켈수소 배터리의 경우, 상기 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리의 음극인 카드뮴(Cd)를 수소저장합금으로 대체하여 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리의 커다란 문제점이었던 메모리효과를 제거하였지만, 상기 니켈-카드뮴 배터리에 비해 가격이 매우 비싸고, 출력이 떨어지는 단점이 있으며, 상기 리튬이온의 경우, 높은 에너지 저장밀도 및 저중량 특성으로 개발되었지만, 배터리자체가 매우 불안하면서 보호회로 없이 사용할 경우 폭발의 위험성이 매우 높아 무선 청소기에 적용하기에는 적합치가 않기 때문에, 상기 니켈-카드뮴 배터리의 잔류에너지를 강제 방전시킬 수 있는 장치의 개발이 요구되었다. Recently, nickel-hydrogen (Ni-MH) and lithium-ion (Li-lon) batteries, etc. have been developed to solve the problem of the nickel-cadmium battery. In the case of the nickel-hydrogen battery, the nickel-cadmium (Ni-Cd ) By replacing cadmium (Cd), which is the cathode of the battery, with hydrogen storage alloy, the memory effect, which was a major problem of nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, was eliminated. The lithium ion has been developed with high energy storage density and low weight characteristics, but the battery itself is very unstable, and when used without a protection circuit, the risk of explosion is very high. Development of a device capable of forcibly discharging the residual energy of a cadmium battery was required.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 충전 회로기판에 연결된 전기저항에 의해 니켈-카드뮴 배터리의 잔류에너지를 강제 방전시키므로써, 상기 니켈-카드뮴 배터리의 메모리효과 발생을 방지함과 동시에, 처음과 같은 상태의 배터리 충전 가능 용량으로 유지되게 하여 니켈-카드뮴 배터리의 수명이 연장되도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above conventional problems, by forcibly discharging the residual energy of the nickel-cadmium battery by the electrical resistance connected to the charging circuit board, thereby preventing the memory effect of the nickel-cadmium battery At the same time, the purpose is to extend the life of the nickel-cadmium battery by maintaining the battery charge capacity of the first state.
또한, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장될 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다. In addition, it is another object to extend the life of the product and the actual operating time of the wireless cleaner according to the extension of the battery life.
이러한 본 발명의 목적은, 무선 청소기에 내장되어 있는 니켈-카드뮴 배터리의 잔류에너지를 완전히 방전시킬 수 있도록 충전 회로기판에 별도의 방전모드기능을 갖는 전기저항을 연결 구성한 본 발명의 무선 청소기 충전기에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.The object of the present invention, by the wireless cleaner charger of the present invention is configured to connect the electrical resistance having a separate discharge mode function to the charging circuit board to completely discharge the residual energy of the nickel-cadmium battery built in the wireless cleaner As can be solved, it will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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도 2 는 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 구성상태도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the configuration of the charger for a wireless cleaner according to the present invention.
본 발명의 무선 청소기용 충전기는, 전원플러그(2)와; 상기 전원플러그(2)를 통해 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜주는 충전 회로기판(3)와; 무선 청소기를 거치하면서 청소기 연결단자와 접촉되어 상기 충전 회로기판(3)에서 변환된 직류 전원이 청소기에 내장된 니켈-카드뮴 배터리(7)에 충전되도록 하는 충전거치대(4) 및 거치대 연결단자(5)와; 상기 충전 회로기판(3)에 연결되어 상기 배터리(7)의 잔류에너지에 대한 충전 회로기판(3)의 감지신호에 의해 상기 배터리(7)의 잔류에너지를 설정전압이하로 방전시키는 전기저항(20)으로 구성되어 있다.The wireless vacuum cleaner charger of the present invention includes a power plug (2); A charging circuit board 3 for converting AC power supplied through the power plug 2 into DC power; The charging base 4 and the cradle connecting terminal 5 which are in contact with the cleaner connection terminal while charging the wireless cleaner so that the DC power converted from the charging circuit board 3 is charged in the nickel-cadmium battery 7 embedded in the cleaner. )Wow; An electrical resistance 20 connected to the charging circuit board 3 to discharge residual energy of the battery 7 below a set voltage by a detection signal of the charging circuit board 3 with respect to the residual energy of the battery 7. )
도 3 은 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 이의 구성을 설명하면 다음과 같다.Figure 3 shows another embodiment of the charger for a wireless cleaner according to the present invention, the configuration thereof is as follows.
본 발명인 무선 청소기용 충전기(1a)의 구성요소인 충전 회로기판(3)에 연결된 전기저항(20)에 의해 니켈-카드뮴 배터리의 잔류 전기에너지가 방전될 때 발생되는 열을 냉각시키기 위해 상기 충전 회로기판(3)와 상호 연결되어 있는 전기저항(20)에 냉각장치(21)인 히트싱크(Heat Sink)나 또는 쿨링팬(Cooling Fan)이 결합된 구성이다.The charging circuit to cool the heat generated when the residual electrical energy of the nickel-cadmium battery is discharged by the electrical resistance 20 connected to the charging circuit board 3, which is a component of the charger 1a of the present invention. A heat sink or cooling fan, which is a cooling device 21, is coupled to an electrical resistance 20 interconnected with the substrate 3.
이하, 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 작용에 대하여 설명하는데, 이의 작용은 무선 청소기(12)가 결합되어 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리(7)가 충방전되는 과정으로 설명하며, 이 때 도 4 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 충전모드의 블록도를 나타낸 것이고, 도 5 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 방전모드의 블록도를 나타낸 것이다.Hereinafter, a description will be given of the action of the charger for a wireless cleaner according to the present invention, the action of which is described as a process of charging and discharging a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery 7 by combining the wireless cleaner 12. 4 shows a block diagram of the charging mode of the charger operating state of the present invention, Figure 5 shows a block diagram of the discharge mode of the charger operating state of the present invention.
우선, 본 발명의 무선 청소기용 충전기(1a)를 통해 무선 청소기(12)가 충전되는 과정으로, 전원콘센트에 전원플러그(2)를 연결하게 되면, 상기 전원콘센트의 교류 전원이 충전기(1a)의 충전 회로기판(3)에서 직류 전원으로 변환되어 충전거치대(4)로 공급되게 되고, 이후 상기 충전거치대(4)에 청소기(12)를 삽착시키면 거치대 연결단자(5)와 청소기 연결단자(6)가 상호 접촉되면서 상기 청소기 연결단자(6)와 연결되어 있는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리(7)에 직류 전원이 공급되면서 상기 배터리(7)가 충전되게 된다.First, when the wireless cleaner 12 is charged through the wireless cleaner charger 1a of the present invention, when the power plug 2 is connected to the power outlet, the AC power of the power outlet is connected to the charger 1a. The charging circuit board (3) is converted into DC power and supplied to the charging cradle (4). Then, when the vacuum cleaner (12) is inserted into the charging cradle (4), the cradle connecting terminal (5) and the vacuum cleaner connecting terminal (6) Are contacted with each other while the DC power is supplied to the nickel-cadmium (Ni-Cd) battery 7 which is connected to the cleaner connection terminal 6, the battery 7 is charged.
이와 반대로, 상기와 같이 충전된 무선 청소기(12)를 이용하여 청소를 종료한 후 완전히 방전되지 않은 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리(7)의 재충전을 위한 니켈-카드뮴 배터리(6)의 방전과정을 도 5 와 대비하여 설명하면 다음과 같다. On the contrary, the discharge of the nickel-cadmium battery 6 for recharging the nickel-cadmium (Ni-Cd) battery 7 which is not completely discharged after the cleaning is completed by using the charged vacuum cleaner 12 as described above. The process will be described with reference to FIG. 5 as follows.
니켈-카드뮴 배터리(7)의 재충전을 위해 충전기(1a)의 구성요소인 충전거치대(4)에 무선 청소기(12)를 삽착시키게 되면, 상기 거치대 연결단자(5)와 청소기 연결단자(6)가 상호 접촉되면서 충전 회로기판(3)와 상기 니켈-카드뮴 배터리(7)가 연결되게 되고, 상기 충전 회로기판(3)가 상기 니켈-카드뮴 배터리(7)의 잔류에너지를 감지함에 따라 상기 충전 회로기판(3)의 신호에 의해 니켈-카드뮴 배터리(7)의 잔류에너지가 충전 회로기판(3)와 연결되어 있는 전기저항(20)으로 이동되어 방전이 이루어지게 된다.When the wireless cleaner 12 is inserted into the charging cradle 4 which is a component of the charger 1a for recharging the nickel-cadmium battery 7, the cradle connecting terminal 5 and the cleaner connecting terminal 6 The charging circuit board 3 and the nickel-cadmium battery 7 are connected to each other while being in contact with each other. As the charging circuit board 3 senses residual energy of the nickel-cadmium battery 7, the charging circuit board 3 is detected. By the signal of (3), the residual energy of the nickel-cadmium battery 7 is transferred to the electrical resistance 20 connected to the charging circuit board 3 to discharge.
상기와 같이 전기저항(20)에 의한 니켈-카드뮴 배터리(7)가 설정전압(완전방전에 가까운 전압, 약 0 Volt)이하로 방전되면 이를 충전 회로기판(3)가 감지하여 상기 충전과정과 동일한 과정으로 충전기(1a)를 통해 니켈-카드뮴 배터리(7)에 직류 전원이 공급되면서 배터리(7)가 재충전되게 된다.As described above, when the nickel-cadmium battery 7 by the electric resistance 20 discharges below a set voltage (voltage near full discharge, about 0 Volt), the charging circuit board 3 senses the same and performs the same as the charging process. In the process, while the DC power is supplied to the nickel-cadmium battery 7 through the charger 1a, the battery 7 is recharged.
이상과 같이 본 발명의 무선 청소기용 충전기(1a)는, 공지된 충전기의 구성요소중 충전 회로기판(3)에 강제방전모드기능의 전기저항(20)을 연결하여 무선 청소기(12)에 내장된 니켈-카드뮴 배터리(7)의 잔류에너지를 방전시키므로써, 니켈-카드뮴 배터리(7)의 충방전시 존재하는 메모리효과를 제거하여 상기 니켈-카드뮴 배터리(7)의 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장될 수 있는 탁월한 발명인 것이다.As described above, the wireless cleaner charger 1a of the present invention is connected to the charging circuit board 3 among the components of a known charger, and the electric resistance 20 of the forced discharge mode function is built in the wireless cleaner 12. By discharging the residual energy of the nickel-cadmium battery (7), while removing the memory effect existing during charging and discharging of the nickel-cadmium battery (7) to extend the life of the nickel-cadmium battery (7), The actual operation time of the wireless cleaner and the life of the product according to the extension of the battery life is also an excellent invention that can be extended.
본 발명인 무선 청소기용 충전기는, 충전기의 구성요소인 충전 회로기판에 강제방전기능을 하는 전기저항을 연결하므로서, 상기 전기저항에 의해 니켈-카드뮴 배터리의 메모리효과 발생을 방지함과 동시에, 처음과 같은 상태의 배터리 충전 가능 용량으로 유지되게 하여 니켈-카드뮴 배터리의 수명을 연장시키는 탁월한 효과가 있다.The wireless cleaner charger according to the present invention connects an electric resistance having a forced discharge function to a charging circuit board which is a component of the charger, thereby preventing occurrence of a memory effect of the nickel-cadmium battery by the electric resistance, It has an excellent effect of extending the life of the nickel-cadmium battery by keeping it in the state of the battery charge capacity.
또한, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장되는 탁월한 효과도 있다. In addition, there is an excellent effect that the actual operating time and life of the product according to the extension of the battery life is also extended.
도 1 은 종래 무선 청소기 및 충전기의 구성상태도.1 is a configuration diagram of a conventional wireless cleaner and charger.
도 2 는 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 구성상태도.Figure 2 is a configuration diagram of a charger for a wireless cleaner according to the present invention.
도 3 은 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 다른 실시예도.Figure 3 is another embodiment of the present invention a charger for a wireless cleaner.
도 4 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 충전모드를 나타낸 블록도.Figure 4 is a block diagram showing a charging mode of the operating state of the charger of the present invention.
도 5 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 방전모드를 나타낸 블록도.Figure 5 is a block diagram showing a discharge mode of the operating state of the charger of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1, 1a. 충전기 2. 전원플러그 3. 충전 회로기판1, 1a. Charger 2. Power Plug 3. Charging Circuit Board
4. 충전거치대 5. 거치대 연결단자 20. 전기저항4. Charging cradle 5. Cradle connector 20. Electric resistance
21. 냉각장치21. Chiller
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| KR19990051603A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-05 | 윤종용 | Charge control device and method of hand type vacuum cleaner |
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2001
- 2001-08-17 KR KR10-2001-0049673A patent/KR100479599B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030015774A (en) | 2003-02-25 |
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