KR20030015774A - 무선 청소기용 충전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 청소기용 충전기에 관한 것으로, 이는 전원플러그 및 충전 PCB, 충전거치대, 충전거치대 연결단자로 구성된 무선 청소기 충전기에 있어서;
무선 청소기에 내장되어 있는 Ni-Cd 배터리의 잔류 전기에너지를 완전히 방전시킬 수 있도록 상기 충전 PCB에 별도의 방전모드기능을 갖는 전기저항이 연결 구성된 것으로서, 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 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장되는 탁월한 효과가 있다.

Description

무선 청소기용 충전기{Charger for cordless vacuum cleaner}
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 충전가능 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.
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 Ni-Cd 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.
메모리효과(memory effect)는 수정의 결정구조와 동일한 조밀육방구조인 카드뮴 금속의 결정구조 때문에 발생되는 현상으로, 상기 Ni-Cd 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.
이와 같이 상기한 문제점이 발생되는 Ni-Cd 배터리를 장착하고 있는 무선 청소기를 일예로 설명하면 다음과 같다.
도 1 에 도시된 무선 청소기를 충전시키기 위해 전원콘센트에 전원플러그(2)를 연결하게 되면, 상기 전원콘센트의 AC 전원이 충전기(1)의 충전 PCB(3)에서 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 Ni-Cd 배터리(7)에 DC 전원이 공급되면서 배터리(7)가 충전되게 된다.
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 Ni-Cd 배터리(7)의 충전이 차단되게 되며, 청소기(12)를 구동시키면 충전된 Ni-Cd 배터리(7)의 전원에 의해 팬-모터(11)가 회전하면서 흡입구(8)를 통해 먼지 등을 흡입하여 청소를 하게 된다.
하지만, 청소가 종료된 후 상기 Ni-Cd 배터리(7)에 충전되어 있는 전기에너지가 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전기(1)에 청소기의 Ni-Cd 배터리(7)를 재충전할 경우, 전술한 Ni-Cd 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 Ni-Cd 배터리(7)를 교체해야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기한 문제점에 의해 고용량이면서 고가인 Ni-Cd 배터리(7)를 교체할 경우, 소비자의 비용부담이 커지게 되는 문제점과 아울러, 소비자들로부터 제조 및 판매회사에 대한 불신감이 커지게 되는 등의 문제점도 있다.
이러한 Ni-Cd 배터리의 문제점을 해소하기 위하여 근래에 니켈수소(Ni-MH) 및 리튬이온(Li-lon) 배터리 등이 대체 개발되었는데, 상기 니켈수소 배터리의 경우, 상기 Ni-Cd 배터리의 음극인 Cd를 수소저장합금으로 대체하여 Ni-Cd 배터리의 커다란 문제점이었던 메모리효과를 제거하였지만, 상기 Ni-Cd 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 Ni-Cd 배터리의 잔류에너지를 강제 방전시킬 수 있는 장치의 개발이 요구되었다.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 충전 PCB에 연결된 전기저항에 의해 Ni-Cd 배터리의 잔류에너지를 강제 방전시키므로써, 상기 Ni-Cd 배터리의 메모리효과 발생을 방지함과 동시에, 처음과 같은 상태의 배터리 충전 가능 용량으로 유지되게 하여 니켈-카드뮴 배터리의 수명이 연장되도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장될 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 전원플러그 및 충전 PCB, 충전거치대, 충전거치대 연결단자로 구성된 무선 청소기 충전기에 있어서;
무선 청소기에 내장되어 있는 Ni-Cd 배터리의 잔류에너지를 완전히 방전시킬 수 있도록 상기 충전 PCB에 별도의 방전모드기능을 갖는 전기저항이 연결 구성된 본 발명의 무선 청소기 충전기에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 1 은 종래 무선 청소기 및 충전기의 구성상태도.
도 2 는 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 구성상태도.
도 3 은 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 다른 실시예도.
도 4 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 충전모드를 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명의 충전기 작용상태 중 방전모드를 나타낸 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 1a. 충전기 2. 전원플러그 3. 충전 PCB
4. 충전거치대 5. 거치대 연결단자 20. 전기저항
21. 냉각장치
도 2 는 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 구성상태도를 나타낸 것이다.
본 발명의 무선 청소기용 충전기는, 전원플러그(2)와, 상기 전원플러그(2)를 통해 공급된 AC 전원을 DC 전원으로 변환시켜주는 충전 PCB(3)와, 무선 청소기를 거치하면서 청소기 연결단자와 접촉되어 상기 충전 PCB(3)에서 변환된 DC 전원이 청소기에 내장된 니켈-카드뮴 배터리(7)에 충전되도록 하는 충전거치대(4) 및 거치대 연결단자(5)와, 상기 충전 PCB(3)에 연결되어 상기 배터리(7)의 잔류에너지에 대한 충전 PCB(3)의 감지신호에 의해 상기 배터리(7)의 잔류에너지를 설정전압이하로 방전시키는 전기저항(20)으로 구성되어 있다.
도 3 은 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 이의 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 무선 청소기용 충전기(1a)의 구성요소인 충전 PCB(3)에 연결된 전기저항(20)에 의해 Ni-Cd 배터리의 잔류 전기에너지가 방전될 때 발생되는 열을 냉각시키기 위해 상기 충전 PCB(3)와 상호 연결되어 있는 전기저항(20)에 냉각장치(21)인 히트싱크(Heat Sink)나 또는 쿨링팬(Cooling Fan)이 결합된 구성이다.
이하, 본 발명인 무선 청소기용 충전기의 작용에 대하여 설명하는데, 이의 작용은 무선 청소기(12)가 결합되어 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.
우선, 본 발명의 무선 청소기용 충전기(1a)를 통해 무선 청소기(12)가 충전되는 과정으로, 전원콘센트에 전원플러그(2)를 연결하게 되면, 상기 전원콘센트의 AC 전원이 충전기(1a)의 충전 PCB(3)에서 DC 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 Ni-Cd 배터리(7)에 DC 전원이 공급되면서 상기 배터리(7)가 충전되게 된다.
이와 반대로, 상기와 같이 충전된 무선 청소기(12)를 이용하여 청소를 종료한 후 완전히 방전되지 않은 Ni-Cd 배터리(7)의 재충전을 위한 Ni-Cd 배터리(6)의 방전과정을 도 5 와 대비하여 설명하면 다음과 같다.
Ni-Cd 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 PCB(3)와 상기 Ni-Cd 배터리(7)가 연결되게되고, 상기 충전 PCB(3)가 상기 Ni-Cd 배터리(7)의 잔류에너지를 감지함에 따라 상기 충전 PCB(3)의 신호에 의해 Ni-Cd 배터리(7)의 잔류에너지가 충전 PCB(3)와 연결되어 있는 전기저항(20)으로 이동되어 방전이 이루어지게 된다.
상기와 같이 전기저항(20)에 의한 Ni-Cd 배터리(7)가 설정전압(완전방전에 가까운 전압, 약 0 Volt)이하로 방전되면 이를 충전 PCB(3)가 감지하여 상기 충전과정과 동일한 과정으로 충전기(1a)를 통해 Ni-Cd 배터리(7)에 DC 전원이 공급되면서 배터리(7)가 재충전되게 된다.
이상과 같이 본 발명의 무선 청소기용 충전기(1a)는, 공지된 충전기의 구성요소중 충전 PCB(3)에 강제방전모드기능의 전기저항(20)을 연결하여 무선 청소기(12)에 내장된 Ni-Cd 배터리(7)의 잔류에너지를 방전시키므로써, Ni-Cd 배터리(7)의 충방전시 존재하는 메모리효과를 제거하여 상기 Ni-Cd 배터리(7)의 수명을 연장시킴과 동시에, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장될 수 있는 탁월한 발명인 것이다.
본 발명인 무선 청소기용 충전기는, 충전기의 구성요소인 충전 PCB에 강제방전기능을 하는 전기저항을 연결하므로서, 상기 전기저항에 의해 Ni-Cd 배터리의 메모리효과 발생을 방지함과 동시에, 처음과 같은 상태의 배터리 충전 가능 용량으로 유지되게 하여 니켈-카드뮴 배터리의 수명을 연장시키는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 배터리수명의 연장에 따른 무선 청소기의 실제 작동시간 및 제품의 수명 역시 연장되는 탁월한 효과도 있다.

Claims (3)

  1. 전원플러그와, 상기 전원플러그를 통해 공급된 AC 전원을 DC 전원으로 변환시켜주는 충전 PCB와, 무선 청소기를 거치하면서 청소기 연결단자와 접촉되어 상기 충전 PCB에서 변환된 DC 전원이 청소기에 내장된 니켈-카드뮴 배터리에 충전되도록 하는 충전거치대 및 거치대 연결단자와, 상기 충전 PCB에 연결되어 상기 배터리의 잔류에너지에 대한 충전 PCB의 감지신호에 의해 상기 배터리의 잔류에너지를 설정전압이하로 방전시키는 전기저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 청소기용 충전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 PCB에 연결된 전기저항에 의해 Ni-Cd 배터리의 잔류 전기에너지가 방전될 때 발생되는 열을 냉각시키기 위해 상기 충전 PCB와 상호 연결되어 있는 전기저항에 냉각장치가 결합된 것을 특징으로 하는 무선 청소기용 충전기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각장치는 일종의 냉각용 방열기를 나타내는 히트싱크(Heat Sink)나 또는 쿨링팬(Cooling Fan)인 것을 특징으로 하는 무선 청소기용 충전기.
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