KR20070108228A - 재충전가능한 전동 장치 - Google Patents

Abstract

모터와 상기 모터에 결합된 소용량 배터리를 갖는 재충전가능한 장치가 제공된다. 상기 소용량 배터리는 장치의 소수 평균사용까지 장치의 평균사용에 충분한 저장 용량을 갖는다. 재충전가능한 장치를 충전하는 충전기가 제공된다. 상기 충전기는 충전 회로와, 재충전가능한 장치의 재충전 상태를 표시하는 표시기를 포함한다. 상기 충전기는 재충전가능한 장치의 소용량 배터리 보다 큰 저장 용량을 갖는 대용량 배터리를 포함한다. 상기 대용량 배터리는 소용량 배터리를 재충전할 수 있는 전력을 제공한다. 충전기는 교류 전원공급부로부터 전력을 수용하는 파워코드를 갖는다. 또한, 재충전가능한 장치의 사용 방법과 재충전가능한 장치의 충전 방법이 제공된다.

충전기, 배터리, 평균사용, 저장용량, 1회사용, 모터

Description

재충전가능한 전동 장치{RECHARGEABLE POWERED DEVICE}

본 발명은 재충전가능한 전동 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 신속재충전가능한 칫솔 등과 같이 소용량의 신속재충전가능한 배터리를 갖는 재충전가능한 전동 장치와, 이러한 장치를 충전하기 위한 충전 유니트에 관한 것이다.

전동 칫솔은 유용하게 사용되어 왔다. 전동 칫솔은 수동일 때 보다 훨씬 빠른 속도로 강모에 운동을 부여하고 또한 방향과 형태가 상이한 운동을 부여한다는 점에서, 수동(비전동식) 칫솔에 비해 장점을 갖는다. 일반적으로 사용자에 의해 칫솔의 수동 운동과 조합되는 이러한 운동은 수동 칫솔에 비해 탁월한 세척을 제공한다. 종래의 전동 칫솔은 전기모터를 작동시켜 칫솔 헤드를 구동시키는 1회용 배터리 또는 재충전가능한 배터리에 의해 구동된다. 종래 전동 칫솔의 배터리는 교체되거나 재충전되지 않고, 많은(약간 많은) 평균 세척 주기에 충분한 전력을 제공하는 부피가 큰 표준크기의 배터리이다.

도1은 엘리아브에 허여된 미국특허 제6.813.793호에 개시된 전동 칫솔의 실시예를 도시하고 있다. 칫솔(5)은 디스크형 강모 캐리어를 가지며, 이러한 강모 캐리어는 부착된 강모를 따라서 진동식 또는 요동식으로 구동된다. 칫솔(5)은 칫솔의 기단부에 핸들부(10)와, 칫솔의 말단부에 헤드(11)를 갖는다. 상기 핸들 부(10)는 모터(14) 및 배터리(15, 16)를 수용하기 위한 격벽을 갖는다. 헤드(11)는 일반적으로 원형인 강모 홀더(13)를 포함한다. 회전가능한 축(12)은 모터(14)로부터 헤드(11)로 연장된다. 축 커플링(17)은 축(12)을 따라 배치되며, 모터(14)와 헤드(11) 사이의 지점에서 분리되는 축을 제공한다. 이것은 예를 들어 세척 또는 교체를 위하여 축이 칫솔(5)로부터 제거될 수 있게 한다.

종래 전동 칫솔의 강모(15, 16)는 AA 크기의 배터리처럼 부피가 큰 표준크기의 배터리이다. 배터리는 배터리를 교체하지 않고서도 또는 배터리를 재충전하지 않고서도 많은(약간 많은) 평균 세척 주기를 위해 모터를 작동시킬 충분한 전력을 저장한다.

본 발명의 특징은 모터와 상기 모터에 결합된 소용량의 배터리를 갖는 재충전가능한 장치를 제공하는 것이다. 상기 소용량 배터리는 장치의 약간의 평균 사용(a few average use)을 초과하는 평균 사용에 충분한 저장 용량을 갖는다.

본 발명의 특징은 재충전가능한 장치를 충전하기 위한 충전기를 제공하는 것이다. 한가지 구성에 있어서, 상기 충전기는 브러시가 적어도 1회의 평균 사용에 충분한 전력을 갖게 되는 시기를 나타낸다. 충전기는 충전 회로와, 재충전가능한 장치의 재충전 상태를 나타내는 표시기를 갖는다. 상기 충전기는 충전기에 의해 충전될 대응의 재충전가능한 장치의 소용량 배터리 보다 큰 저장 용량을 갖는 대용량 배터리를 포함한다. 상기 대용량 배터리는 소용량 배터리를 재충전하기에 충분한 전력을 제공한다. 충전기는 소용량 배터리를 재충전하기 위하여 교류 전원으로부터 전력을 수용하는 파워코드를 갖는다.

본 발명의 특징은 재충전가능한 장치의 사용 방법과 재충전가능한 장치의 충전 방법을 제공한다. 이러한 특징 및 기타 다른 특징은 도면과 이러한 도면에 관련된 설명에 의해 이해될 것이다.

도1은 종래 전동 칫솔의 단면도.

도2A는 본 발명의 실시예에 따른 재충전가능한 전동 칫솔의 단면도.

도2B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도2A의 칫솔에 사용되는 칫솔 충전기의 단면도.

도2C는 충전기의 기능적 특징을 나타내는 도2B의 칫솔 충전기의 측면도.

도3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칫솔 충전기의 측면도.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 재충전가능한 장치의 사용 방법을 도시한 흐름도.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 재충전가능한 장치의 충전 방법을 도시한 흐름도.

도2A에는 본 발명의 하나이상의 특징을 지지하는 재충전가능한 전동 칫솔(100)이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 특징은 매우 신속한 충전 기능과, 1회 사용 또는 약간 사용하기에 충분한 저용량의 배터리 기능과, 및/또는 포터블 충전 기능이라는 장점을 취할 수 있는 광범위한 전동 칫솔에 적용할 수 있음을 인식 해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 특징은 하나이상의 가동 강모 캐리어, 하나이상의 가동 세척 소자, 및/또는 또 다른 전동 부분(예를 들어, 진동 부분, 전기적 충전 소자, 세척액을 펌핑하는 펌핑 장치 등)을 갖는 전동 칫솔에 적용할 수 있다. 또한 본 발명의 특징은 광범위한 기타 다른 전동 칫솔에 적용할 수 있다. 예를 들어, 구두 광택기 등과 같은 전동 칫솔, 코털 클리퍼 또는 손톱깎기 등과 같은 전동 칫솔, 캔 오프너나 핸드 믹서 등과 같은 전동 음식준비 장치, 및 기타 다른 전동 장치는 본 발명의 특징의 장점을 취한다.

도2A에 도시된 실시예에서, 재충전가능한 전동 칫솔(100)은 가동 강모 캐리어(104)를 지지하는 한쪽 단부에 헤드부(102)를 가지며, 다른쪽 단부에 핸들부(106)를 갖는다. 상기 핸들부(106)는 전동 모터(114) 및 배터리(116)를 내장하기 위한 하나이상의 격벽(110, 112)을 갖는다. 모터(114)는 모터로부터 헤드부로 연장되는 회전가능한 축(118) 등과 같이, 가동 강모 캐리어(104)에 작동가능하게 연결된다. 상기 모터는 부착되어 있는 강모(108)를 따라 진동, 회전, 또는 요동 등과 같은 다양한 방식으로 가동 강모 캐리어를 구동시킨다. 또한 가동 캐리어를 사용하지 않고서도 진동하거나 상승 또는 이동하도록 모터가 강모를 구동시키는 기타 다른 전동 칫솔 형태도 예측할 수 있다. 예를 들어, 칫솔은 본 발명에 참조인용된, 훼플리거 등에 허여된 미국특허 제6.802.097호에 개시된 바와 같이 진동된다.

도시된 바와 같이, 칫솔(100)은 핸들부와 헤드부를 연결하는 목부(120)를 포함하며, 또한 상기 목부는 축(118)도 지지한다. 목부(120)는 모터와 헤드부 사이의 지점에서 분리된다. 이에 의해, 세척 및 교환 등을 위해 헤드부는 다른 헤드부 와의 교환성을 위해 칫솔로부터 제거될 수 있다.

모터(114)는 배터리(116) 및 스위치(122)에 전기적으로 연결된다. 또한 모터는 선택적 제어장치(도시않음)에 연결된다. 예를 들어, 배터리의 충전율을 제어하기 위해, 배터리 충전 회로가 포함되거나 또는 사용자에게 다양한 속도 선택을 제공하기 위해 속도 제어회로가 제공된다. 모터(114)와 배터리(116) 및 스위치(122)는 직렬로 연결되며, 배터리의 양극은 스프링 리드(124)를 거쳐 모터에 연결된다. 배터리의 음극은 스위치(122)를 통해 모터에 연결된다(모터로의 네거티브 리드 연결은 도시되지 않았다). 충전 커넥터(126, 128)는 전기 충전 입력을 수용하기 위하여 핸들부(106)의 바닥 영역을 통해 연장된다. 각각의 커넥터(126, 128)는 배터리(116)를 위한 리드중 하나에 직접 연결된다. 상기 커넥터는 배터리 충전회로(도시않음)에도 연결되며, 이러한 배터리 충전회로는 배터리의 충전율을 제어하거나 및/또는 과충전 가능성을 감소시키거나 또는 배터리의 손상을 감소시키기 위하여 배터리에 연결된다.

배터리(116)는 하나만 도시되었지만, 상기 배터리는 단일의 유니트를 포함하거나, 병렬, 직렬, 또는 이들의 조합으로 배열된 다수의 주-유니트 및/또는 부-유니트나 셀을 포함하는 것을 인식해야 한다. 또한, "배터리"라는 용어는 전기에너지를 저장하고 저장된 에너지를 전기에너지로 변환하고 및/또는 전기에너지를 발생시키는 장치를 의미한다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 배터리라는 용어는 커패시터, 커패시터 뱅크, 콘덴서 또는 콘덴서 뱅크를 포함하며; 이들은 전위를 저장한다. 다른 실시예에서, 배터리라는 용어는 종래 알칼리 배터리 등과 같은 건전 지(들)를 포함하거나, 또는 종래 납축전지 등과 같은 습식 전지(들)를 포함하며, 이들은 화학적 형태로 저장된 에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 다른 실시예에서, 배터리라는 용어는 연료(예를 들어, 수소)와 옥시던트 사이에서 화학 처리를 통해 전기에너지를 발생하는 연료전지를 포함한다.

모터는 예를 들어 3-4 볼트 전원으로 작동되는 종래의 DC 모터이다. 정상적인 칫솔 사용을 위하여, 모터는 약 1온스-인치의 토오크를 제공하며, 3000rmp으로 회전하여 200 밀리암페어의 전류를 유도한다. 상기 모터는 원하는 형태에 따라 다양한 토오크 및 속도를 가지며 다양한 전원으로 작동될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 모터(114)는 약 3 내지 12 볼트의 전원으로 작동된다. 모터는 약 10온스-인치의 토오크를 제공하며, 2000-5000rmp으로 회전하여 10 내지 100 밀리암페어의 전류를 유도한다.

모터(114) 및 예시적인 실시예(100)를 위한 다른 형태로서 종래 전동 칫솔 보다 넓거나 좁은 광범위한 성능 특성을 가질 수도 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 강모가 회전하기 보다는 상승하거나 진동되는 칫솔 형태에는 토오크가 작은 모터가 적절하며, 다수의 강모 부분이 동시에 이동하는 칫솔 형태에는 토오크가 큰 모터가 적절하다. 다른 실시예에서, 강모 부분을 이동시키지 않고 사용자의 구강에 전하를 인가하는 다른 실시예의 칫솔 형태에서, 모터는 완전히 제거될 수 있고, 전하를 제공하기 위해 배터리가 사용될 수 있다.

예시적인 실시예(100)에서, 배터리(116)는 매우 신속히 충전될 수 있고 매우 일정한 출력 전압을 제공하는, 재충전가능한 배터리이다. 상술한 바와 같이, 배터 리(116)는 원하는 전압 및 저장 용량을 제공하기 위해 필요에 따라 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 다수의 배터리들 또는 배터리 셀 이다. 또한, 배터리(116)는 니켈-카드뮴, 니켈-금속 수소화물, 리튬 이온, 알칼리 등과 같이 단독으로 또는 조합된 다양한 재충전가능한 배터리 기법 또는 또는 기타 다른 재충전가능한 배터리 기법을 사용할 수 있게 한다. 칫솔(100)의 예시적인 형태로서, 배터리(116)는 직렬연결된 3개의 작은 1.2볼트 셀(도시않음)을 갖는 니켈-금속 수소화물로서, 이들 각각은 약 10mm의 전체 직경을 갖는다. 배터리(116)는 모두 3.6 볼트의 출력을 제공하며, 약 50 밀리앰프-시간의 저장 용량을 갖는다. 따라서, 배터리(116)는 200 밀리암페어의 전류를 유도하는 모터에 기초하여 완전히 충전되었을 때, 약 15분간 모터(114)를 구동할 수 있다(즉, 50 밀리암페어-시간 배터리/200 밀리암페어 전류 × 60분/시간).

모터(114) 및 배터리(116)는 약 1분 내지 5분의 칫솔의 약간의 평균사용 또는 주기동안 배터리가 모터(114)를 작동시킬 수 있도록 형성된다. 사용되는 바와 같이, 단일의 평균사용 또는 주기는 전동 칫솔을 작동시킬 수 있는 주기 또는 주기범위를 언급하며, 이것은 특정 형태의 장치에 대한 대부분의 사용자의 1회사용의 정상 주기 이다. 전동 칫솔(100)에 있어서, 평균 사용은 대부분의 사람들이 1회 칫솔질중 자신의 치아를 닦기 위해 진동 칫솔을 사용하는 주기 또는 주기범위이다.

한가지 구성에 있어서, 칫솔(100)은 1회 평균사용이 배터리의 완전충전 보다 적게 되도록 형성된다. 예를 들어 1회 평균사용을 위해 칫솔을 작동시키기 위해서는 예시적인 칫솔(100)의 형태에 대해 배터리(116)의 약 10% 내지 30%만이 필요하 다. 소용량의 배터리(116)는 50 밀리암페어-시간의 그 전체 용량에서 모터(114)를 약 15분간 구동시킬 수 있으며, 이것은 칫솔의 약 3회 이상의 평균사용이 된다. 또한, 배터리(116)는 배터리가 그 저장 용량의 약 1/3 정도 충전되었을 때, 약 1분 내지 5분의 평균 사용을 위한 전력을 제공할 수 있다.

완전히 충전되었을 때 약간의 사용을 초과한 1회사용을 위해 각각의 전동 칫솔이 작동되게 할 수 있는 기타 다른 많은 형태도 가능함을 인식해야 한다. 예를 들어, 완전한 충전 보다 약간 적게 충전된 범위의 배터리 상태는 배터리 저장 용량의 약 10% 내지 90% 등과 같이 평균 1회사용을 위해 각각의 장치를 구동시킨다. 예를 들어 저용량 형태에 있어서, 배터리는 완전충전에 기초하여 장치의 1회사용을 위해 제공되며, 이것은 그 용량의 약 90% 내지 95%가 된다. 연장된 사용 형태에 있어서, 그 저장 용량의 약 70% 내지 90%는 연장 사용을 작동시키기 위한 부가의 용량으로 1회사용을 작동시킨다. 적절한 용량 형태에 있어서, 배터리는 배터리가 완전히 충전되었을 때 약간의 사용을 위한 각각의 장치를 구동시키기에 충분한 용량을 갖는다. 칫솔(100)의 고용량 형태에 있어서, 칫솔은 완전히 충전되었을 때 여러번 사용(예를 들어, 약 4회 내지 6회 평균사용)을 위해 작동될 수 있다. 이러한 보다 큰 작동 형태는 다수의 사용자에 사용하기 위한 교환가능한 헤드부(108)를 갖는 칫솔에 바람직하다. 따라서, 1회 충전은 상이한 사용자에 의한 사용 중간에 이를 충전하지 않고서도 소수의 사용자가 짧은 주기에 대해 연속적으로 칫솔을 작동시킬 수 있게 한다.

그러나, 일반적으로 배터리(116)는 완전충전시까지 신속히 재충전되고 및/또 는 1회사용 또는 약간의 사용에 충분한 미완성 완전충전으로 신속히 재충전될 수 있다는 장점을 갖는 소용량의 배터리이다. 따라서, 사용자는 짧은 주기내에 충분히 사용될 수 있도록 신속히 재충전된 칫솔을 가질 수 있다. 소용량의 배터리(116)는 종래의 대용량 배터리에 비해 신속히 그 완전충전까지 재충전될 수 있다. 그 소용량과 함께, 배터리(116)의 재충전율은 모터의 전류 요구사항에 비해 높은 충전 전류를 제공하므로써 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 작동중 배터리(116)에 의해 모터(114)에 제공된 200 밀리암페어 전류 보다 상당히 높은, 약 1000 밀리암페어의 높은 충전 전류를 배터리(116)에 제공하면 배터리를 약 4.5분에 충전시킬 것이다. 이것은 배터리 및 충전기 형태에 대해 약 1.5의 재충전 요소를 가정한다. 만일 배터리(116)가 약 50 밀리암페어-시간의 용량을 가지며 또한 재충전 전류가 약 100 밀리암페어라면, 이상적인 재충전 시간은 약 0.05 시간(50 밀리암페어-시간/1000 밀리암페어) 또는 약 3분이 될 것이다. 재충전 요소를 1.5 로 가정할 경우, 재충전 추정 시간은 약 4.5분으로 강하된다. 따라서, 실시예에서의 모터(114)는 배터리(116)의 1회 충전으로 칫솔(100)을 약 15분간 작동시킬 수 있으며, 배터리는 약 4.5분간 충전될 수 있다.

또한, 배터리(116)는 짧은 주기내에 재충전될 수 있으므로, 1회사용에 충분한 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리(116)는 완전 재충전의 충전시간의 약 1/3(약 1.5분)에 약 34%의 용량으로 재충전될 수 있다. 따라서, 1분 이하에, 칫솔(100)은 충분히 충전되어 사용자에게 1회 평균사용을 제공할 수 있다.

칫솔(100)은 종래의 수동 칫솔에 비해 크기 및 중량면에서 비교가능한, 소형 의 경량 전동 칫솔이다. 이것은 주로 신속하게 재충전가능한 소용량 배터리(116)에 의한 배터리에 의한 것으로서, 이러한 배터리는 종래의 1회용 배터리 및 재충전가능한 배터리에 비해 매우 소형이고 경량이다. 중량 및 크기가 작으면 다수의 사용자에게 바람직하며, 칫솔 물질의 감소와 연관된 비용 절감을 제공한다. 예를 들어, 만일 배터리(116)가 표준형 AA 배터리의 크기(약 14.5mm의 직경)에 비해 거의 50% 감소된 7mm의 직경을 가진다면, 칫솔(100)은 AA 크기 배터리 또는 축방향으로 정렬된 한쌍의 AA 크기 배터리를 사용하는 종래 전동 칫솔에 비해 약 20% 내지 40%의 전체적인 크기가 감소된다. 종래의 전동 칫솔이 측부-측부 상태로 배치된 한쌍의 AA 크기의 배터리를 포함하기 때문에, 증량 및 크기 감소는 더욱 실질적이다. 핸들부에서 도2A에 도시된 칫솔(100)의 외경(DD)은 약 10mm 이며, 이것은 수동 칫솔 핸들의 크기이다. 배터리 크기 및 배치에 기초하여 또 다른 핸들 크기도 가능하다. 예를 들어, 배터리(116)는 약 5mm 내지 약 13mm, 또는 특히 약 10mm 의 직경(D)을 갖는다. 예를 들어 선형 배치 등과 같은 다양한 배치의 소직경 배터리를 사용하므로써, 종래의 전동 칫솔 보다 작은 다양한 크기의 칫솔 핸들이 제공된다.

도2B 및 도2C에는 본 발명의 실시예에 따른 충전기(200)가 도시되어 있다. 충전기(200)는 저장시 칫솔을 지지할뿐만 아니라 칫솔(100)을 재충전하는 조합된 충전기/홀더 유니트 이다. 다른 전송 칫솔과 조합될 수 있으며 또한 각각의 전동 칫솔을 저장하지 않는 다양한 실시예의 충전기(200)가 가능함을 인식해야 한다. 도2B에 도시된 바와 같이, 충전기(200)는 베이스 유니트의 상부에 형성된 크래들(204)을 갖는 베이스 유니트(202)를 포함한다. 상기 크래들은 사용시 중간중간 저장될동안 칫솔(100)을 지지하기 위해 핸들부(106)의 단부 영역을 수용한다.

도2C에 도시된 바와 같이, 충전기(200)는 포터블형 배터리식 유니트 이다. 따라서, 충전기(200)는 베이스 유니트(202)에 형성된 배터리 격벽(206)과, 재충전 회로(208)와, 충전 접점(210)을 포함한다. 충전기는 충전 표시기(212)를 포함한다. 배터리 격벽(206)은 하나이상의 리셉터클 배터리(214)를 수용한다. 배터리식 유니트는 포터블 충전기/칫솔 조합을 제공하므로, 포터블 시스템의 장점을 유지하면서 경량 칫솔(100)의 장점을 취할 수 있다.

배터리(214)는 칫솔(100)을 재충전할 전원을 제공한다. 배터리는 예를 들어 D형 배터리 및/또는 재충전가능한 배터리 등과 같은, 종래의 1회용 배터리이다. 이들은 전력을 제공하기 위하여 예를 들어 연료 전지 등과 같은 또 다른 포터블 전원공급부를 포함한다. 도시된 바와 같이, 충전기(200)는 예를 들어 D형 크기의 배터리 등과 같은 4개의 표준크기의 배터리를 사용하여 작동되어, 충전기(200)를 위한 전원을 제공한다. 상기 D형 크기의 배터리는 각각 약 1.5 볼트의 출력을 제공하며, 직렬연결되어 전체적으로 약 6 볼트의 출력을 제공한다. D형 크기의 배터리를 위한 저장 용량은 약 12000 밀리암페어-시간이며, 전동 칫솔(100)에 사용되는 소용량 배터리(116)에 비해 용량이 크다. 12000 밀리암페어-시간의 전력을 저장하는 D형 크기의 배터리(214)의 프레시 세트(fresh set)는 소용량 배터리(116)를 충전할 수 있으며, 약 50 밀리암페어-시간, 약 240 시간(즉, 12000 밀리암페어-시간/50 밀리암페어 시간)의 용량을 갖는다. 4개의 배터리(214)가 약 6 볼트의 전기를 제공하여 약 4.5 볼트의 소용량 배터리(116)를 충전하기 때문에, 240회의 재충전은 재충전 처리과정에서 약 25%의 손실이 추정된다.

도2C에 도시된 바와 같이, 배터리(214)는 선택적으로 칫솔(100)에 배치된 회로(208)를 재충전하도록 연결된다. 재충전 회로(208)는 재충전 배터리가 재충전되는 비율을 제어하는 종래의 재충전 회로를 포함하며, 또한 충전 처리과정을 제어하기 위해 마이크로제어기(도시않음)를 포함한다. 예를 들어, 재충전 회로(208)는 마이크로제어기로부터의 지령에 따라 배터리(116)의 급속 재충전을 위해 초기에는 고전류를 제공한 후, 충전기(200)의 내부에서 칫솔(100)의 장기간 저장을 위한 간헐적 충전을 제공하기 위해 전류를 감소시킨다. 재충전 회로는 배터리(116)에서의 메모리 효과를 감소시키거나 또는 충전 처리과정을 개선하기 위해 또는 장치나 인명을 보호하기 위해, 필요에 따라 충전 전류를 변화시킨다. 재충전 회로는 배터리의 과충전을 피하거나 불안전한 상태를 피하기 위해 배터리(116)의 충전을 정지시킨다.

도2C에 도시된 바와 같이, 충전 접점(210)은 재충전 회로(208)에 전기적으로 연결된다. 상기 충전 접점은 칫솔(100)에서 충전 커넥터(126, 128)와 전기적 접촉을 이룬다. 도시된 바와 같이, 충전 접점(210)은 칫솔(100)이 충전기의 내부에 저장되어 있을동안 충전 커넥터(126, 128)와의 접촉을 향해 편의되는 스프링식 핀이다. 전동 장치의 부-코일에 전류를 유도하므로써 전동 장치의 배터리(116)를 재충전하는, 충전기(200)의 주-코일처럼 본 발명에 사용하기 위한 또 다른 재충전 실시예도 가능하다. 따라서, 전동 장치를 재충전하기 위해 충전기와 전동 장치 사이의 직접적인 전기접속이 필요없다.

도시된 바와 같이, 충전기(200)는 사용자에게 충전 상태나 기타 다른 정보를 제공하는 표시기(212)를 포함한다. 예를 들어, 칫솔(100)이 1회사용을 위해 충분히 충전되지 않았음을 표시하기 위해 제1표시기(212a)가 비춰진다. 칫솔이 1회사용을 위해 충분히 충전되었음을 표시하기 위해 제2표시기(212b)가 비춰진다. 제3표시기(212c)는 칫솔(100)이 완전히 충전되었음을 나타내도록 비춰진다. 표시기(212)는 재충전 회로(208)에 연결되어 이에 의해 제어되며, 상기 재충전 회로는 표시기를 비추기 위해 배터리(214)로부터 전력을 사용한다. 재충전 회로(208)는 그 배터리(116)에 저장된 충전량을 결정하기 위해, 전동 장치(100)에 의해 수용된 충전 전류를 평가한다. 다른 실시예에서, 전동 장치내의 회로는 그 배터리의 용량 상태를 평가하고, 이러한 정보를 충전기에 제공하여, 적절한 표시기를 작동시킨다. 전체적으로, 상기 표시기는 사용자에게 각각의 전동 장치의 재충전 상태를 알려준다. 예를 들어, 칫솔의 배터리(116)가 완전히 방전되었을 때 만일 칫솔(100)의 사용자가 칫솔을 충전기에 놓으면, 표시기(212a)는 낮은 충전 상태를 나타내도록 비춰진다. 1회사용을 위해 칫솔을 작동시킬 수 있도록, 배터리(116)가 1시간 내지 1시간 30분동안 그 용량의 약 34% 까지 충전된 후, 표시기(212b)가 작동되어 칫솔(100)이 1회사용될 수 있음을 나타내게 된다. 배터리(116)가 거의 완전히 충전되었을 때 만일 사용자가 칫솔(100)을 계속 충전기(200)의 내부에 놓아두면, 표시기(212b)의 비춰짐이 중지되고, 표시기(212c)가 비춰져서 완전충전 상태를 나타내게 된다.

도3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전기(300)가 도시되어 있다. 충전 기(300)는 일반적으로 하기에 서술되는 바를 제외하고는 충전기(200)와 동일한 특징을 갖는다. 충전기(200)에서처럼, 충전기(300)는 칫솔(100)에 사용되거나 또는 기타 다른 재충전가능한 전동 장치에 사용된다. 충전기(300)는 직류 전원이 아니라 교류 전원에 의해 작동된다는 점에서 충전기(200)와 상이하다. 충전기(300)는 AC 내지 DC 정류기/변압기 회로(302)와, 배터리(214)를 갖는 배터리 격벽(206)이 아니라 교류 파워코드(304)를 포함한다. 논리적으로 별도의 존재물로 도시되었지만, 회로(302) 및 재충전 회로(208)는 단일 회로에 함께 배치된다.

회로(302)는 종래의 정류기 회로로서, 코드(304)를 통해 제공된 교류 전기를 직류로 출력하고, 이를 충전 전류를 제공하기 위해 적절한 전압으로 변압한다. 따라서, 충전기(300)는 통상적인 110 볼트 교류 전력을 수용한 후 이를 회로(302)를 통해 6 볼트 직류 전원공급으로 변환한다. 충전기(200)와 유사한 방식으로, 재충전 회로(208)는 칫솔(100)의 배터리(116)를 재충전하기 위해 필요에 따라 직류 전원공급을 제어한다.

또 다른 형태(도시않음)에 있어서, 충전기는 충전기(300)의 회로(302) 및 파워코드(304) 뿐만 아니라, 배터리(214)를 따라 충전기(200)의 배터리 격벽(206)을 포함한다. 이러한 조합형 충전기는 사용자의 요구나 희망에 따라, 교류 전원공급부에 플러그된 유니트로서 작동되거나 또는 포터블 배터리식 유니트로서 작동된다. 또한 이러한 조합 형태는 교류 전력의 정전시 작동가능한 유니트를 제공한다.

도4에는 본 발명의 실시예에 따라, 전동 칫솔 등과 같은 재충전가능한 전동 장치에 사용하기 위한 방법(400)이 도시되어 있다. 방법(400)은 상술한 바와 같이 예시적인 칫솔(100) 및 충전기(200)를 사용하여 설명될 것이다. 그러나, 상기 방법(400)은 광범위한 재충전가능한 장치 및 충전기 유니트로 실행될 수 있음을 인식해야 한다.

도시된 바와 같이, 방법(400)은 방전된 재충가능한 장치를 충전기에 의해 충전 형태로 결합하는 단계(402)를 포함한다. 예를 들어, 사용자는 칫솔(100)을 충전기(200)를 갖는 저장/충전 형태로 배치한다. 또 다른 단계(404)는 약 30초 내지 5분간의 주기를 기다리는 단계와, 및/또는 재충전가능한 장치가 장치의 1회사용을 위해 충분히 충전되었음을 나타내는 표시의 수신단계(406)를 실행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 사용자는 칫솔(100)을 충전기(200)에 삽입한 후 약 30초 내지 5분 정도 기다리고, 및/또는 칫솔(100)이 1회사용을 위해 충분히 충전되었음을 나타내도록 비춰지는 표시기(212b)를 본다. 그후, 사용자는 재충전가능한 장치를 충전기로부터 분리하는 단계(408)와, 1회사용을 위해 재충전가능한 장치를 사용하는 단계(410)를 실행한다. 예를 들어, 사용자는 칫솔(100)을 충전기(200)로부터 제거하여, 자신의 치아를 칫솔질한다. 방법(400)은 재충전가능한 장치가 방전되었을 때 필요에 따라 상기 처리과정을 반복하므로써 지속된다.

도5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 전동 칫솔 등과 같은 전동 장치를 재충한기 위한 방법(500)이 도시되어 있다. 방법(500)은 예시적인 칫솔(100) 및 충전기(200)를 사용하여 설명될 것이다. 그러나, 이러한 방법(500)은 광범위한 재충전가능한 장치 및 충전기 유니트로 실행되는 것임을 인식해야 한다.

도시된 바와 같이, 방법(500)은 재충전가능한 장치와 충전기와의 결합을 검 출하는 단계(502)와, 재충전가능한 장치의 재충전 상태를 결정하는 단계(504)를 포함한다. 예를 들어, 재충전 회로는 칫솔이 충전기에 배치되었을 때 충전기(200)의 접점(210)과 칫솔(100)의 커넥터(126, 128) 사이의 접속을 검출한다. 재충전 회로는 칫솔(100)의 내부에 있는 배터리(116)의 재충전 상태를 평가한다. 이것은 예를 들어 커넥터(126, 128)에 최대 충전 전원공급을 제공하고, 배터리(214)로부터 전위를 결정하고, 칫솔(100)에 의해 수용된 충전 전류를 칫솔(100)을 위한 충전 전류와 비교하므로써 다성된다. 배터리(214)가 6 볼트의 완전 전압을 제공할 때, 예를 들어 만일 칫솔(100)이 1000 밀리암페어의 최대 전류를 유도한다면, 재충전 회로는 배터리(116)가 방전된 것으로 결정한다. 이러한 단계들은 재충전 회로(208)의 내부에 있는 마이크로제어기(도시않음)에 의해 실행된다. 만일 재충전가능한 장치의 재충전 상태가 방전된 것으로 결정되었다면, 충전기는 방전된 상태를 나타내는 단계(506)와, 재충전가능한 장치를 충전하는 단계(508)를 실행한다. 예를 들어, 충전기(200)는 표시기(212c)를 비추어서, 칫솔(100)이 방전되었음을 나타내어 칫솔을 충전하게 된다.

충전기는 재충전가능한 장치의 재충전 상태를 결정하는 단계(504)를 반복해서 실행된다. 만일 충전기가 재충전가능한 장치가 1회사용에 충분한 용량을 갖는 것으로 결정하였다면, 충전기는 1회사용에 충분하게 충전된 상태를 표시하는 단계(510)를 실행한다. 만일 충전기가 상기 재충전가능한 장치가 완전히 충전된 것으로 결정하였다면, 충전기는 완전히 충전된 상태를 표시하는 단계(512)를 실행한다. 만일 충전기가 완전히 방전되었거나 또는 1회사용에 충분하게 충전되었음을 이미 나타내었다면, 충전기는 이전의 상태가 변경된 것으로 결정하였을 때, 이전 상태의 표시를 제거하는 단계(514)를 실행한다. 예를 들어, 충전기(200)는 초기에 표시기(212c)를 비추어서, 실실적으로 방전된 상태를 알려주며; 그후 표시기(212c)를 끄고 표시기(212b)를 비추어서, 칫솔(100)이 1회사용에 충분하게 충전되었음을 알려준다. 충전이 계속되고 칫솔(100)이 충전됨에 따라, 충전기(200)는 표시기(212b)를 끄고 표시기(212a)를 비춘다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (20)

1. 재충전가능한 전동 칫솔을 위한 포터블 충전기 시스템에 있어서,

   모터와 상기 모터에 결합된 소용량 배터리를 갖는 재충전가능한 잔동 칫솔과,

   상기 재충전가능한 칫솔에 결합된 충전기를 포함하며,

   상기 소용량 배터리는 칫솔의 적어도 1회 평균사용에 충분한 제1최대 저장용량을 가지며, 상기 충전기는 소용량 배터리를 제1최대 저장용량으로 충전하기 위한 대용량 배터리를 포함하며, 상기 대용량 배터리는 제1최대 저장용량 보다 큰 제2최대 저장용량을 갖는 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1최대 저장용량은 다수의 1회 평균사용을 위한 칫솔을 작동시키기에 충분한 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
3. 제1항에 있어서, 제2최대 저장용량은 제1최대 저장용량 보다 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
4. 제1항에 있어서, 제2최대 저장용량은 제1최대 저장용량 보다 10배 이상 큰 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
5. 제1항에 있어서, 제1최대 저장용량은 칫솔을 5분 이상 작동시킬 수 있고, 상기 시스템은 방전 상태로부터 1회 평균사용을 위해 칫솔을 작동시키기 위한 1회사용 상태까지 약 30초 내지 약 5분간의 충전 주기에서 소용량 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
6. 제1항에 있어서, 충전기는 소용량 배터리의 상태를 표시하는 표시기를 포함하며; 상기 상태는 소용량 배터리가 1회 평균사용을 위해 재충전가능한 칫솔을 작동시키기에 충분한 1회사용 용량으로 충전되었을 때, 1회사용 상태를 포함하며; 상기 1회사용 용량은 제1최대 저장용량 보자 적은 것을 특징으로 하는 포터블 충전기 시스템.
7. 모터와,

   상기 모터에 결합된 소용량 배터리를 포함하며,

   상기 소용량 배터리는 모터를 1분 내지 30분 동안 작동시킬 수 있는 최대 저장용량을 갖는 것을 특징으로 하는 재충전가능한 전동 칫솔.
8. 제7항에 있어서, 소용량 배터리는 모터를 1분 내지 5분 동안 작동시킬 수 있는 1회사용 저장용량을 가지며, 상기 1회사용 저장용량은 최대 저장용량 보다 적은 것을 특징으로 하는 재충전가능한 전동 칫솔.
9. 제8항에 있어서, 상기 시스템은 소용량 배터리를 방전 상태로부터 1회사용 저장 용량까지 30초 내지 5분에 충전시키는 것을 특징으로 하는 재충전가능한 전동 칫솔.
10. 제7항에 있어서, 소용량 배터리는 커패시터, 니켈-금속 수소화물 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 리튬-이온 배터리, 재충전가능한 알칼리 배터리로 구성된 집단에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재충전가능한 전동 칫솔.
11. 제1최대 저장용량을 갖는 소용량 배터리가 구비된 재충전가능한 장치를 충전하기 위한 충전기에 있어서,

    충전 전류를 재충전가능한 장치에 제공하는 충전 접점과,

    소용량 배터리의 상태를 표시하는 표시기를 포함하며,

    상기 표시기는 소용량 배터리가 1회사용 용량으로 충전되었을 때 1회사용 상태를 표시하며, 상기 1회사용 용량은 소용량 배터리의 방전 상태 보다 크고 제1최대 저장용량 보다 적은 것을 특징으로 하는 충전기.
12. 제11항에 있어서, 1회사용 용량은 재충전가능한 장치를 1회 평균사용동안 작동시킬 수 있는 충전인 것을 특징으로 하는 충전기.
13. 제11항에 있어서, 제1최대 저장용량 보다 큰 제2최대 저장용량을 갖는 대용량 배터리를 부가로 포함하며; 상기 대용량 배터리는 소용량 배터리를 제1최대 저장용량으로 재충시킬 수 잇는 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 충전기.
14. 제11항에 있어서, 충전기는 교륜 전원공급부에 연결되는 것을 특징으로 하는 충전기.
15. 제11항에 있어서, 소용량 배터리의 충전 상태를 제어하는 재충전 회로를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.
16. 제15항에 있어서, 표시기는 소용량 배터리가 장치를 1회 평균사용동안 작동시킬 수 없는 용량을 가질 때, 방전 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 충전기.
17. 제16항에 있어서, 상기 표시기는 소용량 배터리가 제1최대 저장용량으로 충전되었을 때 완전충전 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 충전기.
18. 제16항에 있어서, 상기 표시기는 소용량 배터리가 방전 상태로부터 완전충전 상태까지 충전되었을 때, 충전된 상태와 1회사용 상태 및 완전충전 상태 사이를 표시하는 것을 특징으로 하는 충전기.
19. 재충전가능한 장치의 충전 방법에 있어서,

    충전기에 결합된 재충전가능한 장치를 검출하는 단계와,

    재충전가능한 장치의 재충전 상태를 관찰하는 단계와,

    장치를 충전하는 단계와,

    재충전가능한 장치가 완전충전되지 않고서도 장치의 1회 사용이 가능하게 충전되었을 때, 재충전가능한 장치의 1회사용 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
20. 제19항에 있어서, 재충전가능한 장치는 전동 칫솔인 것을 특징으로 하는 충전 방법.

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