JP2009262254A - コードレス電動工具と非接触充電装置との組合せ - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタを充電することにより電源として使用するコードレス電動工具を設け、前記キャパシタを充電する手段として、一対の電磁誘導コイルを使用して、電磁誘導結合により電力の供給を行う被接触充電装置を設けることにより、コードレス電動工具としての取り扱いを簡便かつ容易にしたコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せを提供する。
【解決手段】キャパシタ２２と、このキャパシタの充放電を行うための整流回路を含む充放電制御回路２４と、前記キャパシタに対し充電を行うために電磁誘導結合により電力供給を受ける受電コイル２６との回路構成からなる電源パック２０を、電動モータ１２の駆動電源として電動工具本体１０に着脱可能に装着した構成からなるコードレス電動工具と、前記電源パック２０の受電コイル２６と対向させて電磁誘導結合により電力供給を行う給電コイル３６を備えた構成からなる非接触充電装置３０とを組合せる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ電源としてキャパシタからなる充電器を備えたコードレス電動工具と、前記充電器を充電するための非接触充電装置との組合せに関するものである。

従来のコードレス電動工具においては、モータ電源として、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等の二次電池をバッテリパックとして、コードレス電動工具本体に着脱可能に装着するように構成されている。そして、この二次電池が消耗した際には、バッテリパックに対して直接またはバッテリパックをコードレス電動工具本体から取外して、それぞれ専用の充電装置と接続して充電を行い、反復して使用するのが一般的である。

しかるに、近年において、この種のコードレス電動工具においては、作業スピードの向上や一回の充電による作業量アップ等のパワーアップに対するニーズが増加し、必然的にバッテリが大型化してきている。このため、電動工具の総重量が重くなり、作業者が片手で作業を行う場合には、操作性が悪くなるという問題を生じた。

そこで、電動工具の使用者が、その使用時に感じる重さを軽くすることができるように、電動工具本体とバッテリとを分離して使用することができるようにした技術が提案されている。例えば、電動工具の本体に設けるバッテリ差込み口に対し、これに対応するバッテリを保持接続可能な電池ホルスタ（携帯電源）を設け、この電池ホルスタには電気コードを介して前記電動工具本体のバッテリ差込み口に接続可能なアダプタを設けて、このアダプタを前記バッテリ差込み口に差し込むことにより、あるいは工具本体に前記バッテリ差込み口とは別にジャックを設けて、このジャックに前記電気コードのプラグを直接差し込むことにより、バッテリを本体から分離して使用するようにした電動工具が提案されている（特許文献１参照）。

また、前記と同様にして、工具の重量を劇的に増加すること無しに、長時間使用可能な動力工具を提供するものであって、バッテリパックをベルト上に取り付け、このベルトを衣料品に装着させて保持し、前記バッテリパックから導出される電気ケーブルを、作業者の手に持った動力工具にコネクタ接続することによって、動力工具の使用を可能とした携帯用動力工具が提案されている（特許文献２参照）。

前述したコードレス電動工具におけるパワーアップと総重量の軽減化に対する要求に対し、電気二重層キャパシタを充電して電源として使用することにより、従来の二次電池を使用する電動工具の欠点を解消することができるように構成したコードレス電動工具も種々提案されている。

例えば、二次電池とＤＣ／ＤＣコンバータが接続された電気二重層キャパシタからなる蓄電装置と、前記電気二重層キャパシタを充電する充電回路とを備えた構成からなる携帯型電動工具が提案されている。このように構成される携帯型電動工具は、二次電池と電気二重層キャパシタを組み合わせることによって、従来の二次電池だけの場合とほぼ同じだけのエネルギ量を備えて、従来の商用電源を必要とする電動工具と同様のパワーを出力できるため、操作性および作業性に優れて、高いパワーを持つ充電式の携帯型電動工具を構成するものである（特許文献３参照）。

また、大容量のコンデンサを有する電源と、前記電源からの電圧に応じて回転数が設定されるモータと、前記モータの動作を制御する制御回路とを備えてなり、前記制御回路にモータの回転数を検出する回転数センサを設け、電源のコンデンサ電圧が、モータの駆動電圧より高い場合には、前記回転数センサで検出した回転数をもとに、モータを定速制御する構成からなるコードレスタイプの電動工具が提案されている。このように構成される電動工具は、瞬時の大電流による充放電が可能であり、放電に従って電圧が下がり、工具出力が低下することが防止される構成からなるものである（特許文献４参照）。

実開平０３−０６２７８３号公報 特開平１１−２２１７８３号公報 特開２００３−４８１７７号公報 特開２００１−１２９７６９号公報

前述した特許文献１および特許文献２においてそれぞれ提案されている電動工具ないし動力工具は、いずれも工具本体からバッテリを分離して使用することができるものであって、工具本体からバッテリの重量を除いて軽量にし、その取り扱いを容易にすることができる利点がある。

このように、バッテリを工具本体から分離して使用する場合において、工具本体へのバッテリ電源の供給に際し、工具本体にはバッテリ側から導出される電気コードを着脱自在に接続するため、電気コードに設けたプラグを差し込むためのジャックを設けたり、あるいは電気コードに設けたコネクタを接続するためのコネクタ端子を設けたりしている。

このような従来のバッテリ電源の接続方式においては、工具本体からバッテリを分離して工具を軽量化して作業を容易化できる利点はあるが、作業を中断したり、作業を一時的に休止したりする場合において、電気コードは接続された状態であり、電動工具とバッテリとは切り離されていないため、例えば電動工具を所要の場所に放置して作業者が自由に移動することができない。すなわち、作業者は、電動工具を常時保持している必要があるという面倒がある。また、前記電気コードが外部に露呈しているため、作業等に際して邪魔になる難点がある。

また、前記従来のバッテリ電源の接続方式においては、バッテリ電源が常に電動工具に接続状態であるため、電気コードやその接続器具ないし部品の不良等により、電源の接続不能や漏電等の事故の発生、これに伴うバッテリ電源の不必要な消耗等の難点がある。しかも、従来のバッテリ電源の接続方式においては、電動工具に対する電気コードの着脱操作は面倒であり、仮に電気コードを切り離したとしても、バッテリ電源と通電状態にある電気コードに不測の事故が発生する恐れがあり、電動工具の取り扱いが面倒となる難点がある。

これに対して、前述した特許文献３および特許文献４においてそれぞれ提案されているコードレス電動工具においては、連続して作業をする時間を長くすることはできないが、使用するキャパシタの接続回路のアレンジによって、作業の種別に応じて必要とするパワーを得るように設定することができると共に、これらのキャパシタに対する充電時間も二次電池に比べて著しく短縮することができる利点がある。

しかしながら、前述したように、充放電可能なキャパシタを電源として使用する従来のコードレス電動工具においては、キャパシタの充電を頻繁に行う必要があることから、依然として二次電池の使用を無くすことができない電動工具の製造が行われているのが現状である。従って、このような電動工具の作業に際しては、予備の電池パックを用意しておき、必要に応じて電池パックの交換を行い、その間に予備の電池パックの充電を行う等の取り扱いがなされている。

そこで、本発明者は、前述したコードレス電動工具の取り扱いを一層簡便にすると共に、この種の電動工具を使用した場合における作業効率をより一層向上することができるように、鋭意検討並びに試作を重ねた結果、従来の二次電池を内蔵する電池パックに代えて、電気二重層キャパシタ等の大容量キャパシタと、このキャパシタの充放電を行うための整流回路を含む充放電制御回路と、前記キャパシタに対し充電を行うために電磁誘導結合により電力供給を受ける受電コイルとを回路構成してなる電源パックを設け、この電源パックを電動工具本体に着脱可能に装着してコードレス電動工具を構成し、前記電源パックの受電コイルと対向させて電磁誘導結合により電力供給を行う給電コイルを備え、前記コードレス電動工具の電源パックを載置するように構成した非接触充電装置を組み合わせることにより、電源パックに対する頻繁な充電作業を迅速かつ容易にして、比較的短時間に作業を行う電動工具の取り扱いを一層簡便にして、作業効率の向上を容易に達成することができるコードレス電動工具を得ることができることを突き止めた。

特に、本発明においては、前記電源パックを、従来の二次電池を内蔵する電池パックと同じ規格および寸法等で製造することにより、従来のコードレス電動工具本体に対して本発明の電源パックをそのまま適用して、本発明の意図するコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せを直ちに実現することが可能となり、既存のコードレス電動工具を無駄なく再生使用することができ、その経済的並びに技術的に得られる効果は極めて大きい。

従って、本発明の目的は、キャパシタを充電することにより電源として使用するコードレス電動工具を設け、前記キャパシタを充電する手段として、一対の電磁誘導コイルを使用して、電磁誘導結合により電力の供給を行う非接触充電装置を設けることにより、コードレス電動工具としての取り扱いを簡便かつ容易にしたコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せは、キャパシタと、このキャパシタの充放電を行うための整流回路を含む充放電制御回路と、前記キャパシタに対し充電を行うために電磁誘導結合により電力供給を受ける受電コイルとの回路構成からなる電源パックを、電動モータの駆動電源として電動工具本体に着脱可能に装着した構成からなるコードレス電動工具と、
前記電源パックの受電コイルと対向させて電磁誘導結合により電力供給を行う給電コイルを備えた構成からなる非接触充電装置とを組合せることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せは、前記電源パックを、電動工具本体の操作グリップの下端部側に装着され、前記電源パックの下端底面内部に受電コイルを配設した構成とすると共に、
前記非接触充電装置を、前記コードレス電動工具の操作グリップを立設状態で前記電源パックを載置するように形成した載置台の載置面内部に、前記電源パックに設けた受電コイルに対応するように給電コイルを配設した構成とすることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せは、前記電源パックを、電動工具本体の操作グリップの下端部側に装着され、前記電源パックの外周側面内部に受電コイルを配設した構成とすると共に、
前記非接触充電装置を、前記コードレス電動工具の操作グリップを横倒し状態で前記電源パックを載置するように形成した載置台の載置面内部に、前記電源パックに設けた受電コイルに対応するように給電コイルを配設した構成とすることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せは、電動工具本体に、前記構成からなる電源パックを一体化構成とすることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、コードレス電動工具の電動モータを駆動する電源として、キャパシタを使用する電源パックを設けることにより、電動工具の軽量化を容易に実現することができると共に、キャパシタの充電容量に見合った電動工具の最適な作業を遂行することが可能であり、しかも前記キャパシタの充電に際しては電磁誘導結合による非接触充電方式により、簡便にしかも短時間に充電を完了することができ、電動工具を使用する各種の組立て作業において、極めて効率的に電動工具の使用を達成することができる。

本発明の請求項２に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、コードレス電動工具を使い勝手の良い、操作グリップを立設した状態にして、非接触充電装置に載置することによって、電源パックの充電を迅速かつ適正に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

本発明の請求項３に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、コードレス電動工具を無造作に、操作グリップを横倒し状態にして、非接触充電装置に載置することによっても、電源パックの充電を迅速かつ適正に行うことができ、コードレス電動工具としての簡便な取り扱いを可能にすることができる。

本発明の請求項４に記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、前述したように、電源パックを独立した構成とすることにより、既存の電動工具本体との組合せを可能とするものであるが、電動工具本体と前記構成からなる電源パックとを一体化構成とすることも可能である。

次に、本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せを示す概略回路構成説明図である。すなわち、図１において、参照符号１０は電動工具本体、２０は電源パック、３０は非接触充電装置、４０は商用電源をそれぞれ示す。電動工具本体１０は、例えば、ねじ等の締め付け作業を行うドライバービットを備えた電動ドライバーとして構成される。そして、この電動工具本体１０には、前記ドライバービットを回転駆動するための電動モータ１２と、この電動モータ１２を駆動制御する電動モータ制御回路１４が設けられている。なお、参照符号１６は、電動モータ１２の駆動スイッチを示す。

また、電源パック２０は、前記電動工具本体１０に着脱可能に装着される構成からなり、例えば電気二重層キャパシタなどの大容量のキャパシタ２２と、前記キャパシタ２２の充放電制御を行うための整流回路を含む充放電制御回路２４と、前記キャパシタ２２に対し充電を行うために電磁誘導結合により電力供給を受ける受電コイル２６とからなる回路構成を備えている。

さらに、非接触充電装置３０は、商用電源４０に接続されて所要の高周波電力を発生させる電源制御回路３２と、電源スイッチ３４と、前記電源パック２０の受電コイル２６と対向させて電磁誘導結合により電力供給を行う給電コイル３６とを備えた回路構成からなる。

このように回路構成される、本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せにおいては、電源パック２０のキャパシタ２２に充電される容量は、コードレス電動工具１０の継続する一度の作業に適するものとして設定される。そこで、コードレス電動工具１０の一度の作業が終わった際には、コードレス電動工具１０に装着されている電源パック２０を、そのまま非接触充電装置３０に載置する。これによって、前記電源パック２０の受電コイル２６と、非接触充電装置３０の給電コイル３６とが、相互に対向配置されて電磁誘導結合が達成され、所要の高周波電力を給電コイル３６から受電コイル２６へ効率よく伝送して、受電コイル２６の充電を短時間に完了させることができる。

従って、本発明によれば、電源パック２０における受電コイル２６の下端底面および／または外周側面の適所に設定配置し、これに対応する給電コイル３６を設ける非接触充電装置３０は、前記電源パック２０を適正にしかも簡便に載置することができるように、例えば合成樹脂製のケーシングからなる載置台として構成する。このように非接触充電装置３０としての載置台を構成することにより、電源パック２０に対する頻繁な充電作業を迅速かつ容易に行うことができる。また、比較的短時間にねじ締め作業等を行うコードレス電動工具１０の取り扱いを、一層簡便にして、その作業効率の向上を容易に達成することができる。

図２および図３は、本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置３０との組合せの実施態様を示すものである。すなわち、本実施態様においては、図２および図３に示すように、コードレス電動工具は、電動工具本体１０の操作グリップＧＨの下端部側に電源パック２０が着脱可能に装着され、前記電源パック２０の下端底面ＢＷの内部に、受電コイル２６を配設した構成からなる。そして、非接触充電装置３０は、前記コードレス電動工具の操作グリップＧＨを立設状態で前記電源パック２０を適正に載置し得るように形成した載置台ＴＢ1 の載置面Ｔipの内部に、前記電源パック２０に設けた受電コイル２６に対応するように、給電コイル３６を配設した構成からなる。

このように構成される、本実施態様のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、コードレス電動工具に装着された電源パック２０を、図３に示すように、電動工具本体１０と共に立設状態で載置台ＴＢ1 の載置面Ｔipに載置することにより、電源パック２０に内蔵されるキャパシタ２２（図１参照）の充電を簡便に行うことができる。

図４および図５は、本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置３０との組合せの別の実施態様を示すものである。すなわち、本実施態様においては、図４および図５に示すように、コードレス電動工具は、電動工具本体１０の操作グリップＧＨの下端部側に電源パック２０が着脱可能に装着され、前記電源パック２０の外周側面ＳＷの内部に、受電コイル２６を配設した構成からなる。そして、非接触充電装置３０は、前記コードレス電動工具の操作グリップＧＨを横倒し状態で前記電源パック２０を適正に載置し得るように形成した載置台ＴＢ2 の載置面Ｔipの内部に、前記電源パック２０に設けた受電コイル２６に対応するように、給電コイル３６を配設した構成からなる。

このように構成される、本実施態様のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せによれば、コードレス電動工具に装着された電源パック２０を、図５に示すように、電動工具本体１０と共に横倒し状態で載置台ＴＢ2 の載置面Ｔipに載置することにより、電源パック２０に内蔵されるキャパシタ２２（図１参照）の充電を簡便に行うことができる。

なお、前述した実施態様においては、電源パック２０を独立した構成とすることにより、既存の電動工具本体１０との組合せを可能とすると共に、電源パック２０を電動工具本体１０から分離して充電することも可能である。また、電動工具本体１０と前記構成からなる電源パック２０とを一体化構成とすることも可能である。さらに、電源パック２０に設ける受電コイル２６は、電源パック２０の下端底面と外周側面の両方に設定配置することもできる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることなく、電源パックおよびこれに対応する非接触充電装置としての載置台については種々の形状構成を採用することができると共に、その他の構成においても、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことができる。

本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せを示す概略回路構成説明図である。 本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せの一実施態様を示すコードレス電動工具と非接触充電装置との概略側面図である。 図２におけるコードレス電動工具の電源パックと非接触充電装置としての載置台とを結合した状態を示す概略説明図である。 本発明に係るコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せの別の実施態様を示すコードレス電動工具と非接触充電装置との概略側面図である。 図４におけるコードレス電動工具の電源パックと非接触充電装置としての載置台とを結合した状態を示す概略説明図である。

符号の説明

１０ 電動工具本体
１２ 電動モータ
１４ 電動モータ制御回路
１６ 駆動スイッチ
２０ 電源パック
２２ キャパシタ
２４ 充放電制御回路
２６ 受電コイル
３０ 非接触充電装置
３２ 電源制御回路
３４ 電源スイッチ
３６ 給電コイル
４０ 商用電源
ＧＨ 操作用グリップ
ＢＷ 電源パックの下端底面
ＳＷ 電源パックの外周側面
ＴＢ1 、ＴＢ2 載置台（非接触充電装置）
Ｔip 電源パック載置面

Claims (4)

1. キャパシタと、このキャパシタの充放電を行うための整流回路を含む充放電制御回路と、前記キャパシタに対し充電を行うために電磁誘導結合により電力供給を受ける受電コイルとの回路構成からなる電源パックを、電動モータの駆動電源として電動工具本体に着脱可能に装着したコードレス電動工具と、
   前記電源パックの受電コイルと対向させて電磁誘導結合により電力供給を行う給電コイルを備えた非接触充電装置と、から構成してなるコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せ。
2. 前記電源パックは、電動工具本体の操作グリップの下端部側に装着され、前記電源パックの下端底面内部に受電コイルを配設した構成からなると共に、
   前記非接触充電装置は、前記コードレス電動工具の操作グリップを立設状態で前記電源パックを載置するように形成した載置台の載置面内部に、前記電源パックに設けた受電コイルに対応するように、給電コイルを配設した構成からなることを特徴とする請求項１記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せ。
3. 前記電源パックは、電動工具本体の操作グリップの下端部側に装着され、前記電源パックの外周側面内部に受電コイルを配設した構成からなると共に、
   前記非接触充電装置は、前記コードレス電動工具の操作グリップを横倒し状態で前記電源パックを載置するように形成した載置台の載置面内部に、前記電源パックに設けた受電コイルに対応するように、給電コイルを配設した構成からなることを特徴とする請求項１記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せ。
4. 電動工具本体に、前記構成からなる電源パックを一体化構成としてなる請求項１ないし３のいずれかに記載のコードレス電動工具と非接触充電装置との組合せ。

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