перезаряжаемое приводное устройство

Формула изобретения

1. Система перезаряжаемой приводной зубной щетки, содержащая перезаряжаемую приводную зубную щетку, снабженную электроприводом и перезаряжаемой батареей небольшой емкости, соединенной с электроприводом и имеющей зарядную емкость, достаточную для использования зубной щетки, по меньшей мере от одного до нескольких использований, и зарядное устройство, электрически соединенное с перезаряжаемой зубной щеткой и содержащее блок крепления для перезаряжаемой приводной зубной щетки и батарею большой емкости, имеющую сравнительно большую емкость, чем перезаряжаемая батарея небольшой емкости, и предназначенную для зарядки батареи небольшой емкости, когда перезаряжаемая зубная щетка подсоединена к зарядному устройству, и остающуюся в позиции сохранения энергии в блоке крепления, при этом зарядное устройство дополнительно содержит индикатор, указывающий состояние батареи небольшой емкости, указанное состояние показывает состояние единичного использования, когда батарея небольшой емкости заряжена энергией до мощности для одного использования, достаточной для приведения в действие зубной щетки для единичного использования в течение от одной до пяти минут, и состояние полной зарядки, когда батарея небольшой емкости по существу полностью заряжена до уровня энергии, достаточного для приведения в действие перезаряжаемой зубной щетки в течение от одной до тридцати минут, при этом система конфигурирована для заряда батареи небольшой емкости в течение от 30 с до 5 мин от по существу разряженного состояния до состояния одного использования.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что зарядная емкость батареи большой емкости в два или более раз больше зарядной емкости батареи небольшой емкости.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что зарядная емкость батареи большой емкости в десять или более раз больше зарядной емкости батареи небольшой емкости.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что батарея небольшой емкости выбрана из группы, состоящей из емкости, металлогибрид никелевой батареи, кадмиево-никелевой батареи, литий-ионной батареи и перезаряжаемой щелочной батареи.

5. Зарядное устройство для зарядки перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта, содержащего батарею небольшой емкости, имеющую первую максимальную зарядную емкость, указанное зарядное устройство, содержащее контакты для зарядки для подачи зарядного тока в перезаряжаемое устройство для ухода за полостью рта, индикатор, показывающий состояние батареи небольшой емкости, причем индикатор показывает состояние для одного использования, когда батарея небольшой емкости имеет достаточный заряд для питания электропривода для, в среднем, одного использования, указанное состояние находится в пределах от одной до пяти минут, и состояние полной зарядки, когда батарея небольшой емкости заряжена по существу полностью до емкости, достаточной для питания перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта для множества единичных использований, причем состояние емкости для одного использования, по существу, больше разряженного состояния батареи небольшой емкости и меньше состояния полной зарядки, при этом индикатор показывает состояние единичного использования не так, как состояние полной зарядки.

6. Зарядное устройство по п.5, отличающееся тем, что дополнительно содержит батарею большой емкости, имеющую вторую максимальную зарядную емкость, большую первой максимальной зарядной емкости, причем батарея большой емкости обеспечивает достаточную электроэнергию, по существу, для подзарядки батареи небольшой емкости до первой максимальной зарядной емкости.

7. Зарядное устройство по п.5, отличающееся тем, что зарядное устройство адаптировано для соединения с источником питания переменного тока.

8. Зарядное устройство для зарядки перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта, содержащего батарею небольшой емкости, которая имеет первую максимальную емкость, указанное зарядное устройство, содержащее контакты для зарядки для подачи зарядного тока в перезаряжаемое устройство для ухода за полостью рта, индикатор, показывающий состояние батареи небольшой емкости, причем индикатор показывает состояние для одного использования, когда батарея небольшой емкости заряжена до емкости для одного использования, достаточной для питания перезаряжаемой зубной щетки для, в среднем, одного использования, указанное состояние находится в пределах от одной до пяти минут, и состояние полной зарядки, когда батарея небольшой емкости заряжена по существу полностью до емкости, достаточной для питания перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта для множества единичных использований, причем емкость для одного использования, по существу, больше разряженного состояния батареи небольшой емкости и меньше состояния полной зарядки, при этом индикатор показывает состояние единичного использования не так, как состояние полной зарядки, схему подзарядки, регулирующую скорость зарядки батареи небольшой емкости.

9. Зарядное устройство по п.8, отличающееся тем, что индикатор показывает разряженное состояние, когда батарея небольшой емкости имеет недостаточную емкость для приведения в действие устройства для одного обычного использования.

10. Зарядное устройство по п.9, отличающееся тем, что индикатор показывает полностью заряженное состояние, когда батарея небольшой емкости является, по существу, заряженной до первой максимальной зарядной емкости.

11. Зарядное устройство по п.9, отличающееся тем, что показания индикаторов изменяются в диапазоне между разряженным состоянием, состоянием одного использования и полностью заряженным состоянием, когда батарея небольшой мощности заряжается, по существу, из разряженного состояния до полностью заряженного состояния.

12. Способ зарядки перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта, заключающийся в том, что определяют наличие перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта, соединенного с зарядным устройством, осуществляют мониторинг состояния подзарядки перезаряжаемого устройства для ухода за полостью рта, заряжают перезаряжаемое устройство для ухода за полостью рта, и в то время, когда устройство для ухода за полостью рта подключено к зарядному устройству и при зарядке указывают состояние перезаряжаемого устройства, причем индикатор показывает состояние для одного использования, когда перезаряжаемое устройство для ухода за полостью рта заряжено достаточно для одного среднего использования, при этом состояние единичного использования находится в пределах от около одной до около пяти минут, без необходимости полной зарядки, и состояние полной зарядки, когда перезаряжаемое устройство для ухода за полостью рта заряжено полностью до емкости, достаточной для множества единичных средних использований, при этом индикатор показывает состояние единичного использования не так, как состояние полной зарядки.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве перезаряжаемого устройства используют приводную зубную щетку.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к перезаряжаемому приводному устройству. В частности, настоящее изобретение относится к перезаряжаемому приводному устройству, содержащему быстро перезаряжаемую батарею небольшой емкости, такому как быстро перезаряжаемая зубная щетка, и зарядному блоку для зарядки устройства.

Предшествующий уровень техники

Приводные зубные щетки выпускаются в течение некоторого времени. Приводные зубные щетки имеют преимущества над ручными (без электрического привода) зубными щетками в том, что они сообщают движение щетинкам при гораздо более высокой скорости, чем это можно сделать вручную, и могут сообщать разные виды и направления движения. Эти движения, обычно в комбинации с ручным перемещением зубной щетки пользователем, могут обеспечивать лучшую чистку, чем ручные зубные щетки. Обычные приводные зубные щетки приводятся в действие при помощи одноразовых или перезаряжаемых батарей, которые подают питание на электропривод, который в свою очередь приводит в действие насадку зубной щетки. Батареи обычных приводных зубных щеток представляют собой громоздкие стандартного размера батареи, которые обеспечивают достаточную энергию для многочисленных (более, чем несколько) сеансов чистки зубов без замены или зарядки.

На фиг.1 представлен пример приводной зубной щетки, описанной в патенте US № 6813793 заявителя Eliav. Зубная щетка 5 содержит дискообразный элемент для щетинок, который приводится в движение типа вибраций или колебаний вместе со щетинками, прикрепленными к нему. Зубная щетка 5 содержит ручку 10 на ближнем конце зубной щетки и насадку 11 на дистальном конце зубной щетки. Ручка 10 содержит отсеки для размещения электропривода 14 и батарей 15 и 16. Насадка 11 содержит обычно круглый держатель 13 щетинок. Вращающийся вал 12 проходит от электропривода 14 к насадке 11. Приводная муфта 17 может быть расположена вдоль вала 12 и может обеспечивать отделение вала 12 в положении между электроприводом 14 и насадкой 11. Это обеспечивает удаление вала из зубной щетки 5, например, для чистки или замены.

Батареи 15 и 16 обычных приводных зубных щеток представляют собой громоздкие стандартного размера батареи, например батареи размера AA. Батареи сохраняют достаточную энергию для приведения в действие электропривода 14 для многочисленных (более, чем несколько) обычных сеансов чистки зубов без замены батарей или перезарядки батарей.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание перезаряжаемого устройства, содержащего электропривод и батарею небольшой емкости, соединенную с электроприводом. Батареи небольшой емкости могут иметь зарядную емкость, достаточную для обычного использования устройства несколько раз.

Задачей настоящего изобретения также является создание зарядного устройства для зарядки перезаряжаемого устройства. В одном варианте конструкции зарядное устройство показывает, когда щетка имеет достаточную энергию, по меньшей мере, для одного обычного использования. Зарядное устройство может содержать схему зарядки и индикатор, показывающий состояние подзарядки перезаряжаемого устройства. Зарядное устройство может содержать батарею большой емкости с зарядной емкостью большей по сравнению с батареей небольшой емкости соответствующего перезаряжаемого устройства. Батарея большой емкости обеспечивает достаточную электроэнергию для подзарядки батареи небольшой емкости. Зарядное устройство также может содержать электрический шнур для приема энергии от источника питания переменного тока для подзарядки батареи небольшой емкости.

Другими аспектами настоящего изобретения является создание способов использования перезаряжаемого устройства и зарядки перезаряжаемого устройства.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты настоящего изобретения поясняются нижеследующим описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид в поперечном разрезе обычной приводной зубной щетки, согласно уровню техники;

фиг.2A - вид в поперечном разрезе перезаряжаемой приводной зубной щетки, согласно изобретению;

фиг.2B - вид в поперечном разрезе зарядного устройства зубной щетки, которое может быть использовано с зубной щеткой на фиг.2A, согласно другому варианту осуществления изобретения;

фиг.2C - вид сбоку зарядного устройства зубной щетки на фиг.2B, иллюстрирующая функционирование зарядного устройства, согласно изобретению;

фиг.3 - вид сбоку зарядного устройства зубной щетки, согласно еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг.4 - блок-схему последовательности операций способа использования перезаряжаемого устройства, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;

фиг.5 - блок-схему последовательности операций способа перезарядки перезаряжаемого устройства, согласно другому варианту осуществления изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения

На фиг.2А представлена перезаряжаемая приводная зубная щетка 100 в качестве одного или более вариантов воплощения настоящего изобретения. Понятно, что эти варианты воплощения могут применяться для широкого круга приводных устройств, в которых с преимуществом может использоваться конфигурация с относительно быстрой перезарядкой, конфигурация батареи с относительно небольшой емкостью, достаточной для одного или нескольких использований, и/или портативная конфигурации зарядки. Например, изобретение может применяться для приводных зубных щеток, содержащих один или более подвижных элементов для щетинок, один или более подвижных чистящих элементов и/или другие приводные части, например вибрирующие части, электрически заряженные элементы, устройства накачки для закачивания чистящего раствора и т.д. Кроме того, изобретение может применяться для широкого круга других приводных устройств. Например, приводные щетки, такие как полировальные устройства для обуви, приводные устройства для ухода за телом, такие как ножницы для стрижки волос носа или ножницы для ногтей, приводные устройства для приготовления пищи, такие как консервные ножи или ручные миксеры, и другие приводные устройства, в которых с преимуществом может использоваться настоящее изобретение.

В примере осуществления на фиг.2A перезаряжаемая приводная зубная щетка 100 содержит насадку 102 на одном конце, поддерживающем подвижный элемент 104 для щетинок, и ручку 106 на противоположном конце. Ручка 106 содержит один или более отсеков 110 и 112 для размещения электропривода 114 и батареи 116. Электропривод 114 функционально соединен с подвижным опорным элементом 104 для щетинок, например, при помощи вращающегося вала 118, проходящего от электропривода к насадке. Электропривод может приводить в движение подвижный элемент для щетинок различными способами, например посредством вибрации, вращения или колебания его вместе со щетинками 108, прикрепленными к нему. Кроме того, возможны другие конфигурации приводных зубных щеток, в которых электропривод приводит в движение щетинки, которые вибрируют, поднимаются или иначе перемещаются без использования подвижного элемента. Например, зубная щетка может вибрировать, как указано в патенте US № 6802097.

Зубная щетка 100 содержит шейку 120, соединяющую ручку с насадкой, которая также поддерживает вал 118. Шейка 120 может быть выполнена с возможностью отсоединения в положении между электроприводом и насадкой. Это позволяет отсоединять насадку от зубной щетки благодаря взаимозаменяемости с другими насадками для чистки и замены и т.д.

Электропривод 114 электрически соединен с батареей 116 и выключателем 122. Он также может соединяться с дополнительным устройством управления (не показано). Например, может быть включена схема зарядки батареи для регулирования скорости подзарядки батареи или может использоваться схема регулирования скорости для обеспечения нескольких скоростных режимов. Электропривод 114, батарея 116 и выключатель 122 соединены последовательно, причем положительный полюс батареи соединен с электроприводом через пружинный вывод 124. Отрицательный вывод батареи соединен с электроприводом через выключатель 122 (соединение отрицательного вывода с электроприводом не показано). Соединители 126 и 128 для зарядки проходят через нижний участок ручки 106 для приема электрического входного сигнала зарядки. Соответствующие соединители 126, 128 непосредственно соединяется с одним из выводов батареи 116. Они также могут соединяться со схемой зарядки батареи (не показана), которая может соединяться с батареей для регулирования скорости подзарядки батареи и/или уменьшения возможности перезарядки или другого повреждения батареи.

Хотя батарея 116 изображена как один элемент, понятно, что батарея может включать один элемент или множество первичных и/или вторичных элементов, расположенных параллельно, последовательно или с использованием параллельного и последовательного соединения. Кроме того, понятно, что термин «батарея», означает устройство, которое сохраняет электроэнергию, преобразует сохраняемую энергию в электрическую энергию и/или генерирует электроэнергию. Например, термин батарея может включать емкость, набор емкостей, конденсатор, набор конденсаторов, которые сохраняют электрический потенциал. В другом примере термин батарея может включать сухой химический элемент (сухие химические элементы), такой как обычная щелочная батарея, или может включать жидкостный элемент (жидкостные элементы), такой как обычная батарея свинцово-кислотных элементов, который преобразует энергию, сохраняемую в химическом виде в электрическую энергию. В другом примере термин батарея может включать топливный элемент, который генерирует электрическую энергию в результате химического процесса между топливом (например, водород) и окислителем.

Электроприводом 114 является обычный электропривод постоянного тока, который приспособлен для работы от источника питания с напряжением 3-4 В. Для обычного использования зубной щетки электропривод обеспечивает крутящий момент, равный около 1 унции-дюйм, вращается со скоростью около 3000 оборотов в минуту и потребляет ток около 200 миллиампер. Понятно, что электропривод может иметь разные крутящие моменты и скорости в зависимости от заданной конфигурации и может работать от разных источников питания. Например, электропривод 114 может работать от источника питания с напряжением 3-12 В. Он может обеспечивать крутящий момент 1-10 унций-дюйм, вращаться со скоростью 2000-5000 оборотов в минуту и потреблять ток 10-100 миллиампер.

Кроме того, возможны альтернативные конфигурации электропривода 114 устройства 100, которые имеют широкий диапазон рабочих характеристик, который может быть выше или ниже диапазона рабочих характеристик обычных приводных зубных щеток. Например, электропривод с малым крутящим моментом может быть использован для конфигураций зубной щетки, в которых щетинки поднимаются или вибрируют, а не вращаются, или электропривод с большим крутящим моментом может быть использован для конфигураций зубной щетки, в которых множество участков со щетинками перемещаются одновременно. В альтернативном примере конфигурации зубной щетки, которая прикладывает электрический заряд во рту пользователя без перемещения участков со щетинками, электропривод может быть полностью исключен, и батарея может использоваться для обеспечения электрического заряда.

Для устройства 100 батареей 116 является перезаряжаемая батарея, которая обеспечивает относительно быструю зарядку и относительно постоянное выходное напряжение. Как отмечено выше, батарея 116 может состоять из множества батарей или элементов батареи, соединенных последовательно и/или параллельно, при необходимости, для обеспечения заданного напряжения и зарядной емкости. Кроме того, в качестве батареи 116 могут использоваться разнообразные типы перезаряжаемой батареи, или один или в комбинации, такие как кадмиево-никелевый, никель-металлогидридный, литий-ионный, щелочной или другие типы перезаряжаемой батареи. Для примера конфигурации зубной щетки 100 батареей 116 является никель-металлогидридная батарея, содержащая три небольших, соединенных последовательно элемента с напряжением 1,2 В (не показаны), каждый из которых имеет общий диаметр около 10 мм. Батарея 116 создает общее выходное напряжение 3,6 В и имеет зарядную емкость около 50 миллиампер-часов. По существу, батарея 116 может приводить в действие электропривод 114 в течение около 15 минут, после чего полностью разряжается, при потреблении электроприводом тока 200 миллиампер, т.е., это батарея с зарядной емкостью 50 миллиампер-час/ток 200 миллиампер (60 минут/час.

Электропривод 114 и батарея 116 выполнены таким образом, что батарея может приводить в действие электропривод 114 для нескольких обычных использований или сеансов зубной щетки, каждое из которых может составлять от одной до пяти минут. В данном документе одно обычное использование или сеанс относятся к периоду или диапазону периодов работы приводного устройства, которые представляют обычную продолжительность одного использования для большинства пользователей конкретного типа устройства. Для приводной зубной щетки 100 обычным использованием является период или диапазон периодов, в течение которых большинство людей используют приводную щетку для чистки зубов во время одной чистки щеткой.

В одном варианте воплощения зубная щетка 100 выполнена таким образом, что продолжительность одного обычного использования меньше периода полного разряда батареи. Только около 10-30% заряда батареи 116 необходимо для конфигурации зубной щетки 100 для приведения ее в действие во время одного обычного использования. Батарея 116 небольшой емкости при ее полной емкости 50 миллиампер-часов может приводить в действие электропривод 114 в течение около 15 минут, что составляет три или более обычных использований зубной щетки. Кроме того, батарея 116 может обеспечивать энергией во время обычного использования в течение 1-5 минут, когда батарея заряжена до 1/3 от своей зарядной емкости.

Понятно, что возможны многие другие конфигурации, которые обеспечивают работу соответствующего приводного устройства от одного до нескольких использований при полном заряде. Например, диапазон состояний батареи с менее чем полным зарядом от 10% до 90% зарядной емкости батареи, может служить источником энергии для соответствующего устройства во время обычного одного использования. Например, в конфигурации с небольшой емкостью батарея может обеспечивать энергией одно использование устройства по существу при полном заряде, который может составлять от 90% до 95% от ее емкости. В конфигурации с продленным использованием от 70% до 90% от зарядной емкости может служить источником энергии для одного использования с дополнительной емкостью для снабжения энергией продленного использования. В конфигурации со средней емкостью батарея может иметь достаточную емкость для снабжения энергией соответствующего устройства во время нескольких использований, при полной зарядке батареи. В конфигурации с большой емкостью зубной щетки 100 зубная щетка может приводиться в действие несколько раз (например, от 4 до 6 обычных использований) при полной зарядке батареи. Такая более мощная приводная конфигурация может быть выгодной для зубной щетки, имеющей взаимозаменяемые насадки 108 для использования множеством пользователей. По существу, единичная зарядка позволяет нескольким пользователям использовать зубную щетку непрерывно в течение короткого периода без подзарядки между использованием разными пользователями.

Однако обычно батареей 116 является батарея с относительно небольшой емкостью, которая имеет преимущество в быстрой подзарядке до полной емкости, и/или в быстрой подзарядке до менее чем полной емкости, достаточной для одного использования или для нескольких использований. Таким образом, пользователь может иметь зубную щетку, достаточно быстро подзаряжаемую для обеспечения ее использования в течение короткого периода времени. Относительно небольшая емкость батареи 116 позволяет быстро подзаряжать батарею до полной емкости по сравнению с обычными батареями с большой емкостью. В дополнении к небольшой емкости скорость подзарядки батареи 116 может быть дополнительно увеличена посредством обеспечения высокого зарядного тока по сравнению с настоящими требованиями к электроприводу. Например, при обеспечении высокого зарядного тока около 1000 миллиампер для батареи 116, который значительно выше тока 200 миллиампер, потребляемого электроприводом 114 от батареи 116 во время работы, батарея, по существу, будет заряжаться в течение 4,5 минут. Это предполагает коэффициент подзарядки около 1,5 для данных конфигураций батареи и зарядного устройства. Если батарея 116 имеет емкость 50 миллиампер-часов, и если зарядный ток составляет 1000 миллиампер, то идеальным временем подзарядки было бы 0,05 часов (50 миллиампер-часов/1000 миллиампер) или приблизительно 3 минуты. Предполагая, что коэффициент подзарядки равен 1,5, расчетное время подзарядки уменьшается до 4,5 минут. Таким образом, электропривод 114 в примере конфигурации может приводить в действие зубную щетку 100 в течение 15 минут при единичной зарядке батареи 116, и батарея может быть подзаряжена в течение 4,5 минут.

Батарея 116 также может подзаряжаться в течение более короткого периода времени, так что она имеет емкость, достаточную для одного использования. Например, батарея 116 может подзаряжаться до 34% емкости (т.е., приблизительно, 17 миллиампер-часов) в течение 1/3 от величины времени подзарядки (т.е. около 1,5 минут) полной подзарядки. Таким образом, в течение немногим больше одной минуты зубная щетка 100 может зарядиться в достаточной мере, чтобы обеспечить пользователя для одного обычного использования.

Зубной щеткой 100 является небольшая легкая приводная зубная щетка, которая сравнима по размеру и весу с обычной ручной зубной щеткой. Это обеспечивается в значительной степени благодаря быстро перезаряжаемой батарее 116 с небольшой емкостью, которая является относительно небольшой и легкой по сравнению с обычными одноразовыми батареями и перезаряжаемыми батареями. Небольшие размер и вес могут быть желаемыми для многих пользователей и обеспечивают снижение себестоимости, связанное с экономией материалов для зубной щетки. Например, если батарея 116 имеет 7 мм в диаметре, который почти на 50% меньше по размеру от стандартной батареи AA (около 14,5 м в диаметре), то зубная щетка 100 может быть меньше по размеру на 20-40% по сравнению с обычной приводной зубной щеткой, использующей батарею с размером AA или пару совмещенных по оси батарей с размером AA. Поскольку многие обычные приводные зубные щетки содержат пару батарей с размером AA, расположенных рядом, то уменьшение размера и веса может быть даже более существенным. Наружный диаметр DD ручки зубной щетки 100 (фиг.2A), может составлять около 10 мм, который равен размеру ручки ручной зубной щетки. Подразумевается, что возможны другие размеры ручки в зависимости от размера и расположения батареи. Например, батарея 116 может иметь диаметр D от 5 мм до 13 мм, или, более конкретно 10 мм. Различные размеры ручек зубной щетки, которые меньше обычных приводных зубных щеток, могут быть обеспечены благодаря использованию батарей меньшего диаметра при различных расположениях, например при линейном расположении.

На фиг.2B и 2C показано зарядное устройство 200 согласно изобретению. Зарядное устройство 200 является комбинированным устройством, включающим зарядное устройство/держатель, которое перезаряжает зубную щетку 100, а также удерживает ее во время хранения. Понятно, что возможны различные варианты осуществления зарядного устройства 200, которые взаимодействуют с другими приводными устройствами и которые могут не содержать соответствующее приводное устройство. Зарядное устройство 200 (фиг.2С) содержит базовый блок 202 с гнездом 204, образованным в верхней части базового блока. Гнездо предназначено для размещения концевого участка ручки 106 для поддержания зубной щетки 100 во время хранения между использованиями.

Зарядное устройство 200 (фиг.2C) может быть портативным устройством с питанием от аккумуляторной батареи. По существу, зарядное устройство 200 содержит батарейный отсек 206, образованный в базовом блоке 202, схему 208 подзарядки и контакты 210 для зарядки. Оно также может содержать индикаторы 212 зарядки. Батарейный отсек 206 предназначен для размещения одной или более перезаряжаемых батарей 214. Устройство с питанием от аккумуляторной батареи обеспечивает комбинацию портативного зарядного устройства/зубной щетки, которое может использовать преимущество легкой зубной щетки 100 при сохранении преимуществ портативного устройства.

Батареи 214 обеспечивают источник питания для подзарядки зубной щетки 100. Батареями являются обычные одноразовые батареи, такие как батареи размера D и/или перезаряжаемые батареи. Они также могут включать альтернативный портативный источник питания, такой как топливный элемент, для обеспечения электроэнергией. Зарядное устройство 200 предназначено для работы с использованием четырех батарей стандартного размера, таких как батареи размера D, которые обеспечивают источник питания для зарядного устройства 200. Каждая из батарей размера D обеспечивает 1,5 В выходного напряжения, батареи соединены последовательно для обеспечения 6 В общего выходного напряжения. Зарядная емкость батарей размера D составляет около 12000 миллиампер-часов, что является большой емкостью по сравнению с батареей 116 небольшой емкости, используемой в приводной зубной щетке 100. Новый комплект батарей 214 размера D, сохраняющий 12000 миллиампер-часов энергии, может заряжать батарею 116 небольшой емкости, которая имеет емкость 50 миллиампер-часов, приблизительно 240 раз (т.е., 12000 миллиампер-часов/50 миллиампер-часов). 240 подзарядок предполагает 25% потерь в процессе подзарядки, тогда как четыре батареи 214 обеспечивают электроэнергию с напряжением 6 В для зарядки батареи 116 небольшой емкости с напряжением 4,5 В.

Батареи 214 (фиг.2C) могут соединяться со схемой 208 подзарядки, которая может быть расположена в зубной щетке 100. Схема 208 подзарядки включает обычную схему подзарядки, которая регулирует скорость подзарядки, и которая может включать микроконтроллер (не показан) для управления процессом зарядки. Например, схема 208 подзарядки может вначале обеспечивать высокий ток для быстрой подзарядки батарей 116 в соответствии с командами, посылаемыми микроконтроллером, и затем уменьшать ток для обеспечения непрерывной подзарядки малым током при длительном хранении зубной щетки 100 в зарядном устройстве 200. Схема подзарядки при необходимости может изменять зарядный ток для уменьшения эффектов запоминания в батарее 116, или ускорения процесса зарядки, или защиты устройства, или пользователя. Она также может прекратить зарядку батарей 116 для предотвращения их перезарядки или опасного состояния.

Контакты 210 (фиг.2C) для зарядки электрически соединены со схемой 208 подзарядки. Контакты для зарядки служат для образования электрического контакта с соединителями 126 и 128 для зарядки на зубной щетке 100. В данном варианте воплощения контактами 210 для зарядки являются пружинные штыри, которые смещаются по направлению к контакту с соединителями 126 и 128 для зарядки, в то время как зубная щетка 100 хранится в зарядном устройстве. Другие варианты осуществления подзарядки также предусмотрены для использования с настоящим изобретением, например первичная обмотка в зарядном устройстве 200, которая подзаряжает батареи 116 приводного устройства посредством наведения тока во вторичной обмотке приводного устройства. Таким образом, непосредственный контакт между зарядным устройством и приводным устройством может не потребоваться для подзарядки приводного устройства.

В данном варианте воплощения зарядное устройство 200 содержит индикаторы 212, которые показывают состояние зарядки или обеспечивают пользователя другой информацией. Например, первый индикатор 212a включается, чтобы показать, что зубная щетка 100 не имеет достаточного заряда для одного использования. Второй индикатор 212b включается, чтобы показать, что зубная щетка 100 имеет достаточный заряд для одного использования. Третий индикатор 212c включается, чтобы показать, что зубная щетка 100 полностью заряжена. Индикаторы 212 соединены со схемой 208 подзарядки или управляются схемой 208 подзарядки, которая потребляет энергию от батарей 214 для включения индикаторов. Схема 208 подзарядки измеряет зарядный ток, потребляемый приводным устройством 100, для определения количества заряда, сохраняемого в батареях 116. В других вариантах осуществления схема в приводном устройстве может оценивать состояние емкости его батарей и передавать эту информацию в зарядное устройство, которое может привести в действие соответствующий индикатор. В целом, индикаторы информируют пользователя о состоянии подзарядки соответствующего приводного устройства. Например, если пользователь зубной щетки 100 помещает ее в зарядное устройство 200, когда ее батарея 116, по существу, полностью разрядилась, включается индикатор 212a, чтобы показать состояние низкого заряда. После зарядки батареи 116 в течение от одной до полутора минут до 34% ее емкости, так что она может снабжать энергией зубную щетку для одного использования, включается индикатор 212b, чтобы показать, что зубная щетка 100 может использоваться один раз. Если пользователь продолжает держать зубную щетку 100 в зарядном устройстве 200, когда батарея 116 по существу полностью зарядилась, то индикатор 212b выключается и, затем, включается индикатор 212c, чтобы показать полностью заряженное состояние.

На фиг.3 изображено зарядное устройство 300 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Обычно зарядное устройство 300 по существу аналогично зарядному устройству 200, за исключение некоторых моментов. Как и в случае зарядного устройства 200, зарядное устройство 300 может использоваться с зубной щеткой 100 или другими перезаряжаемыми устройствами. Зарядное устройство 300 отличается от зарядного устройства 200 тем, что оно снабжается энергией от источника питания переменного тока, а не источника питания постоянного тока. По существу, зарядное устройство 300 содержит схему 302 выпрямителя/трансформатора для преобразования переменного тока в постоянный ток и шнур питания переменного тока, а не батарейный отсек 206 с батареями 214. Хотя они изображены как логически отдельные объекты, схема 302 и схема 208 устройства для подзарядки могут быть расположены вместе в одной схеме.

Схемой 302 является обычная схема выпрямителя, которая выпрямляет переменный ток, проходящий через шнур 304, в постоянный ток на выходе и преобразует его в соответствующее напряжение для обеспечения зарядного тока. Таким образом, зарядное устройство 300 потребляет переменный ток с напряжением 110 В и преобразует его в постоянный ток с напряжением 6 В при помощи схемы 302. Аналогично зарядному устройству 200 схема 208 подзарядки управляет источником питания постоянного тока при необходимости для подзарядки батареи 116 зубной щетки 100.

В альтернативной конфигурации (не показана) зарядное устройство может содержать батарейный отсек 206 зарядного устройства 200 вместе с батареями 214, а также схемой 302 и шнуром 304 питания зарядного устройства 300. Такое комбинированное зарядное устройство может работать как устройство, включенное в сеть переменного тока, или как портативное устройство с питанием от батареи в соответствии с потребностями или желаниями пользователя. Кроме того, такая комбинированная конфигурация может обеспечивать рабочее устройство в случае прекращения подачи электроэнергии переменного тока.

На фиг.4 представлена блок-схема этапов способа 400 использования перезаряжаемого приводного устройства, такого как приводная зубная щетка, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 400 описан на примере зубной щетки 100 и зарядного устройства 200, которые были описаны выше. Однако понятно, что способ 400 может быть применен на практике к широкому кругу перезаряжаемых устройств и зарядных устройств.

В данном случае способ 400 включает этап 402 соединения, по существу, разряженного перезаряжаемого устройства в конфигурации зарядки с зарядным устройством. Например, пользователь может поместить зубную щетку 100 в положение хранения/зарядки в зарядном устройстве 200. Другой этап 404 включает ожидание в течение от 30 секунд до 5 минут и/или выполнение этапа 406 получения показания, что перезаряжаемое устройство заряжено достаточно для одного использования. Например, пользователь ждет от 30 секунд до 5 минут после установки зубной щетки 100 в зарядное устройство 200 и/или может видеть, как индикатор 212b включается, что означает, что зубная щетка 100 имеет заряд, достаточный для одного использования. Затем пользователь выполняет этап 408 отсоединения перезаряжаемого устройства от зарядного устройства и этап 410 использования перезаряжаемого устройства один раз. Например, пользователь может удалить зубную щетку 100 из зарядного устройства 200 и приступить к чистке зубов. Способ 400 может продолжаться посредством повторения процесса при необходимости, когда перезаряжаемое устройство, по существу, разрядилось.

На фиг.5 представлена блок-схема этапов способа 500 подзарядки приводного устройства, такого как приводная зубная щетка в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 500 будет также описан на примере зубной щетки 100 и зарядного устройства 200. Однако понятно, что способ 500 может быть применен на практике к широкому кругу перезаряжаемых устройств и зарядных устройств.

Способ 500 включает этап 502 регистрации перезаряжаемого устройства, соединенного с зарядным устройством, и этап 504 определения состояния зарядки перезаряжаемого устройства. Например, схема подзарядки может регистрировать соединение между контактами 210 зарядного устройства 200 и соединителями 126, 128 зубной щетки 100, когда зубная щетка установлена в зарядном устройстве. Схема подзарядки может дополнительно оценивать состояние зарядки батареи 116 в зубной щетке 100. Это может быть сделано, например, посредством подачи максимальной зарядной энергии на соединители 126 и 128, определения электрического потенциала на батареях 214 и сравнения зарядного тока, принятого зубной щеткой 100, с кривыми зарядного тока для зубной щетки 100. Например, если зубная щетка 100 потребляет максимальный ток 1000 миллиампер, когда батареи 214 обеспечивают полное напряжение 6 В, то схема подзарядки может определить, что батареи 116, по существу, разряжены. Эти этапы, по существу, могут выполняться микроконтроллером (не показан) в схеме 208 подзарядки. Если определено, что состояние подзарядки перезаряжаемого устройства является, по существу, разряженным, то тогда зарядное устройство выполняет этап 506 указания, по существу, разряженного состояния и этап 508 зарядки перезаряжаемого устройства. Например, зарядное устройство 200 может включать индикатор 212c, чтобы показать, что зубная щетка 100, по существу, разряжена, и приступить к зарядке зубной щетки.

Зарядное устройство может многократно выполнять этап 504 определения состояния зарядки перезаряжаемого устройства. Если зарядное устройство определяет, что перезаряжаемое устройство имеет емкость, достаточную для одного использования, то зарядное устройство выполняет этап 510 указания состояния заряженного достаточно для одного использования. Если зарядное устройство определяет, что перезаряжаемое устройство, по существу, полностью заряжено, то зарядное устройство выполняет этап 512 указания полностью заряженного состояния. Если зарядное устройство предварительно показывало состояние, по существу, разряженное или достаточно заряженное для одного использования, то зарядное устройство выполняет этап 514 удаления показания предыдущего состояния, когда оно определяет, что предыдущее состояние изменилось. В качестве примера, зарядное устройство 200 в начале может включить индикатор 212c для указания, по существу, разряженного состояния и, затем, выключить индикатор 212c и включить индикатор 212b для указания того, что зубная щетка 100 достаточно заряжена для одного использования. Когда зарядка продолжается, и зубная щетка 100 становится, по существу, заряженной, зарядное устройство 200 может отключить индикатор 212b и включить индикатор 212a.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с проиллюстрированными вариантами осуществления, будет понятно, что возможны модификации без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. В частности, настоящее изобретение может применяться для многих различных перезаряжаемых устройств, зарядных устройств и/или способов их использования.