JP2002367683A

JP2002367683A - 光充電式二次電池

Info

Publication number: JP2002367683A
Application number: JP2001168793A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watanabe; 春夫渡辺; Ritsuko Inoue; 律子井上; Koichiro Hikuma; 弘一郎日隈; Tomiichi Watanabe; 富一渡辺; Hiroshi Miyazawa; 弘宮沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-20
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP3736746B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、光電変換素子の引き出
し端部の係止部に他部材に固定できる手段をもたせるこ
とによって、安定した充電を可能にする。【解決手段】本発明に係る光充電式二次電池におい
て、光電変換素子の引き出し端部の係止部に他部材に固
定できる手段をもたせることによって、光電変換素子を
特定の方向に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子によ
って蓄電池を充電する構成とされた光充電式二次電池に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光電変換素子は、太陽電池とも言われて
おり、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換
する素子である。この光電変換素子は、光エネルギーか
ら電気エネルギーを取り出す際に、従来から利用されて
きた化石燃料等と異なり、二酸化炭素等の排出物を出さ
ない。また、光電変換素子は、ほぼ無尽蔵といわれてい
る太陽光等の光エネルギーから電気エネルギーを取り出
すことができるために、半永久的に発電を行うことがで
きる。そのため、光電変換素子は、地球環境問題に鑑み
て、その利用用途や利用規模が今後も益々拡大してゆく
ものと考えられている。しかしながら、光電変換素子
は、太陽光等の光エネルギーに時間的な変動が大きい場
合が多く、この光エネルギーを変換して発電した電気エ
ネルギーにも時間的な変動が大きくなってしまうため
に、電気機器の直接の電源とすることには適さない場合
が多い。また、光電変換素子は、太陽光等の光エネルギ
ーが空間的に希薄な状態で存在していることから、利用
に適した所定量の電力を得るためには大きな受光面積を
必要とする。したがって、光電変換素子は、電気機器の
補助的な電流として、または変換した電気エネルギーを
一度蓄電池に充電し、この蓄電池から放電させて利用す
るといった用途で用いられている。一方、電気機器は、
近年の各種加工技術の進展により、小型化が進んでお
り、携帯型の機器とされることが多い。そのため、電気
機器は、その電源として、通常、携帯に便利で手軽に利
用することができる乾電池が用いられている。そこで、
上述したような光電変換素子の利点と、乾電池の利便性
とをくみあわせた光充電式二次電池が、例えば特開昭６
３ー３１４７８０号公報（電池）や特開平２ー７３６７
５号公報（円筒形充電式太陽電池）等に記載されている
ように、提案されている。このような従来の光充電式二
次電池は、発電部としての光電変換素子と、充放電部と
しての蓄電池とを円筒形規格電池型に組み合わせて使用
することによって、通常用いられている電気機器を、光
エネルギーによって生産した電力により駆動させること
を実現している。

【０００３】しかしながら、従来の光充電二次電池は、
一方向から照射される太陽光等の光エネルギーを、蓄電
池の外表面積のすべてを有効に活用して光電変換素子に
受光させることが困難なばかりか、その構造上、蓄電池
の外表面積を超えて光電変換素子の受光面積を備えるこ
とができない。そのため、従来の光充電式二次電池は、
蓄電池を充電する際の充電時間が実用に耐えないほど長
く、さらには光電変換素子が蓄電池を充電するために必
要な電力すら発電できないことがあるといった問題があ
った。そこで、可とう性を有する光電変換素子と蓄電池
とを組み合わせることによって、太陽光等の光エネルギ
ーを通常用いられている電気機器の電源として利用する
ことを可能とした光充電式二次電池が発明された（特願
平１０ー３５１５０５号）。この発明により、実用的な
充電性能を備えるとともに、通常用いられている電気機
器の電源としての利用が容易である光充電式二次電池が
実現した。

【０００４】ところで、上述したような光充電式二次電
池は、蓄電池を充電する際に可とう性を有する光電変換
素子を繰り返し、引き延ばし、受光面積を大きくして使
用する。このとき、光電変換素子は、繰り返しの引き延
ばしの外力を受ける。試作検討を進めることにより、こ
の外力は、可とう性を有する光電変換素子とその摺動系
との摩擦により生じ、かつ看過出来ないほど大きくしな
ければならないことを見出した。この場合、上記光電変
換素子が、上記外力により損傷あるいは劣化し、素子全
体としての発電効率が低下し、延いては充電性能が低下
してしまうことが分かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光電変換素
子を特定の方向に固定でき、安定な充電が可能で、かつ
充電時の光電変換素子の損傷あるいは劣化を防止するた
めに、光電変換素子の引き出し端部の係止部に他部材に
固定できる手段を持たせることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光充電式二
次電池は、円筒形状の巻き芯部に、可とう性を有する光
電変換素子と充放電可能な蓄電池とを捲回させて引き出
し自在に配設させ、かつ蓄電池の充放電を制御する制御
回路部とを備え、全体円筒略形状を呈する。巻き芯部の
両端部には、それぞれ略円形平板状に形成された上部フ
ランジと下部フランジとが一体に設けられており、光電
変換素子の引き出し口となる引き出し孔を有する円筒形
状の外周壁が、光電変換素子を覆うように設けられてい
る。また、外周壁は上部フランジおよび下部フランジと
回転自在に支持されており、光電変換素子が外周壁を回
転させることによって引き出され、巻き芯部と外周壁と
により構成された内部空間に巻き取られる構成におい
て、光電変換素子の引き出し端部の係止部に、他部材に
固定できる手段を持たせたことを特徴とする光充電式二
次電池である。さらに、本発明に係る光充電式二次電池
は、上記係止部に弓状体が回動可能に固定されており、
弓状体は側面側から見て円曲しており、取り外し可能で
ある。また弓状体は側面側からの円曲を反転でき、その
円曲の曲率は、外周壁と実質的に同一で外周壁の最外周
曲面内に収まっており、回動が係止されることを特徴と
する光充電式二次電池である。

【０００７】すなわち、本発明は、（１）円筒形状の
巻き芯部と、上記巻き芯部に対して捲回されて引き出し
自在に配設された可とう性を有する光電変換素子と、充
放電可能な蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御回
路部とを備え、上記巻き芯部に上記光電変換素子を捲回
した状態で、全体円筒略形状を呈する光充電式二次電池
において、上記巻き芯部には、その両端部に位置してそ
れぞれ略円形平板状に形成されている上部フランジと下
部フランジとが一体に設けられ、上記巻き芯部に捲回さ
れている光電変換素子を覆い、上記光電変換素子の引き
出し口となる引出し孔を有する円筒形状の外周壁が設け
られ、上記外周壁が上記上部フランジおよび下部フラン
ジと回転自在に支持され、引き出された光電変換素子
を、上記外周壁を回転させることによって、上記巻き芯
部と上記外周壁とにより構成されている内部空間に巻き
取るよう構成され、上記光電変換素子の引き出し端部の
係止部に、他部材に固定できるよう手段をもたせている
ことを特徴とする二次電池、（２）上記巻き芯部に上
記光電変換素子を捲回した状態で、所定の円筒電池規格
形状となることを特徴とする上記（１）記載の光充電式
二次電池、（３）上記蓄電池が、放電電圧０．６〜
１．９Ｖであることを特徴とする上記（１）記載の光充
電式二次電池、（４）上記円筒電池規格が単１型、単
２型、単３型であることを特徴とする上記（２）記載の
光充電式二次電池、（５）上記蓄電池が、巻き芯部に
対して着脱自在であることを特徴とする上記（１）記載
の光充電式二次電池、（６）上記蓄電池が、所定の円
筒電池規格の形状を有することを特徴とする上記（１）
記載の光充電式二次電池、（７）上記円筒蓄電池規格
が単３型、単４型、単５型、またはボタン型であること
を特徴とする上記（６）記載の光充電式二次電池、
（８）上記係止部に弓状体が回動可能に固定されてい
ることを特徴とする上記（１）記載の光充電式二次電
池、（９）上記弓状体が側面側から見て円曲している
ことを特徴とする上記（６）記載の光充電式二次電池、
（１０）上記弓状体が取り外し可能であり、上記側面
側からの円曲を反転できることを特徴とする上記（７）
記載の光充電式二次電池、（１１）上記弓状体の上記
側面側からの円曲の曲率が、上記外周壁と実質的に同一
であることを特徴とする上記（７）記載の光充電式二次
電池、（１２）上記弓状体の上記側面側からの円曲の
曲率が、上記外周壁と実質的に同一であり、上記弓状体
が上記外周壁の最外周曲面内に収まることを特徴とする
上記（７）記載の光充電式二次電池、（１３）上記弓
状体が、上記外周壁の最外周曲面内に収まり、上記回動
が係止されることを特徴とする上記（７）記載の光充電
式二次電池、（１４）固定するための手段が、吸盤、
接着剤、ピンまたは接着材つきフックである上記（１）
記載の光充電式二次電池、（１５）他部材がガラス窓
の部屋空間に面した面、ガラス窓の外気に面した面、ま
たは建物の壁面である上記（１）記載の光充電式二次電
池、（１６）上記（１）〜（１５）のいずれかに記載
の光充電式二次電池を用いた電気機器、に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、本
発明を適用した光充電式二次電池として、図１および図
２に示すような光充電式二次電池１について説明するこ
ととする。

【０００９】本発明に係る光充電式二次電池１は、円筒
状の巻き芯部２と、この巻き芯部２に捲回され、引き延
ばし自在に配設された可とう性を有する光電変換シート
３、および巻き芯部２の内部に設けられた蓄電池４、制
御回路部５とを備えた状態で全体円筒形状を呈する。ま
た、光充電式二次電池１は、図３に示すように、光電変
換シート３を巻き芯部２から引き延ばした状態で光電変
換シート３に受光させて蓄電池４を充電する。

【００１０】巻き芯部２は、例えばＡＢＳ（アクリロニ
トリル-ブタジエン-スチレン）樹脂、ＳＡＮ（スチレン
-アクリロニトリル）樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリル-
アクリレート-スチレン）樹脂等に代表されるポリスチ
レン系樹脂等の樹脂材料によって円筒形状に形成されて
いる。巻き芯部２は、光電変換シート３を全幅に亘って
巻き取ることができるように、光電変換シート３が捲回
される幅よりも僅かに長く形成されているのが好まし
い。また、巻き芯部２には、その両端部にそれぞれ上部
フランジ６と下部フランジ７とが設けられている。な
お、光電変換素子は通常、光電変換シート上に担持され
ている。

【００１１】上部フランジ６および下部フランジ７は、
巻き芯部２と同様な材料によって略円形平板状に形成さ
れており、接着剤等の固定手段によって、巻き芯部２の
両端部にそれぞれ固定されている。なお、上部フランジ
６および下部フランジ７は、巻き芯部２と一体に形成さ
れていてもよい。上部フランジ６および下部フランジ７
の径は、巻き芯部２に捲回された状態の光電変換シート
３の径と同一、若しくはやや大きくなるように形成され
るのが望ましい。これにより、上部フランジ６および下
部フランジ７は、光電変換シート３の側縁部を保護する
ことができるとともに、引き延ばされた光電変換シート
３を巻き芯部２に巻き取る際のガイドとなり、位置ずれ
せずに光電変換シート３を巻き芯部２に捲回させること
ができる。

【００１２】巻き芯部２、上部フランジ６および下部フ
ランジ７は、例えば変性ポリフェニレンエーテル（変性
ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテル
サルフォン(ＰＥＳ)、ポリエステル等の電気絶縁性を有
する材料によって形成されることが望ましい。電気絶縁
性は、内部の配線等がこれら各部を介して短絡したり、
これら各部が例えば電気機器の電池収納部の端子等に接
触することによって電気的に短絡したりといったことを
防止することができる。また、断熱特性に優れた材料を
用いるのが好ましく、そのような材料としてはポリエス
テル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹
脂、ポリウレタン系樹脂等の樹脂が挙げられる。断熱性
は、例えば自動車のダッシュボードに放置される等の高
温に晒された場合に、内部に収納した蓄電池４の温度が
上昇することによる破損を防止できる。同様の理由か
ら、これら各部は例えば白色等のように光や熱を吸収し
にくい色に着色されていることが望ましい。上部フラン
ジ６と下部フランジ７とには、それぞれ例えばガラス、
石英、セラミック、酸化マグネシウムや酸化アルミニウ
ム等の金属酸化物、ポリテトラフロロエチレン等の樹脂
などの誘電性材料によって形成されている正極端子８と
負極端子９とが設けられている。正極端子８と負極端子
９は、それぞれ図示しない結線手段により制御回路部５
の所定の端子と電気的に接続されている。

【００１３】さらに、本発明に係る光充電式二次電池１
は、図１および図２に示すように、上部フランジ６およ
び下部フランジ７と略同径の略円筒形状を呈する外周壁
５１を備えて構成される。図５に示すように、上部フラ
ンジ６および下部フランジ７にはそれぞれ、外周壁５１
の側縁部が回動自在に嵌合する溝部６a および溝部７a
が設けられている。したがって、外周壁５１は捲き芯部
２、上部フランジ６および下部フランジ７に対して自在
に回動する。また、外周壁５１には、図６に示すよう
に、光電変換シート３を引き出すのに十分な幅と厚みと
を有するスリット５１a が穿孔されている。スリット５
１a を有する外周壁５１が回動自在に備えられているこ
とによって、光電変換シート３の引き出しおよび巻き取
りが容易となる。また、外周壁５１を備えることによっ
て、電気機器に収納された際に、光電変換シート３が巻
きほぐれてしまうといったことがない。さらに、外周壁
５１は外環境の塵埃や衝撃等による損傷から光電変換シ
ート３を保護し、直射日光等による蓄電池４の加熱を防
止することができる。蓄電池４の加熱防止効果をさらに
向上するためには、外周壁５１は例えば白色等のように
光や熱を吸収しにくい色に着色されていることが望まし
い。

【００１４】さらに、光充電式二次電池１においては、
図６に示すように、光電変換シート３の最外周部に係止
部３a が形成されている。この係止部３a は、光電変換
シート３が巻き芯部２に捲回された際に、スリット５１
a に接合するのに十分な厚みを有するのが望ましい。係
止部３a は、光電変換シート３が外周壁５１の内部に完
全に巻き込まれてしまうことを防止する機能を有すると
ともに、光電変換シート３を引き出す際の取っ手として
の機能を有している。

【００１５】本発明においては、係止部３aを改良して
光充電を容易にしたものである。すなわち、図９に示す
ように、係止部３aに弓状体３ｂが回動可能かつ取り外
し可能になるよう固定部３ｃに固定することができる。
弓状体３ｂは、側面側から見ると円弧の形状を有し、外
周壁５１と同等の曲率を有する。実用的には外周壁５１
に掘られた溝部５１ｂに埋没させることができる。溝部
５１ｂは、左右対称に形成してもよい。すなわち、弓状
体３ｂには広がる弾性を与えておき、固定部３ｃより取
り外し、反転により差し替えることによって、側面側か
らみると、逆の曲率を有する円弧の形状を与えることが
できる。この差し替えに伴い、弓状体３ｂは反対側に位
置する別の溝部５１ｂに収納されるが、溝部５１ｂに収
納される場合には外周壁５１に形成された嵌合部５１ｃ
に、嵌合させ固定させることができる。

【００１６】本発明の弓状体３ｂは、図10乃至11に示し
たように、固定具１５に懸けることで、例えば日光の取
りやすいガラス窓の内、あるいは外、あるいは外壁など
に光電変換シートを上下に広げることができ、光充電を
容易に行うことができる。さらに弓状体３ｂの差し替え
により、例えばガラス窓の内、あるいは外に置く場合、
光電変換シート３をよりガラスに密着させて、外光方向
に向けることができる。さらに、弓状体３ｂの弓状の形
状によって、光電変換シート３をガラス等により密着さ
せて外光方向に向けることができ、風などの撹乱により
光電変換シート３の向きを変わり難くすることができ
る。また、固定具１５は、ガラス窓などの平面性のよい
基材に対しては吸盤などが好ましいが、特定に固定した
固定具を用いることもできる。この場合、例えば接着剤
やピンなどで固定具を固着させることや、市販の接着剤
つきのフック等を用いることができる。

【００１７】蓄電池４を充電する際には、図２に示すよ
うに、係止部３a を引き出すことにより光電変換シート
３が巻き芯部２から引き出される。また、光充電式二次
電池１は、例えば外周壁５１を巻き芯部２に対して回転
させることにより、光電変換シート３を巻き芯部２に巻
き取ることができる。光電変換シート３は、図３および
図４に示すように、可とう性を有して略矩形シート状に
形成されたシート状基板１０と、このシート状基板１０
上に配置された複数の光電変換素子１１とによって構成
されている。シート状基板１０は、例えば変性ポリフェ
ニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン(ＰＥＳ)、ポリエステ
ル等の絶縁性を有する材料によって形成され、可とう性
を有するようにシート状に形成されている。各光電変換
素子１１は、シート状基板１０上に、第１の電極層１２
と、光電変換層１３と、第２の電極層１４とがそれぞれ
薄膜状に順次積層して形成されてなる。光電変換素子１
１を構成する各層は、例えば、スパッタ法や蒸着法に代
表される各種ＰＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法やＭＯ
ＣＶＤ法に代表される各種ＣＶＤ法によってシート状基
板１０上に薄膜状に形成されている。光電変換素子１１
は、各層が薄膜状に形成されていることによって、シー
ト上基板１０と同様に十分な可とう性を有する。

【００１８】さらに、光電変換シート３は可とう性を有
する高分子積層シートを有することができる。この高分
子積層シートは、光電変換素子の受光部上を覆うもの
で、この部分は少なくとも光透過性を有する。この高分
子積層シートは、光電変換シートの全面を覆うことが好
ましく、さらには、光電変換シートの端部より張り出
し、光電変換シートの端部を保護するように形成するこ
とが好ましい。また、高分子積層シートは、光電変換シ
ートの受光面側に設けることが好ましいが、さらに好ま
しくは光電変換シートの受光面の裏側に設けることであ
る。これにより、可とう性を有する光電変換素子を繰り
返し引き延ばし、受光面積を大きくして使用するとき、
光電変換素子の繰り返しの屈曲による光電変換素子の損
傷あるいは劣化を低減できる。さらに、光電変換素子の
繰り返しの引き延ばしに伴う表面の繰り返しの摺動に対
し、光電変換素子の損傷あるいは劣化を防止でき、素子
全体としての発電効率の低下、延いては充電性能の低下
を防止できる。また、光電変換素子が長期に捲回状態に
あると、光電変換シートは塑性変形（いわゆる、巻き癖
が付く）し、光電変換素子の有効な受光を妨げることに
なるが、高分子積層シートの存在により塑性変形を低減
でき、有効な受光を得ることができる。高分子積層シー
トを、前記のように光電変換シートの表裏に用いる場合
は、表裏同一のシート材料で構成することもできるし、
適宜異種のシート材料で構成することもできる。材質と
しては、少なくとも光電変換素子の受光部上を覆うもの
は、光透過性の材料であるのが望ましい。また、摩擦に
対する耐磨耗性、光に対する耐候性を有することが望ま
しい。このような材料としては、例えばハロゲン化オレ
フィン、特に、フッ素化オレフィンの重合体、あるい
は、これとオレフィンの共重合体等が例示される。さら
に、これらシートを光電変換シートに固着させるために
接着層を設けることができる。この接着層の材料として
は、エチレンと酢酸ビニルの共重合体が例示される。

【００１９】光電変換シート３においては、各光電変換
素子１１が互いに電気的に直列に接続されており、短手
方向の両端部に位置する光電変換素子１１の電極層にそ
れぞれ正極端子１２aと負極端子１４aとが形成されてい
る。正極端子１２aと負極端子１４aとは、それぞれ制御
回路部５の所定の端子と電気的に接続されている。ま
た、光電変換素子１１は、シート状基板１０とは反対
側、すなわち外方に臨む側の主面１１aから太陽光等の
光が入射される構成とされている。第１の電極層１２お
よび第２の電極層１４は、例えばセラミック、酸化マグ
ネシウムや酸化アルミニウム等の金属酸化物、ポリテト
ラフロロエチレン等の樹脂などの誘電性材料によって形
成されており、光電変換層１３に対して一対の電極とし
ての機能を果たしている。

【００２０】光電変換層１３は、例えば、a-Si のpin
接合構造に代表される非結晶半導体薄膜を備えているも
ので形成されており、太陽光等の光が入射されることに
よって起電力が生ずる構成とされ、いわゆる光電変換効
果を有する膜構成で形成されている。さらに、光電変換
層１３は、例えばペリレン等のｐ型有機半導体と、例え
ば銅フタロシアニン等のｎ型有機半導体とにより形成さ
れるｐｎ接合構造であってもよい。なお、光電変換層１
３は、上述した薄膜構造に限定されるものではなく、十
分な可とう性を有して光電変換効果を有する膜構成で形
成されていればよい。なお、第１の電極層１２は、例え
ば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属材料によ
って形成され、光電変換層１３に受光させる光に対する
反射率が高くなるように形成されていることが望まし
い。これにより、光電変換層１３を透過した光を反射し
て再び光電変換層１３に入射させ、光電変換層１３の光
電変換効率を向上させることができる。また、第２の電
極層１４は、例えば、ＳｎＯ_２或いはＩｎ_２Ｏ_３等の金
属酸化物を主成分とする材料によって形成された、いわ
ゆる透明電極として形成されていることが望ましい。こ
れにより、光電変換層１３に受光させる光を効率よく透
過して、光電変換層１３の光電変換効率を向上させるこ
とができる。

【００２１】なお、図３および図４においては、特定光
電変換素子１１の第１の電極層１２および第２の電極層
１４が、それぞれ、この光電変換素子１１と隣接する別
の光電変換素子１１の第２の電極層１２および第１の電
極層１４とされて、複数の光電変換素子１１が各々の電
極層を共有する構成とされた例を示す。これにより、光
電変換シート３においては、隣接する光電変換素子１１
同士が電気的に直列接続された構成とされている。この
場合には、例えば、第１の電極層１２および第２の電極
層１４を、上述したようにＳｎＯ_２或いはＩｎ_２Ｏ_３等
の金属酸化物を主成分とする材料によって形成し、第１
の電極層１２とシート状基板１０との間に例えば金属材
料等によって形成された光反射層（図示せず）を備えて
形成してもよい。これにより、各光電変換素子１１は、
第２の電極層１４を介して十分な量の光を受光すること
ができるとともに、光反射層によって光電変換効率を向
上させることができる。また、この場合には、各光電変
換素子１１同士が、その長手方向の長さと略同等の長さ
の電極によって線で接続されていることとなり、例えば
各光電変換素子１１同士が、例えばリード線等によって
点で接続された場合と比較して、断線等の結線不良が生
じてしまう虞を低減することができる。

【００２２】また、光電変換シート３においては、その
長手方向に対して並行に各光電変換素子１１が配置され
ている。すなわち、各光電変換素子１１の一対の電極層
は、光電変換シート３の長手方向と並行になるように配
設されている。これにより、光充電式二次電池は、蓄電
池を充電するために光電変換シート３を引き延ばした際
にこの光電変換素子の一部に光が十分に照射されない場
合であっても、光電変換シート全体の発電効率の低下を
防止することができる。さらに、光電変換シート３は、
巻き芯部２に対して捲回されて引き延ばし自在に配設さ
れており、最内周側となる一側が巻き芯部２に接続固定
されている。この最内周側の一側には、上述した正極端
子１２a および負極端子１４a が設けられている。

【００２３】図７および図８で示すように、光電変換シ
ート３の光電変換素子部１１の端部が、引き延ばし状態
で外周壁５１のスリット５１a より十分に外部に存在で
きるように、巻き芯部２に接続固定されている上記光電
変換シート３の最内周側となる一側から、光電変換シー
ト３の光電変換素子部１１の内周側の端部まで光電変換
素子部１１を有せず、正極端子１２a と負極端子１４a
を有するシート部３１を介在させる。これにより、充電
操作において引き出し不十分による光電変換素子部１１
の上記外周壁５１の光の遮蔽を防止できる。さらに、曲
率の高い内周から光電変換素子部１１を、より曲率の低
い外周側へ移動させることができ、光電変換素子部１１
の屈曲による疲労劣化を低下できる。また、光電変換素
子を有さないシート部３１は、光電変換素子を有するも
のと比べて可とう性が高く、光電変換シート３の巻き芯
部２への接続固定の耐久性を向上することができる。こ
の場合、光電変換素子を有さないシート部３１は、光電
変換シート３と一体で形成させることもできるが、必要
に応じて同一あるいは別の素材のシートをつなげて形成
することができる。また、光電変換シート３は、巻き芯
部２に対して捲回した状態で、その受光面が内側となる
ように配設されることができる。これにより、光充電式
二次電池１は、光電変換シート３が巻き芯部２に捲回さ
れて放電使用される際に、光電変換シート３の受光面が
外方に露出する事がなく、受光面が傷つく等して破損し
てしまうことを防止することができる。光電変換シート
は、その受光面を内側にして巻き芯部２に捲回されるよ
うに配設されるとしたが、このような構成に限定される
ものではなく、本実施の形態におけるように、上記破損
の懸念の少ない場合は、その受光面を外側にして巻き芯
部２に捲回されるように配設できる。

【００２４】蓄電池４は、巻き芯部２の内部空間に収納
されており、充放電が可能な二次電池である。蓄電池４
は、具体的には例えば、ニッケル-水素二次電池、ニッ
ケル-カドミウム二次電池、ニッケル-亜鉛二次電池、亜
鉛-酸化銀二次電池、鉄-ニッケル二次電池等があげら
れ、特にニッケル-水素二次電池であることが望まし
い。これにより、蓄電池４は、体積当たりのエネルギー
密度を向上させることができるとともに、鉛やカドミウ
ムといった重金属を使用せず、環境適合性に優れたもの
となる。蓄電池４は、所定の電池規格形状を有する規格
乾電池であってもよく、具体的には、ＩＥＣやＪＩＳ
等により定められた、いわゆる単３型と呼ばれるＲ６型
電池、単４型と呼ばれるＲ０３型電池、単５型と呼ばれ
るＲ１型電池、あるいはボタン型と呼ばれるＲ４４型電
池、Ｒ１２２０型電池等でもよい。これにより、光充電
式二次電池１においては、開発・製造コストを抑えるこ
とができる。ただし、蓄電容量の観点からみた場合に
は、規格蓄電池を使用せずに、巻き芯部２の内部空間に
直接電解液等の蓄電池構成物を封入するのが望ましい。
これにより、規格蓄電池の外装部に相当する空間にまで
蓄電池構成物を封入することができ、蓄電池４の蓄電容
量を増大させることができる。

【００２５】また、蓄電池４は、巻き芯部２に対して着
脱自在であるように構成してもよい。具体的には、例え
ば下部フランジ７の一部を開閉自在として、この開閉部
から巻き芯部２に対して蓄電池４を挿脱するように構成
してもよい。あるいは、例えば、光電変換シート３を引
き延ばした状態で外方へと露出する巻き芯部２の一部を
開閉自在として、この開閉部から巻き芯部２に対して蓄
電池４を着脱するように構成してもよい。これにより、
光充電式二次電池１においては、蓄電池４が充放電を繰
り返して寿命が尽きた場合でも、この蓄電池４のみを交
換することができる。したがって、光充電式二次電池１
は、蓄電池４に比べて長い寿命を有する他の各部を、寿
命が尽きた蓄電池４とともに廃棄する必要がなくなり、
資源の有効活用の観点から望ましいものとなる。また、
これにより、光充電式二次電池１は、蓄電池４を充電す
るための充電器として利用することができる。すなわ
ち、光充電式二次電池１によって蓄電池４を充電し、充
電が完了した蓄電池４を光充電式二次電池１から取り出
して、この蓄電池４を電子機器の電源として利用するこ
ともできる。さらに、蓄電池４は、上述したように規格
蓄電池を利用すると共に、巻き芯部２に対して着脱自在
としてもよい。これによって、蓄電池４を交換する際に
この交換作業を簡便且つ容易に行えるようになる。ま
た、この場合にも、上述したように、蓄電池４を充電す
るための充電器として光充電式二次電池１を使用しても
よい。これにより、規格蓄電池形状を有する蓄電池４
は、光充電式二次電池１から着脱自在とされて、通常の
規格電池を電源とする電気機器に対して用いることが容
易となる。また、蓄電池４は、その放電電圧が約０．６
〜１．９Ｖ程度であることが望ましい。これにより、光
充電式二次電池１は、通常の筒型規格電池を電源として
用いる電気機器に対して用いられた場合に、それら電気
機器の動作電圧に満たずに動作させることができないこ
とや、許容電圧を超えることによる機器の破損を防止す
ることができる。

【００２６】制御回路部５は、図１に示すように巻き芯
部２の内部空間に配設されている。制御回路部５は、光
電変換シート３と蓄電池４との整流機能、光電変換シー
ト３による蓄電池４の過充電防止機能、蓄電池４の過放
電防止機能等からえらばれる機能を適宜備える。制御回
路部５は、具体的には、ダイオードやオペアンプ等を用
いた電気的な回路によって構成することができるが、電
気および/あるいは電子分野で通常用いられているよう
な整流回路、過充電防止回路および過放電防止回路によ
って構成することができるため、その回路構成について
の詳細な説明を省略する。また、制御回路部５は、少な
くとも４つの端子を備えており、これら端子にそれぞ
れ、光電変換シート３の正極端子１２ａおよび負極端子
１４ａと、蓄電池４の正極端子および負極端子とが電気
的に接続される。そして、制御回路部５は、蓄電池４の
光電変換シート３による充電と、蓄電池４からの放電と
を効率よく行うことができるように機能する。

【００２７】光充電式二次電池１は、以上で説明したよ
うに構成され、光電変換シート３を巻き芯部２に捲回し
た状態で、図２に示すように全体略円筒形状を呈する。
この状態で、光充電式二次電池１は、電気機器の電源と
してこれら電気機器に対して着脱して用いることが容易
となる。また、光充電式二次電池１は、光電変換シート
３を巻き芯部２に捲回した状態で、所定の筒型電池規格
形状を有するよう各部の寸法等を定められることが望ま
しい。光充電式二次電池１は、具体的には例えば、ＩＥ
ＣやＪＩＳ等により定められた、いわゆる単１型と呼
ばれるＲ２０型電池、単２型と呼ばれるＲ１４型電池、
あるいは単３型と呼ばれるＲ６型電池等であってもよ
い。これにより、光充電式二次電池１は、通常の筒型規
格電池を収納して使用するように設計された電気機器に
対して用いることを容易とすることができる。したがっ
て、この場合に、光充電式二次電池１は、太陽光の光エ
ネルギーを電気エネルギーに変換して蓄え、通常用いら
れているような筒型規格電池を使用する電気機器の電源
とすることができる。また、光充電式二次電池１は、図
３に示すように、光電変換シート３を巻き芯部２から引
き延ばした状態で、蓄電池４を充電する。このとき、光
充電式二次電池１は、光電変換シート３の受光面積に全
てを光の照射方向に向けることができるために、この光
電変換シート３の発電力を向上させることができる。し
たがって、光充電式二次電池１は、蓄電池４を充電する
際の充電時間を実用上十分に短くすることができる。な
お、本発明に係る光充電式二次電池は、蓄電池４の形状
・個数・収納位置等に限定されるものではない。蓄電池
４は、例えば、光充電式二次電池１の内部に複数設けら
れて、コイルスプリングや板バネ等の弾性体によって位
置ずれしないように支持固定されてもよい。また、本発
明に係る光充電式二次電池は、上述したように、光電変
換シート３の最内周側となる一側が巻き芯部２に対して
接続固定された構成に限定されるものではなく、例え
ば、光電変換シート３を光充電式二次電池１に対して着
脱自在としてもよい。これにより、光充電式二次電池１
は、光電変換シート３に物理的あるいは電気的な破損が
生じた場合等に、これを正常な光電変換シート３に交換
して使用することができる。すなわち、本発明に係る光
充電式二次電池は、光電変換シート３が少なくとも充電
時には蓄電池４と電気的に接続される構成であればよ
い。

【００２８】本発明に係る光充電式二次電池は、通常用
いられている電気機器の電源として用いることができ
る。本発明に係る光充電式二次電池は、携帯に便利で手
軽に利用できることから、特に携帯電話、携帯用音楽再
生機等に好適に用いられる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る光充電式二次電池は、光電
変換素子の引き出し端部の係止部に他部材に固定できる
手段をもたせることによって、光電変換素子を特定の方
向に固定することで、安定した充電を可能にする。ま
た、光電変換素子の引き出し収納に伴う外力による損傷
あるいは劣化を防止、素子全体としての発電効率の低
下、延いては充電性能の低下を防止することができる。
本発明に係る光充電式二次電池によって、太陽光等の光
エネルギーを電気機器の電源として利用することが実用
的となり、有害な排出物の発生による環境汚染を防止す
ることができるとともに、地球資源を有効に活用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光充電式二次電池の断面図である。

【図２】光電変換素子を担持している光電変換シート
が一部引き出された状態の光充電式二次電池の概略斜視
図である。

【図３】巻き芯部から引き延ばされた状態の光電変換
シートの概略図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。

【図５】外周壁の側縁部が回動自在に嵌合するよう溝
部が設けられている上部、および下部フランジを有する
光充電式二次電池の縦断面図である。

【図６】図２の横断面図である。

【図７】光電変換素子を担持している光電変換シート
が一部引き出された状態の光充電式二次電池の斜視図で
ある。

【図８】図７の横断面図である。

【図９】（ａ）は、回動可能かつ取り外し可能な弓状
体を係止部に形成した状態の光充電式二次電池の正面図
である。（ｂ）は、（ａ）の弓状体３ｂを係止部３ｃか
ら取り外し、反転させ、反対側の溝部５１ｂに収納され
ている状態の光充電式二次電池の正面図である。（ｃ）
は、（ａ）の底面図である。（ｄ）は、（ｂ）の底面図
である。

【図１０】弓状体を固定具に懸け、光電変換シートを
上下に引き延ばした状態の概略図である。

【図１１】（ａ）は、弓状体を屋内でガラス窓に密着
させた固定具に懸け、光電変換シートを上下に引き延ば
した状態の光充電式二次電池の概略側面図である。
（ｂ）は、弓状体を屋外でガラス窓に密着させた固定具
に懸け、光電変換シートを上下に引き延ばした状態の光
充電式二次電池の概略側面図である。

【符号の説明】

１光充電式二次電池２巻き芯部３光電変換シート３ａ係止部３ｂ弓状体３ｃ固定部４蓄電池５制御回路図６上部フランジ６ａ溝部７下部フランジ７ａ溝部８正極端子８ａスライダ９負極端子１０シート状基板１１光電変換素子１１ａ主面１２電極層１２ａ正極端子１３光電変換層１４電極層１４ａ負極端子１５固定具３１シート部５１外周壁５１ａスリット５１ｂ溝部５１ｃ嵌合部

フロントページの続き (72)発明者日隈弘一郎東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者渡辺富一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者宮沢弘東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 AA05 AA12 DA03 DA04 FA02 FA03 FA06 GA05 JA17 5H030 AA06 AS05 AS11 AS14 BB07 DD07 DD12 DD14 DD15 DD28 DD30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の巻き芯部と、上記巻き芯部に
対して捲回されて引き出し自在に配設された可とう性を
有する光電変換素子と、充放電可能な蓄電池と、蓄電池
の充放電を制御する制御回路部とを備え、上記巻き芯部
に上記光電変換素子を捲回した状態で、全体円筒略形状
を呈する光充電式二次電池において、上記巻き芯部に
は、その両端部に位置してそれぞれ略円形平板状に形成
されている上部フランジと下部フランジとが一体に設け
られ、上記巻き芯部に捲回されている光電変換素子を覆
い、上記光電変換素子の引き出し口となる引出し孔を有
する円筒形状の外周壁が設けられ、上記外周壁が上記上
部フランジおよび下部フランジと回転自在に支持され、
引き出された光電変換素子を、上記外周壁を回転させる
ことによって、上記巻き芯部と上記外周壁とにより構成
されている内部空間に巻き取るよう構成され、上記光電
変換素子の引き出し端部の係止部に、他部材に固定でき
るよう手段をもたせていることを特徴とする二次電池。
【請求項２】上記巻き芯部に上記光電変換素子を捲回
した状態で、所定の円筒電池規格形状となることを特徴
とする請求項１記載の光充電式二次電池。
【請求項３】上記蓄電池が、放電電圧０．６〜１．９
Ｖであることを特徴とする請求項１記載の光充電式二次
電池。
【請求項４】上記円筒電池規格が単１型、単２型、単
３型であることを特徴とする請求項２記載の光充電式二
次電池。
【請求項５】上記蓄電池が、巻き芯部に対して着脱自
在であることを特徴とする請求項１記載の光充電式二次
電池。
【請求項６】上記蓄電池が、所定の円筒電池規格の形
状を有することを特徴とする請求項１記載の光充電式二
次電池。
【請求項７】上記円筒蓄電池規格が単３型、単４型、
単５型、またはボタン型であることを特徴とする請求項
６記載の光充電式二次電池。
【請求項８】上記係止部に弓状体が回動可能に固定さ
れていることを特徴とする請求項１記載の光充電式二次
電池。
【請求項９】上記弓状体が側面側から見て円曲してい
ることを特徴とする請求項６記載の光充電式二次電池。
【請求項１０】上記弓状体が取り外し可能であり、上
記側面側からの円曲を反転できることを特徴とする請求
項７記載の光充電式二次電池。
【請求項１１】上記弓状体の上記側面側からの円曲の
曲率が、上記外周壁と実質的に同一であることを特徴と
する請求項７記載の光充電式二次電池。
【請求項１２】上記弓状体の上記側面側からの円曲の
曲率が、上記外周壁と実質的に同一であり、上記弓状体
が上記外周壁の最外周曲面内に収まることを特徴とする
請求項７記載の光充電式二次電池。
【請求項１３】上記弓状体が、上記外周壁の最外周曲
面内に収まり、上記回動が係止されることを特徴とする
請求項７記載の光充電式二次電池。
【請求項１４】固定するための手段が、吸盤、接着
剤、ピンまたは接着材つきフックである請求項１記載の
光充電式二次電池。
【請求項１５】他部材がガラス窓の部屋空間に面した
面、ガラス窓の外気に面した面、または建物の壁面であ
る請求項１記載の光充電式二次電池。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれかに記載の光
充電式二次電池を用いた電気機器。