JP2003123849A

JP2003123849A - 光充電式二次電池

Info

Publication number: JP2003123849A
Application number: JP2001316363A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watanabe; 春夫渡辺; Shinichiro Yamada; 心一郎山田; Tomiichi Watanabe; 富一渡辺; Hiroshi Miyazawa; 弘宮沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換素子を有する引き出されたシート
状体を例えば壁や窓ガラス等に固着でき、それでもっ
て、安定的に充電ができ、充電時の光電素子の外力によ
る損傷あるいは劣化を防止でき、素子全体としての発電
効率の低下及び充電性能の低下を防止することができる
光充電式二次電池を提供する。【解決手段】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
する光電変換素子を有するシート状体と、充放電可能な
蓄電池と、この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、全体が円筒略形状を呈し、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た
上部フランジと下部フランジとが一体に設けられ、引き
出された光電変換素子を上記巻き芯部に巻き取るよう構
成された光充電式二次電池において、上記シート状体
に、他部材に固定できる手段が設けられていることを特
徴とする光充電式二次電池。

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。

【０００３】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、電気器の補助的な電流とし
て、又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。

【０００４】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６３−３１４７８０号広
報（電池）や特開平２−７３６７５号広報（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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光充填式二次電池は、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。

【０００６】そこで、本発明の発明者らは、鋭意検討を
行った結果、可とう性を有する光電変換素子と蓄電池と
を組み合わせた構成とすることによって、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を発明した
（特願平１０−３５１５０５号、特開２０００−１５６
５１６号）。この発明により、本発明者らは、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を
実現している。

【０００７】ところで、上述したような光充電式二次電
池は、光で蓄電池を充電する際に、可とう性を有する光
電変換素子を薄いシート状体となし、これを繰り返し、
引き延ばし、太陽光の受光面積を大きくして使用する。
光充電式二次電池を屋外で使用する場合が多いこのと
き、光電変換素子を有する薄いシート状体を、特定の方
向に固定できない場合、安定的に充電ができない。光電
変換素子を有するシート状体の方向が風などの外力の影
響で動きやすく不安定でないほうが好ましい。又、光電
変換素子が固定できない場合、充電時の光電変換素子が
風などの外力によりこれが壁などとぶつかると光電変換
素子が損傷あるいは劣化するおそれがあるのみならず、
素子全体としての発電効率が低下、延いては充電性能が
低下することが課題であった。

【０００８】そこで、本発明は、上記課題を解決するこ
とにより、光電変換素子が形成された可とう性を有する
光電変換シートと、蓄電池とを組み合わせ、充電効率を
高め、劣化の少ない充電性能を備えた光充電式二次電池
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光電変換素子
を有するシート状体に、他部材に固定できる手段を設け
ることによって、上記の課題を解決するものである。さ
らに詳しくは、本発明に係る光充電式二次電池は、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
を有するシート状体と充放電可能な蓄電池と、この蓄電
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
された上部フランジと下部フランジとが一体に設けら
れ、上記巻き芯部に巻き取る構成において、上記シート
状体に、他部材に固定できる手段を持たせた光充電式二
次電池である。

【００１０】さらには、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も
のであり、上記蓄電池は、放電電圧が０．６−１．９Ｖ
であるものであり、上記蓄電池は、上記巻き芯部に対し
て着脱自在であるものであり、上記蓄電池は、所定の円
筒電池規格の形状を有するものであり、上記他部材に固
定できる手段は、上記シート状体の巻き出し部に設けた
ものであり、上記他部材に固定できる手段は、上記シー
ト状体の巻き出し部と、上記シート状体の巻き終わり部
に設けたものであり、上記他部材に固定できる手段は、
上記シート状体に付与した粘着性である光充電式二次電
池である。

【００１１】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を有するシ
ート状体と、充放電可能な蓄電池と、この蓄電池の充放
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、全体が円筒略形状を呈
し、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た上部フランジと下部フランジ
とが一体に設けられ、引き出された光電変換素子を上記
巻き芯部に巻き取るよう構成された光充電式二次電池に
おいて、上記シート状体に、他部材に固定できる手段が
設けられていることを特徴とする光充電式二次電池、
（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
前記（１）記載の光充電式二次電池、（３）上記蓄電
池が、放電電圧が０．６−１．９Ｖであることを特徴と
する前記（１）記載の光充電式二次電池、（４）上記
蓄電池が、上記巻き芯部に対して着脱自在であることを
特徴とする前記（１）記載の光充電式二次電池、（５）
上記蓄電池が、所定の円筒電池規格の形状を有するこ
とを特徴とする前記（４）記載の光充電式二次電池、
（６）上記他部材に固定できる手段が、上記シート状
体の巻き出し部に設けられていることを特徴とする前記
（１）記載の光充電式二次電池、（７）上記他部材に
固定できる手段が、上記シート状体の巻き出し部と、上
記シート状体の巻き終わり部に設けられていることを特
徴とする前記（１）記載の光充電式二次電池、（８）
上記他部材に固定できる手段が、上記シート状体に担持
され、他部材に対して粘着性であることを特徴とする前
記（１）記載の光充電式二次電池、（９）前記（１）
〜（８）のいずれかに記載された光充電式二次電池を搭
載した電子又は電気機器、に関する。

【００１２】以上のように構成された光充電式二次電池
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、特定の方向に固定
することで、安定的に充電ができ、充電時の光電変換素
子が風などの外力により損傷あるいは劣化が防止でき、
素子全体としての発電効率が低下、延いては、充電性能
の低下を防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
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。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に対して捲
回された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と、巻き芯部２の内部に設けられた蓄
電池４と、制御回路部５とを備える。光充電式二次電池
１は、図１及び図２に示すように、光電変換シート３を
巻き芯部２に捲回した状態で、全体円筒形状を呈する。
また、光充電式二次電池１は、図１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。

【００１４】巻き芯部２は、例えばABS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が捲回される幅よりも僅かに長く形成
されている。したがって、光充電式二次電池１は、巻き
芯部２が光電変換シート３を全幅に亘って巻き取ること
ができる。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。

【００１５】上部フランジ６及び下部フランジ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り、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及
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。

【００１６】上部フランジ６及び下部フランジ７は、そ
の径が、巻き芯部２に捲回された状態での光電変換シー
ト３の径と略同一、若しくはやや大となるように形成さ
れている。これにより、上部フランジ６及び下部フラン
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。

【００１７】巻き芯部２、上部フランジ６及び下部フラ
ンジ７は、電気絶縁性を示す材料によって形成されるこ
とが望ましい。これにより、光充電式二次電池１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。

【００１８】また、巻き芯部２、上部フランジ６及び下
部フランジ７は、断熱特性の優れた材料によって形成さ
れることが望ましい。これにより、光充電式二次電池１
は、例えば自動車のダッシュボードに放置される等して
高温に晒された場合に、内部に収納した蓄電池４の温度
が上昇して破損してしまうことを防止することができ
る。巻き芯部２、上部フランジ６及び下部フランジ７
は、同様の理由から、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。

【００１９】さらに、本発明に係る光充電式二次電池
は、図３及図４に示すように、外周壁５１を備えて構成
される。光充電式二次電池１は、図３及図４に示すよう
に、上部フランジ６及び下部フランジ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。光充電
式二次電池１は、図５に示すように、上部フランジ６及
び下部フランジ７にそれぞれ、外周壁５１の側縁部が回
動自在に嵌合する溝部６a 及び溝部７a が設けられてい
る。したがって、光充電式二次電池１に於いては、外周
壁５１が捲き芯部２、上部フランジ６及び下部フランジ
７に対して自在に回動する。

【００２０】また、外周壁５１には、図６に示すよう
に、スリット５１a が穿孔されている。スリット５１a
は、光電変換シート３を引き出すに十分な幅と厚みとを
有して外周壁５１に穿孔されている。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 が形成されていてもよ
い。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５１a に接合するに十分な
厚みを有して形成されている。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。

【００２１】光充電式二次電池１は、図４に示すよう
に、蓄電池４を充電する際に係止部３a が引き出される
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、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。

【００２２】したがって、光充電式二次電池１は、スリ
ット５１a 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の引き出し及び巻
き取りが容易となる。また、光充電式二次電池１は外周
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、光充電式二次電池１は、外周壁５１
を備えることによって、光電変換シート３を保護し、光
電変換シート３が外環境の塵埃や衝撃等によって損傷し
てしまうことを防止するとともに、蓄電池４が直射日光
等によって加熱してしまうことを防止することができ
る。外周壁５１は、蓄電池４の加熱防止効果をさらに向
上するためには、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。

【００２３】上部フランジ６と下部フランジ７とには、
それぞれ正極端子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とは、誘電性材料によって形成
されており、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。

【００２４】光電変換シート３は、図７及び図８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。

【００２５】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１１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、又はプラ
ズマCVD法やMOCVD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して
いる。

【００２６】さらに、上記光電変換シート３には可とう
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、上記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、上記光電変換シートの全面を
覆うことが好ましく、さらには、上記光電変換シートの
端部より張り出し、上記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。又、上記高分子積層
シートは、上記光電変換シートの受光面側に設けること
が、好ましいが、上記光電変換シートの受光面の裏側に
設けることも、さらに、好ましい。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、上記光電変換素子の損傷あるいは劣化
を低減できる。さらに、上記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、上記
光電変換素子が、損傷あるいは劣化することを防止で
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。又、上記光電変換素子が長期に
捲回状態にあると、上記光電変換シートは塑性変形（云
ゆる、巻き癖が付く）し、上記光電変換素子の有効な受
光を妨げることになるが、上記高分子積層シートの存在
により、上記塑性変形を低減でき、有効な受光を得るこ
とができる。上記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。又、摩擦による耐磨耗性、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、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。

【００２７】上記光電変換シート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。

【００２８】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及び第２の電極層１４は、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。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
膜を備えて形成されて、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。

【００２９】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１３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。

【００３０】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て、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１
３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。

【００３１】なお、図７及び図８においては、特定の光
電変換素子１１の第１の電極層１２及び第２の電極層１
４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１４及び第１の電極層
１２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。

【００３２】この場合には、例えば、第１の電極層１２
及び第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。

【００３３】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る。したがって、
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。

【００３４】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での発電効率が低
下してしまうことを防止することができる。

【００３５】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。光電変換シート３は、上述した正極端子１２a 及び
負極端子１４a が、この最内周側の一側に設けられてい
る。図９及び図１０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、上記光電変換シート
３の光電変換素子部１１の内周側の端部までの上記光電
変換シート３に光電変換素子部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、上記光電変換素子を有しないシート部３
１は、可とう性において、光電変換素子を有するものに
対し高くでき、上記光電変換シート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、
上記光電変換素子を有しないシート部３１は、上記光電
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。

【００３６】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。

【００３７】しかし、上記光電変換シート３が、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、光電変換シート３が、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。

【００３８】図１１は、光電変換素子を担持し、他部材
に固定できる手段を設定した光電変換シートを引き出し
た状態を示す。図１２は、光電変換素子を担持し、他部
材に固定できる手段を設定した光電変換シートを引き出
し、窓ガラス等の他部材に固定した状態を示す。本発明
の上記光電変換シートに、他部材に固定できる手段３２
は、図１１乃至１２に示した。上記他部材に固定できる
手段３２は、上記光電変換シートの巻き出し部に設ける
ことができる。さらに好ましくは、上記他部材に固定で
きる手段３２は、上記光電変換シートの巻き出し部と、
上記光電変換シートの巻き終わり部に設けることができ
る。上記他部材に固定できる手段３２は、上記光電変換
シートに粘着性を付与したものであることができる。図
１２に示すように、日光の取りやすいガラス窓の内、あ
るいは、外、あるいは、外壁などに固定できるように、
前記光電変換シート３を上下に広げ、光充電をしやすく
することができる。すなわち、前記光電変換シート３
を、ガラスに密着させて、外光方向に向けることがで
き、風などのがいらんにより、前記光電変換シート３の
向きが変わり難くすることができる。上記他部材に固定
できる手段３２は、粘着剤を利用したものでよく、この
粘着剤が透明である場合は、光電変換素子部１１の上
に、形成することができる。又、上記光電変換素子部１
１外の上記光電変換シート３上に形成することができ
る。上記粘着剤としては、天然、あるいは合成ゴムを可
塑化したもの、あるいは、アクリル系の共重合体などが
使用できる。

【００３９】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であ
る。蓄電池４は、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。

【００４０】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い。蓄電池４は、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型電池等であってもよい。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。

【００４１】ただし、蓄電池４は、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こと
も望ましい。これにより、蓄電池４は、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、蓄電容量を増大させることができる。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。このように、蓄電池４として規格蓄電池
を着脱自在に使用することで、光充電式二次電池１は、
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。

【００４６】また、蓄電池４は、その放電電圧が０、６
−１、９Ｖ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かった
り、許容電圧を超えてしまって機器を破損してしまった
りといったことを防止することができる。

【００４７】制御回路部５は、図１乃至図２に示すよう
に、上部フランジ６に、図３乃至図４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／電子分野で通常用いられているような整流回
路、過充電防止回路及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。

【００４８】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及び負極端子１４ａと、蓄電池
４の正極端子及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。

【００４９】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。

【００５０】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に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、IEC 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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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
されうる構成であればよい。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る光
充電式二次電池は、光電変換素子を有する引き出された
シート状体を特定の方向に例えば壁や窓ガラス等の他部
材に固定ができ、それでもって安定的に充電ができ、充
電時の光電変換素子の外力による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することができる。したがって、本
発明に係る光充電式二次電池によれば、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】光電変換素子を担持している光電変換シートを
引き出された状態を示す光充電式二次電池の概略斜視図
である。

【図２】本発明の光充電式二次電池の縦断面図である。

【図３】本発明の光充電式二次電池の縦断面図である。

【図４】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５】外周壁の側縁部が回動自在に嵌合するように溝
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４の横断面図である。

【図７】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８】図７のＡ−Ａ´断面図である。

【図９】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１０】図９の横断面図である。

【図１１】光電変換素子を担持し、他部材に固定できる
手段を設定した光電変換シートを引き出した状態を示す
光充電式二次電池の正面図と右側面図である。

【図１２】光電変換素子を担持し、他部材に固定できる
手段を設定した光電変換シートを引き出し、他部材に固
定した状態を示す光充電式二次電池の右側面図である。

【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４蓄電池５制御回路部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３１シート部３２他部材に固定できる手段５１外周壁５１ａスリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 GA05 JA17 JA20 5G003 AA06 BA01 DA04 FA01 5H030 AS20 BB07 DD04 DD05 DD12 DD14

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を有するシート状体と、充放電可能
な蓄電池と、この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、全体が円筒略形状を呈し、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
た上部フランジと下部フランジとが一体に設けられ、引
き出された光電変換素子を上記巻き芯部に巻き取るよう
構成された光充電式二次電池において、上記シート状体
に、他部材に固定できる手段が設けられていることを特
徴とする光充電式二次電池。
【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、放電電圧が０．６−１．
９Ｖ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】上記蓄電池が、上記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５】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４記載の光充電式二
次電池。
【請求項６】上記他部材に固定できる手段が、上記シ
ート状体の巻き出し部に設けら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７】上記他部材に固定できる手段が、上記シ
ート状体の巻き出し部と、上記シート状体の巻き終わり
部に設けら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８】上記他部材に固定できる手段が、上記シ
ート状体に担持され、他部材に対して粘着性であること
を特徴とする請求項１記載の光充電式二次電池。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載された光
充電式二次電池を搭載した電子又は電気機器。