JP2866383B2 - カード式音声発生器 - Google Patents

カード式音声発生器

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はIC駆動のカード式音声発生器に係り、特に再
生専用のカード式音声発生器に関する。
[従来の技術] 現在、IC駆動で、電源として電池を備えた運び可能な
音声発生器として玩具内に組み込まれたもの、カード式
のものなど様々な種類の音声発生器が出回っている。
このうち、カード式のものとしては、例えば第6図に
示すように音声発生用及び録音用の各IC、RAM・IC101等
を組み込んだ基板102に小型スピーカ103、小型マイク10
4を装着したものを薄いケース100内に収納し、蓋200で
カバーしたものがある。そして、ケースには電池(ボタ
ン型電池)105等の収納部が備えられている。
[発明が解決しようとする課題] ところで、このようなカード式の音声発生器は録音機
能は備えているという利点を有するが、そのため装置が
複雑化し、従って高価であった。又、電池容量が限られ
ているため、極めて短時間の録音しか行うことができ
ず、例えばメッセージカードとした時に多くの情報を伝
えることができず、更にたびたび電池交換、充電等を行
わなければならなかった。
しかも、これら音声発生カードで用いている電池は通
常ボタン型の電池であるため、カードとはいえその薄型
化には限界があり、乾電池であることから液モレ等のお
それがあった。
本発明はこのような従来の問題点を解消するためにな
されたもので、極めて薄型で構造が簡単で容易且つ安価
に製造することができる音声発生カードを提供すること
を目的とする。
更に、本発明は安全性が高く電池交換を不要とする使
い捨て式の音声発生カードを提供することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成する本発明のカード式音声発生
器は、音声発生用のICを搭載し、電源用端子を備えた基
板、スピーカ及び電池を備えたカード式音声発生器であ
って、電池は正極の集電層、正極の活物質層、高分子固
体電解質層および負極層を順次積層してなるペーパー電
池の一側端部を折返して正極と負極を同一面に形成して
なる電池であり、電池、ICを搭載した基板及びカバーシ
ートを電源用端子と正極及び負極とが対向するように積
層したものである。
正極の集電層を形成する物質としては主としてカーボ
ン又は金属酸化物を用いる。この場合カーボンはカーボ
ン粒子、カーボンファイバーあるいはグラファイトを高
分子化合物に分散したものを用いる。金属酸化物として
は、ITO(インジウムスズ酸化物)、酸化インジウム、
酸化錫、酸化銀、酸化水銀、酸化銅、二酸化鉛などが挙
げられ、これらは単独であるいは高分子化合物に分散し
たものを用いる。
カーボン又は金属酸化物を分散させるための高分子化
合物としてはウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル
樹脂、塩ビ・酢ビ共重合体、ポリカーボネート樹脂、AB
S樹脂、テフロン樹脂、天然ゴム、ポリエステル樹脂、
アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、スチロール
樹脂、アセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリオレフィン
樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ
プロピレン、ポリアクリルアミドなどである。
また、正極の集電層は、集電効果を上げるために、表
面抵抗が4端子法で103Ωcm-1以下が望ましく、さらに
望ましくは5×102Ωcm-1以下とする。
正極の活物質層は、高分子化合物に二酸化マンガンを
分散したものから成る。
この高分子化合物は正極の集電層に用いられる高分子
化合物と同様にウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリ
ル樹脂、塩ビ・酢ビ共重合体、ポリカーボネート樹脂、
ABS樹脂、テフロン樹脂、天然ゴム、ポリエステル樹
脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、スチロ
ール樹脂、アセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール、
ポリプロピレン、ポリアクリルアミドなどが用いられ
る。また、二酸化マンガンは正極の活物質であるので、
電池容量および実用物性から考えて正極の活物質層全量
に対し50重量部以上80重量部以下であることが望まし
い。
高分子固体電解質層は、非結晶性高分子化合物とアル
カリ金属塩から成る。
非結晶性高分子化合物は、ガラス転移点が室温より低
温側にあり、室温では活発な分子運動下にある高分子化
合物で、ポリエチレンオキサイド(PEO)やポリメトキ
シポリエチレングリコールメタクリレート、ポリビニル
ピリジン、ポリシロキサン、ポリプロピレンオキサイ
ド、セグメント化ポリウレタン、ポリウレタンウレア、
ポリフォスファーゼン、セルロース、ポリスチレン、ポ
リペプチドなどである。特に式Iのモノエステルメタク
リレートの重合物 (式中、nは1以上の整数) を用いた場合は高エネルギー密度の電池を得ることが
できる。
また、高分子固体電解質中に用いられるアルカリ金属
塩としてはリチウム塩が好ましく、LiClO4、LiBr、LiSC
N、LiCl、LiBF4、LiPF6などが挙げられる。高分子固体
電解質中のアルカリ金属塩の量は用いる高分子化合物に
よって異なり、高分子固体電解質層全体の1〜99重量部
が望ましく、さらに望ましくは1〜30重量部とする。
アルミ箔層は負極となる層である。アルミ箔層の厚さ
は取り扱い上10μ以上50μ以下が望ましく、さらに望ま
しくは30μ以上50μ以下が望ましい。
なお、ペーパー電池は各層形成物質を適当な溶媒およ
び分散剤と混合したものを塗布液として、第1図に示す
ように支持体1上に順次、塗布、乾燥し、更にアルミ箔
層をラミネートし、積層体6を支持体1より剥離するこ
とによって形成することができる。この際、正極の集電
層2及び正極の活物質層3は、層形成物質を水、アルコ
ール、その他有機溶媒および分散剤と混合したものを塗
布液として支持体1上に順次、塗布、乾燥することによ
り形成する。
高分子固体電解質層4は、非結晶性高分子化合物およ
びアルカリ金属塩を適当な溶媒と混合したものを正極の
活物質層上に塗布、乾燥することにより形成する。
さらに、高分子固体電解質層4上にアルミ箔層5をラ
ミネートした後、積層体6を支持体1より剥離し、ペー
パー電池を得る。
これら正極の集電層2、正極の活物質層3及び高分子
固体電解質層4はいずれも乾燥膜厚20μ以下必要であれ
ば1μ程度にすることができ、最上層であるアルミ箔層
5をあわせて電池全体として0.01mmまで薄くすることが
できる。
該カード式音声発生器の電源であるペーパー電池は、
必要な容量に応じて必要な面積をハサミ、カッターなど
でカットして使用でき、また必要な電圧に応じて重ねて
いけば必要な電圧が得られる。
本発明のカード式音声発生器は、このように構成され
るペーパー電池を音声発生用のICを搭載した基板に貼り
合わせることにより得られる。
[実施例] 以下、本発明のカード式音声発生器の実施例を図面に
基き説明する。
第2図に示すように本発明のカード式音声発生器は、
上下のカバーシート30、30′、ペーパー電池10、絶縁フ
ィルム50及び音声発生用IC回路基板20(以下、基板とい
う)の積層体から成る。
基板20は、音声発生用回路21、音声増幅器22、導線パ
ターン(図示せず)が設けられており、導線パターンに
は電源用の端子23a、23bが設けられており、音声増幅器
22に接続されて薄型スピーカ40が固定されている。
音声発生用回路21は例えば第3図に示すように12ビッ
トバイナリカウンタ24、クロック信号発生回路25、音声
をデジタルで記憶する呼出し専用のリードオンリーメモ
リ(ROM)26、デジタル信号をアナログ信号に変換するD
/Aコンバータ27及び変換されたアナログ信号を整形する
フィルタ28から成り、回路25のクロック信号によってRO
M26から呼び出されたデジタル信号はD/Aコンバータ27で
アナログ変換され、フィルタ28で整形された後、音声増
幅器22で増幅され薄型スピーカ40によって音声信号とし
て再生される。
ペーパー電池10は所定の電圧が得られるように必要に
応じ積層し且つ所定の大きさにカットしたもので、図中
上層となっているアルミ箔層5の端部が一部正極の集電
層2側に折り返されており、基板20の一方の端子23bと
相対する。もう一方の端子23aと正極の集電層2は相対
し、これによりペーパー電池10は音声発生用回路21の電
源となる。
絶縁フィルム50はプラスチックフィルム等の絶縁性の
フィルムで、ペーパー電池10の端子との接触部分以外の
部分が基板20と接触しないように、ペーパー電池10と基
板20との間に介挿される。
カバーシート30、30′はプラスチックシート等絶縁性
の薄板で、一方のカバーシート30′の外側には基板20の
導体パターンのスイッチ部(図示ぜす)に対応してボタ
ン式又はスライド式等のスイッチ31が設けられており、
このスイッチ31を押圧あるいはスライドさせることによ
り回路を導通させる。
本実施例の音声発生器はカバーシート30、30′と各縁
部を接着剤等で貼着するが、適当な係止具で固定するこ
とにより容易に組立てることができる。
第4図は本発明のカード式音声発生器の別の実施例を
示すもので、この実施例においては2枚のカバーシート
30、30′に基板20′及びペーパー電池10がはさまれた構
造になっている。スピーカ40は図中上層のカバーシート
30に固定され、次層の基板20′と電気的に接続される。
基板20′においてその電源用端子23′a、23′bは下面
に形成され、下側のペーパー電池10の正極の集電層2、
折り返されたアルミ箔層5にそれぞれ対応している。こ
の場合も適当な方法で上下のカバーシート30、30′を貼
り合わせることにより形成することができる。
なお、本発明のカード式音声発生器の構造は上述の実
施例に限定されるものではなく、ペーパー電池と基板と
が積層されていればスピーカー、スイッチ等の位置、構
造は適宜変更できる。いずれにしても薄い板状物を積層
したものであるので極めて薄型で且つ容易に製造でき
る。
次に、本発明のカード式音声発生器を実際に構成した
実施例について説明する。
実施例1 第1図に示す支持体1としてポリエステルフィルム
(厚さ50μ)を使用し、下記の処方の塗布液をメイヤバ
ーにて乾燥膜厚が20μになるように塗布し、100℃で5
分間乾燥し、正極の集電層2とした。
導電性カーボンブラック(バルカンXC-72 キャボット社製品) 6重量部 分散剤(ローマPWサンノプコ社製品) 1重量部 水 81重量部 水系ポリウレタン樹脂(ネオレッツR966 ポリビニルケミカル社製品) 12重量部 上記組成の配合物をボールミルによって24時間分散混
合し、塗布液とした。
正極の集電層2の表面抵抗は15cm×15cmの時、4端子
法で5×102Ωcm-1であった。
正極の集電層2の上に、下記の処方の塗布液をメイヤ
バーにて乾燥膜厚が20μになるように塗布し、100℃で
5分間乾燥し正極の活物質層3とした。
二酸化マンガン 24重量部 分散剤(ローマPWサンノプコ社製品) 1重量部 イソプロピルアルコール 5重量部 水 60重量部 水系ポリウレタン樹脂(パーマリンUA500 三洋化成工業社製品) 10重量部 上記組成の配合物をボールミルによって24時間混合
し、塗布液とした。
正極の活物質層3の上に、式I(式中、n=4を示
す)のモノエステルメタクリレートの重合物にLiClO4
混合したものを均一に塗布し、乾燥させ、高分子固体電
解質層4とした。
まず、モノエステルメタクリレートを下記のように重
合した。
塩化メチレン30gにモノエステルメタクリレート(NK
エステルM-40G新中村化学工業社製品)を溶かした溶液
を、重合管にて窒素気流下で撹拌した。
その後、アゾイソブチルニトリル1gを塩化メチレン10
gに溶かした液を滴下し、50℃で45分間撹拌した。
その反応液を室温にて放冷後、メタノール500mlに撹
拌しながら加え、目的の重合物を沈殿させた。該重合物
を塩化メチレンに再溶解し、再びメタノールにて再沈殿
を繰り返して精製し、70℃で真空乾燥させて精製重合物
を得た。
該重合物の塩化メチレン70重量%溶液の粘度はB型粘
度形で500cp(25℃)であった。
該重合物25.5gとLiClO44.5g、メタルエチルケトン70g
を撹拌混合し、塗布液として乾燥膜厚が5μになるよう
に均一に塗布し、100℃で2分間乾燥し高分子固体電解
質層4を得た。
高分子固体電解質層4の上に厚さ30μのアルミ箔(東
洋アルミ社製)をラミネート圧0.5Kgf/cm2でラミネート
した。
以上のように支持体1上に順次積層した正極の集電層
2、正極の活物質層3、高分子固体電解質層4、アルミ
箔層5を支持体1より剥離し、厚さ0.065mmのペーパー
電池を得た。
該ペーパー電池の放電特性を第5図に示す。
この時の容量を計算すると次のようになる。
サイズ 6cm×12cm 容量(Ah) 10mAh (超電力が0.5Vに低下したときの時間を基準に計算し
た) このペーパー電池を5.5cm×9.0cmにカッターでカット
し、同サイズのものを5枚用意した。この5枚のペーパ
ー電池を重ねて直列につないだものを第2図の基板20及
びカバーシート30と積層し貼り合わせることにより5.6c
m×9.1cmの名刺サイズのカード式音声発生器を作成し
た。
このカード式音声発生器をボタン電池(CR2016)で作
動させた場合と比較したところ、どちらもほぼ数100回
作動し、電池の性能上全く差がないことが判明した。
また、ボタン電池を使用した場合のカード式音声発生
器の厚みに比べ、ペーパー電池を使用した場合、電池厚
の差である約0.875mm薄くすることができた。
[発明の効果] 本発明のカード式音声発生器は、電源としてペーパー
電池を用いたので装置全体を非常に薄型化でき、しかも
高分子固体電解質を使用した電池であるので液モレがな
く、従って非常に安全性が高い。再生専用であることか
ら電力消費を少なく且つ装置を簡略化でき、製造も容易
で安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の音声発生器に適用されるペーパー電池
の一実施例の構造を示す図、第2図は本発明の音声発生
器の一実施例の分解斜視図、第3図は本発明の音声発生
器のブロックダイヤグラムを示す図、第4図は本発明の
音声発生器の他の実施例の分解斜視図、第5図は実施例
1の放電特性を示す図、第6図は従来のカード式音声発
生器の分解斜視図である。 2……正極の集電層 3……正極の活物質層 4……高分子固体電解質層 5……アルミ箔層 10……ペーパー電池 20……基板 30、30′……カバーシート 40……スピーカ 50……絶縁フィルム

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音声発生用のICを搭載し、電源用端子を備
    えた基板、スピーカ及び電池を備えたカード式音声発生
    器であって、前記電池は正極の集電層、正極の活物質
    層、高分子固体電解質層および負極層を順次積層してな
    るペーパー電池の一側端部を折返して正極と負極を同一
    面に形成してなる電池であり、前記電池、前記ICを搭載
    した基板及びカバーシートを前記電源用端子と前記正極
    及び前記負極とが対向するように積層したことを特徴と
    するカード式音声発生器。
  2. 【請求項2】前記スピーカは前記基板に固定されている
    ことを特徴とする第1項記載のカード式音声発生器。
  3. 【請求項3】前記スピーカは前記カバーシートに固定さ
    れていることを特徴とする第1項記載のカード式音声発
    生器。
  4. 【請求項4】前記ペーパー電池は、厚さが0.1mm以下で
    あることを特徴とする第1項記載のカード式音声発生
    器。
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