JP4545300B2 - 電池の起電力検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易に電池の起電力を検査して、電池の良否を判別する電池の起電力検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電池の起電力を簡単に検査し、電池の良否を判別する薄板状の装置が知られている。以下、従来の技術を、図４を参照しつつ説明する。
従来の電池の起電力検査装置１０１はフィルム状基板１０２の一面に導電層１０３と保護層１０４が積層され、フィルム状基板１０２の他面に熱不変色層１０５と可逆的熱変色層１０６が積層されて構成されていた。
フィルム状基板１０２は樹脂で作られた方形状をした薄い絶縁層である。
【０００３】
導電層１０３は電池から電流を流すために薄い導体の膜で形成されており、電池と接触させる接触部１０７及び１０８を除いて保護層１０４で覆われている。また導電層１０３は長さ方向の中心部に向かって徐々に細くなってゆく形状をしており、この形状によって、中心部に向かうほど内部抵抗による発熱量が大きくなるように構成されている。
【０００４】
熱不変色層１０５は変色しない着色された層であり、フィルム状基板１０２の一面に積層されている。
可逆性熱変色層１０６は熱によって変色（発色または消色）する材質で形成されており、熱不変色層１０５に重ねて積層されている。
【０００５】
従来の起電力検査装置１０１を使用する際は、接触部１０７，１０８をそれぞれ電池の電極に接触させる。接触後導電層１０３に電流が流れ、導電層１０３の内部抵抗によって発熱し、その熱がフィルム状基板１０２及び熱不変色層１０５を経て可逆性熱変色層１０６に伝わり、これを変色させるというものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の電池の起電力検査装置は、可逆的熱変色層の幅が小さく、検査時に見にくいという問題があった。これは導電層からの発熱効率の関係で可逆的熱変色層の幅を小さくしているからであると考えられる。つまり、導電層の長さ方向の中心部で導電層の幅を狭くしてしまったがために、中心部に向かうに従って発熱量を大きくすることができたが、その反面発熱範囲が狭くなってしまったのである。さらに、導電層で発せられた熱はフィルム状基板と熱不変色層を経て可逆的熱変色層へ伝わるため、どうしても伝達過程でエネルギーを損失し、可逆性熱変色層が反応しうる範囲は導電層の発熱範囲に比べて狭くなってしまったのである。
【０００７】
また検査時に見にくいので使用者が判別するのに時間がかかり、導電層で消費してしまうエネルギーが多くなってしまうため、起電力検査装置を使用することによって電池の起電力が下がってしまうという問題も生じた。
【０００８】
そこで本発明は熱導電層で効率よく熱を発生させ、電池の良否を判別することが可能な電池の起電力検査装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、請求項１の発明はフィルム状基板に導電層と可逆的熱変色層が積層され、導電層に設けられた接触部に電池の電極を接触させて導電層に通電し、導電層を発熱させて可逆的熱変色層を変色させ、電池の良否を確認する電池の起電力検査装置において、導電層は帯状で周囲を導体に囲まれた一つ以上の欠損部が設けられていることを特徴とする電池の起電力検査装置である。
【００１０】
上記発明において、帯状の導電層に周囲を導体に囲まれた一つ以上の欠損部を設けたことによって電流の流路が狭くなり、これによって抵抗値が上がる。抵抗値を上げることによって欠損部における発熱量が上がり、可逆的熱変色層の色を素早く変色させることができる。
また電流の流路を狭くし、周囲を導体に囲まれた一つ以上の欠損部を設けたことにより発熱量が大きくなり、さらに発熱範囲も広くなるため、可逆的熱変色層の幅を広く設置することができる。よって使用者は検査時に可逆的熱変色層が見やすくなる。そのため電池の起電力を検知する時間を短縮でき、電池を消耗しないで済む。
また一つの電流の流路が断線してしまっても、もう一方が繋がっていれば、起電力検査装置としての機能を失わない。
【００１１】
また請求項２の発明は、導電層に設けられた欠損部は次第に幅が広くなっている拡大部を有し、該拡大部は導電層の幅を徐々に狭くしていることを特徴とする請求項１に記載の電池の起電力検査装置である。
【００１２】
上記発明によって導電層の電流の流路は、欠損部によって複数の流路に分けられ、さらに中心部に向かうにつれて徐々に狭くなってゆくことによって、発熱量が大きくなり、さらに発熱範囲も広くなるため、可逆的熱変色層の幅を広く設置することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を述べる。
図１の（ａ）は、本発明の電池の起電力検査装置１の断面図を表している。以下この図を参照して説明する。
起電力検査装置１はフィルム状基板２の一面に導電層３と保護層４が積層され、フィルム状基板２の他面に熱不変色層５と可逆的熱変色層６が順次積層されて構成されている。また、可逆的熱変色層６のさらに上にもう一層新たに保護層を設けても良い。
【００１４】
フィルム状基板２は方形状をした適度に薄いフィルムである。またフィルム状基板２は絶縁体であり、可撓性が良好で容易に湾曲及び復元でき、熱伝導性が良好で、さらに耐熱性が良好な材質であることが好ましい。材質は例えばポリイミド、ポリエステル等が使用され、厚さは０．０５から０．８ｍｍ程度である。
またフィルム状基板２の材料として、ポリエチレンテレフタレートや合成紙を使用しても良い。その場合フィルム状基板２の厚さは０．１〜０．３ｍｍ程度である。さらにポリエチレンテレフタレートなどの透明の樹脂を用いた場合、材料の特長を生かした起電力検査装置1の積層構成が可能であるが、詳細は後述する。
【００１５】
導電層３はフィルム状基板２の上に帯状に積層された薄い導体の膜である。導電層３は導電性インキの塗布や金属の蒸着等の方法で形成する。
導電層３は発熱の効率を高めるため、その中央部において電流の流路を二股に分けるような欠損部７が設けられている。欠損部７は例えば菱形をしており、要するに導電層3に設けられた孔であり、欠損部7の周囲は導体によって囲まれている。また欠損部7は中心部に向かうに従って次第に幅が広くなるような拡大部１０を有している。この拡大部１０によって、電動層２の電流の流路の幅は二股に分かれた根元から中心部に向かうにつれ、徐々に狭くなってゆく。これは導電層３の中央部に向かうに従って抵抗値を上げ、発熱量に変化を持たせるためである。
【００１６】
周知の通り導線は内部抵抗を持ち、その内部抵抗は導線の断面積に反比例する性質がある。またその内部抵抗は、主に電子が金属原子に衝突することで発生し、その際に失われた電子の運動エネルギーが金属原子の熱エネルギーとなり、その結果導線は発熱する。
【００１７】
より具体的な例を挙げると、抵抗を接続した並列回路が挙げられる。導電層３の欠損部７の置かれた辺りはちょうどこの並列に接続された抵抗と同じである。そのため電動層３の二股に分かれた辺りでは、抵抗による発熱が生じ、その熱量は欠損部７を設けなかったときよりも大きくなる。
【００１８】
上記欠損部７は一つ以上設けられていても良く、それらは大きさや間隔を変えて配置されていても良い。
さらに欠損部７は図３に示すように、如何なる形状をしていても良く、一つ以上配されていても良い。また複数配置する場合は、その大きさや間隔がすべて異なっていても良い。
以下図３（ａ）〜（ｈ）を参照しつつ、欠損部７の形状及び配列に関するより具体的な説明をする。
【００１９】
（ａ）は図１（ｂ）に示す欠損部７の幅を狭くしたものを二つ、もしくはそれ以上、上下に平行に並べたものである。図１（ｂ）と同様導電層３の中心辺りに配されている。このような構成の場合、電流の流路を３つ、もしくはそれ以上に分岐して、中央にも流路を設け、導電層３の中心部の発熱量を大きくすることができる。また複数の欠損部７は拡大部１０を有しており、各電流の流路は中心に向かうほど幅が狭くなっている。これによって、さらに良い効果が得られる。
【００２０】
また（ｆ）は（ａ）の変形例であり、底面の長い二等辺三角形を導電層３の長さ方向の軸に関して対称となるように配置したものである。この場合欠損部７が形成する中央の電流の流路の幅は一律となるが、外側に形成される流路は中心部に向かうにつれて幅が狭くなっている。
【００２１】
（ｂ）の欠損部７は楕円形状、もしくは曲線と直線で構成されており上下左右が対称な形状をしている。
さらに（ｂ）の変形例として（ｃ）、（ｅ）、そして（ｇ）が挙げあられる。
【００２２】
（ｃ）は（ａ）と同様に複数の欠損部７を導電層７の長さ方向の中心軸に関して垂直となる方向に平行に並べて配置したものである。このような構成の場合も、電流の流路を３つ、もしくはそれ以上に分岐して、中央にも流路を設け、導電層３の中心部の発熱量を大きくすることができる。
【００２３】
（ｅ）の欠損部７は、導電層３の長さ方向の両端に弧を有する形状であり、欠損部７の長さ方向に導電層３と平行な電流の流路を設けたものである。このような構成の場合、電流の流路を３つ、もしくはそれ以上に分岐して、中央にも流路を設け、導電層３の中心部の発熱量を大きくすることができる。
【００２４】
（ｇ）は、楕円形状又は直線と曲線より成る上下左右対称な図形を、導電層３の長さ方向に直列に複数配したものである。この場合導電層３の中央部に位置する欠損部７ａは、導電層３の長さ方向に関して欠損部７ａの両側に配されたに比べて大きくなっている。この構成の場合、欠損部７ａと７ｂの間にも新たに電流の流路が形成され、この部位においても熱が発生し、全体として大きな発熱が得られる。また導電層３の長さ方向に関して、７ｂのさらに外側に７ｂより小さな欠損部７ｃが設けられていても良い。
【００２５】
（ｄ）は、導電層３の長さ方向に、それぞれ長さの異なる長方形状をした欠損部７を配し、さらに長さ方向の軸に関して対称となるように各々並列に並べたものである。この場合、導電層３の中心部に位置する７ａが最も長くなっている。導電層３の長さ方向に導電層３の中心に対して外側に配置された７ｂは、７ａに比べて短く、さらに７ｃは７ｂに比べてさらに短くなっている。この場合も欠損部７ａと７ｂと７ｃの間にも新たに電流の流路が形成され、この部位においても熱が発生し、全体として大きな発熱が得られる。
【００２６】
さらに（ｈ）の欠損部７は、何らかの模様、例えば星形をしており、導電層３の長さ方向に関して直列に配されている。欠損部７は（ｄ）の場合と同様であり、中心に位置する７ａが最も大きく、７ｂ次いで７ｃと、順に小さくなっている。７ａを大きくすることによって、やはり中心部の流路の幅を狭くすることができ、中心部で最も大きな熱が発生させられる。
またこのように欠損部７を何らかの模様として配する場合には、保護層４に透明な樹脂溶液を使用して、欠損部７ａ、７ｂ、そして７ｃを模様として構成しても良い。
【００２７】
保護層４は導電層３の上に積層されており、導電層３の長さ方向の両端のみに検査したい電池の端子が接触するよう、接触部８及び９を残して導電層３を覆うように積層された絶縁層である。また保護層４は導電層３の断線や酸化を防止する働きを担っている。保護層４の材質は、フィルム状基板２と導電層３との密着性に優れたものであれば特に限定はしない。通常塗料に使用されているポリアミド、キシレン樹脂、シクロペンタジエン樹脂等の合成樹脂、あるいは天然樹脂から成り、樹脂溶液の塗布により形成される。また保護層４はポリエチレンフィルム等をラミネートして形成しても良く、厚さは通常０．０１から０．０４ｍｍ程度である。
【００２８】
熱不変色層５は着色された層であり、導電層３から発せられる熱によって変色又は変形しない層である。この着色層は１００℃程度までの温度では変色しない着色剤とフィルム状基板２に対する接着性に優れた樹脂との混合物から成る塗布層により形成される。このような着色剤としてはフタロシアニンブルー、ファストイエロー、カーマインレッド、弁柄等の塗料及びインキに使用されている一般の顔料或いは蛍光顔料等が挙げられる。また樹脂としては、通常塗料に使用されているポリアミド、キシレン樹脂、シクロペンタジエン樹脂等の合成樹脂、あるいは天然樹脂等が挙げられる。熱不変色層５の厚さは、通常０．０５から０．３ｍｍ程度である。また熱不変色層５は必ずしも単一の着色材料で構成する必要はなく、同色の２種以上の着色材料を使用しても良く、あるいは長さ方向の中央部から両端部にかけて異色の２種以上の着色材料で模様状に塗り分けても良い。
【００２９】
可逆的熱変色層６は発色剤、顕色材及び減感剤を含有する着色材料組成物より構成される。このような着色材料組成物は、減感剤の種類を適宜選択することにより任意の温度で変色（発色あるいは消色）させることができる。例えば、常温で可逆的熱変色層６が変色しては装置として不都合であるため、摂氏４０度以上で変色するように調整する、等である。
可逆的熱変色層６は、このような着色材料と熱不変色層５に対する接着性に優れた樹脂との混合物からなる塗布層または樹脂によりマイクロカプセル化した着色材料を含む印刷層により形成される。樹脂としては、例えば酢酸ビニル系樹脂、アクリル系エマルジョン樹脂、そしてこれらの共重合エマルジョン樹脂、そしてポリアミド等の合成樹脂等が挙げられる。
また熱変色性着色材料としても、必ずしも単一の材料を使用する必要はなく、例えば、変色温度の異なる同色または異色の、２種以上の着色材料で塗り分けを行っても良い。可逆的熱変色層６の厚さは、着色材料の被履力によって変わりうるが、通常０．０５から０．５ｍｍ程度である。
【００３０】
本発明の起電力検査装置を使用して電池の起電力を検査するには、接触部８及び９をそれぞれ電池の電極に接触させ押さえつけるだけでよい。すると導体を使用した導電層３に、電池のプラス極から導電層３を経てマイナス極に電流が流る。
しかしどのような導体も内部抵抗を持っている。そしてこの内部抵抗によって失われた電子の運動エネルギーは熱として放出される。この熱がフィルム状基板２、熱不変色層５を経て可逆的熱変色層６に伝わり、可逆的熱変色層６を変色させる。
【００３１】
この変色は可逆的熱変色層６が特に発色剤、顕色剤及び減感剤を含む着色材料組成物より構成されているため、極めて鮮明なものになる。
このようにして導電層３の内部抵抗によって発熱の前後で、熱不変色層５と可逆的熱変色層６の複合効果として現れる色が明確に変化するため、電池の起電力が視覚的に検知できる。
【００３２】
また本発明においては、導電層３の中央部に欠損部７を設けたことによって、導電層３の電流の流路を二股に分けた。これによって中心に向かうにつれて徐々に発熱量が大きくなり、さらに二股に分けたことで発熱範囲が広くなった。そのため可逆的熱変色層６が反応する範囲が増加し、可逆的熱変色層６の変色が顕著に現れるため使用の際大変見やすい。使用の際変色が見やすければ、検査に要する時間も短縮でき、電池の消耗を避けられる。
【００３３】
また可逆的熱変色層６に２種類の着色材料で塗り分けを行った部位６ａ及び６ｂを設けた場合、電池の電位差によって色を変えられるため、視覚的に綺麗で解りやすくなる。この場合着色材料は変色温度が異なるものでも、変色後の色が異なるものでもよい。
また、可逆的熱変色層６が加熱によって無色となる着色材料を含む場合には、検査時に下層の熱不変色層５の色そのものが直接認識できやはり視覚的に解りやすい。
【００３４】
さらに本発明の電池の起電力検査装置の一つの実施の形態として、フィルム状基板２に透明の樹脂、例えば前記したポリエチレンテレフタレートを使用し、導電層３、保護層４、熱不変色層５、可逆的熱変色層６を、フィルム状基板２の片面に積層して構成したものが挙げられる。この場合、フィルム状基板２の下に可逆的熱変色層６、そして熱不変色層５、導電層３、保護層４の順に積層される。このように構成すると、導電層３で発生した熱は熱不変色層５を経て可逆的熱変色層６に伝わるため、熱が伝達する際に損失が抑えられ、可逆的熱変色層６の変色が顕著に現れる。またフィルム状基板２に透明の樹脂を使用するので、使用の際起電力検査装置１を撓ませても可逆的熱変色層６の色の変化が透けて見える。よって上記のように形成しても視覚的に見やすく、電池の消費を抑えることができる。
【００３５】
また近年、これまで据え置とされていた電気製品が、続々と携帯できるほどの大きさと重量で提供できるようになった。例えばポータブルヘッドフォンステレオやホームビデオ、ＣＤまたはＭＤプレーヤー、携帯電話、ノート型パソコン等である。これらの製品には一般的にニッケル・カドミウム、リチウム・水素等の二次電池が使用される。本発明の起電力検査装置１は乾電池のみならず、上記のような製品等に使用される二次電池にも使用できる。
【００３６】
【発明の効果】
上記発明において、熱導電層に欠損部を設けたことによって電流の流路が狭くなり、これによって抵抗値が上がる。抵抗値を上げることによって欠損部における発熱量を上げ、可逆的熱変色層の色を素早く変色させることができる。また電流の流路を狭くし、さらに二股に分けたことによって、発熱量が大きくなり、さらに発熱範囲も広くなるため、可逆的熱変色層の幅を広く設置することができる。よって使用者は検査時に可逆的熱変色層の変色が見やすくなるという効果がある。またこれによって、電池の起電力を検知する時間を短縮でき、電池を消耗しないで済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電池の起電力検査装置に関するものであり、（ａ）は起電力検査装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の保護層を除いた底面図である。
【図２】 本発明の電池の起電力検査装置に関するものであり、可逆的熱変色層に２種の異なる着色材料を使用した場合の概念図である。
【図３】 本発明の起電力検査装置に関するものであり、導電層に設けられる欠損部の形状と配置を示す変形例の平面図である。
【図４】 従来技術の電池の起電力検査装置に関するものであり、（ａ）は起電力検査装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
【符号の説明】
１ 起電力検査装置
２ フィルム状基板
３ 導電層
４ 保護層
５ 熱不変色層
６、６ａ、６ｂ 可逆的熱変色層
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 欠損部
８，９ 接触部
１０ 拡大部

Claims (2)

1. フィルム状基板に導電層と可逆的熱変色層が積層され、導電層に設けられた接触部に電池の電極を接触させて導電層に通電し、導電層を発熱させて可逆的熱変色層を変色させ、電池の良否を確認する電池の起電力検査装置において、導電層は帯状で周囲を導体に囲まれた一つ以上の欠損部が設けられていることを特徴とする電池の起電力検査装置。
2. 導電層に設けられた欠損部は次第に幅が広くなっている拡大部を有し、該拡大部は導電層の幅を徐々に狭くしていることを特徴とする請求項１に記載の電池の起電力検査装置。

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