JPH0887050A

JPH0887050A - リユーザブル電池及びリユーザブル電池の充電機能を備えた機器

Info

Publication number: JPH0887050A
Application number: JP22355894A
Authority: JP
Inventors: Akita Namioka; 顕太波岡
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】リチウム１次電池等のリユーザブル電池と既存
の電池の双方を使用することができ、且つ既存の電池は
充電できず、リユーザブル電池のみを安全に充電するこ
とができるようにする。【構成】リユーザブル電池５０は、その外形形状が筒状
の既存の電池と同一に形成され、その側面に電極５０Ｂ
が形成され、下端の電極が絶縁されている。このリユー
ザブル電池の充電機能を備えた機器（カメラ４０）は、
リユーザブル電池５０又は既存の電池が収納される電池
室５２が設けられ、この電池室５２には、電池の上端及
び下端に接続される接続端子５２Ａ，５２Ｄと、リユー
ザブル電池５０の側面の電極５０Ｂにそれぞれ接続され
る接続端子５２Ｂ，５２Ｃが設けられている。接続端子
５２Ａ，５２Ｃ，５２Ｄは負荷９０に接続され、接続端
子５２Ａ，５２Ｂは充電手段６０に接続されている。こ
れにより、リユーザブル電池５０と既存の電池の双方を
使用することができ、且つ充電手段６０はリユーザブル
電池５０のみを充電することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリユーザブル電池及びリ
ユーザブル電池の充電機能を備えた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リチウム２次電池をカメラ電源と
して使用し、このリチウム２次電池を太陽電池によって
充電するようにしたカメラが提案されている（特開昭６
３−９１６４１号公報）。また、カメラを保護するカメ
ラケースに太陽電池を設け、この太陽電池によってカメ
ラケースに収納されたカメラ内の２次電池（実施例では
ニカド電池、銀電池等）を携帯時に充電できるようにし
た太陽電池付カメラケースが提案されていいる（実開昭
５６−７９１２６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯性が要
求され且つストロボ等の大電力を必要とするカメラに
は、いわゆるリチウム電池が好適であるとされている。
上述した特開昭６３−９１６４１号公報には、リチウム
電池と太陽電池との組合せカメラに応用する例が記載さ
れているが、太陽電池はカメラに装着できる種類の寸法
では発生する電力が極めて微弱であり、一方、リチウム
電池として充電可能なリチウム２次電池を使用すると、
リチウム２次電池は漏れ電流が大きく、太陽電池で発生
する程度の電力では充電することができないという問題
がある。

【０００４】一方、リチウム１次電池は漏れ電流は極め
て小さいが、リチウム１次電池を充電すると、破裂や発
火に至る事故が発生したりして極めて危険である。これ
は正極活物質である電解二酸化マンガンの酸化還元の可
逆性が低いことにも起因しているが、特にリチウム（ま
たはその合金）が充電されると、デンドライトという突
起物が形成され、それが極めて危険であるからである。
従って、リチウム１次電池は、従来充電は不可能とされ
ている。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、特殊な接続端子を有している機器のみ使用する
ことでき、且つ一定条件下で充電が可能なリチウム１次
電池等のリユーザブル電池を提供することを目的とす
る。また、本発明は上記リユーザブル電池と既存の電池
の双方を使用することができ、且つ既存の電池は充電で
きず、リユーザブル電池のみを安全に充電することがで
きるリユーザブル電池の充電機能を備えた機器を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、上端及び下端にそれぞれ極性の異なる電極
を有する筒状の既存の電池と同一の外径形状を有し、そ
の側面に電極を形成するとともに、上端及び下端の電極
のうち前記側面の電極と極性が同じ電極を絶縁してリユ
ーザブル電池を構成したことを特徴としている。

【０００７】また、上記リユーザブル電池又は既存の電
池が収納される電池室と、前記電池室に収納されたリユ
ーザブル電池又は既存の電池から電源が供給される負荷
と、前記電池室に収納されたリユーザブル電池を充電す
る充電手段と、前記電池室に収納される電池の上端及び
下端に接続される第１及び第２の接続端子と、前記電池
室に収納される前記リユーザブル電池の側面の電極にそ
れぞれ接続される第３及び第４の接続端子と、前記第
１、第２及び第３の接続端子を前記負荷に接続する第１
の接続回路と、前記第１、第２の接続端子のうち前記第
４の接続端子と極性が異なる接続端子及び前記第４の接
続端子を前記充電手段に接続する第２の接続回路と、を
備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明に係るリユーザブル電池は、その外形形
状を筒状の既存の電池と同一とし、その側面に電極を形
成し、更に上端及び下端の電極のうち側面の電極と極性
が同じ電極を絶縁するようにしたため、側面の端子と接
続できる接続端子を有する特殊の機器のみ使用すること
ができる。このようにリユーザブル電池の使用できる機
器を特定することにより、リユーザブル電池の残量の管
理が可能になる。

【０００９】また、本発明に係るリユーザブル電池の充
電機能を備えた機器は、上記リユーザブル電池又は既存
の電池が収納される電池室が設けられ、この電池室には
４つの接続端子、即ち、電池室に収納される電池の上端
及び下端に接続される第１及び第２の接続端子と、リユ
ーザブル電池の側面の電極にそれぞれ接続される第３及
び第４の接続端子が設けられている。第１、第２及び第
３の接続端子は、第１の接続回路を介して機器の負荷に
接続され、前記第１、第２の接続端子のうち前記第４の
接続端子と極性が異なる接続端子及び第４の接続端子
は、第２の接続回路を介して充電手段に接続されてい
る。これにより、電池室に収納されるリユーザブル電池
又は既存の電池の双方を使用すること（負荷に電源を供
給すること）ができ、且つ充電手段はリユーザブル電池
のみを充電することができる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るリユーザ
ブル電池及びリユーザブル電池の充電機能を備えた機器
の好ましい実施例を詳説する。図１はリユーザブル電池
の充電機能を備えた機器（本実施例ではカメラ）を収納
する充電用カメラケースの一実施例を示す側面図であ
り、カメラを収納し且つ蓋が開いている状態に関して示
している。また、図２は上記充電用カメラケースの平面
図であり、蓋が閉じている状態に関して示している。

【００１１】これらの図面に示すように、充電用カメラ
ケースは、主としてケース本体１０と、蓋２０と、太陽
電池３０とから構成されている。ケース本体１０及び蓋
１０は、アルミニウム等の金属あるいは遮光性をもった
プラスチックによって形成されており、ケース本体１０
には、カメラ４０を収納するカメラ室１２及びリユーザ
ブル電池５０等を収納する電池室１４が形成されてい
る。また、蓋２０には４０ｍｍ×８０ｍｍの大きさの太
陽電池３０が配設されている。

【００１２】この蓋２０は、ケース本体１０に対して支
軸２２を中心に回動自在に配設され、かつケース本体１
０に対して開放角度が調整自在になっている。これによ
り、太陽電池３０を太陽の方向に向けることができるよ
うになっている。ケース本体１０の電池室１４にはプリ
ント基板１６が配設され、このプリント基板１６と太陽
電池３０とは電気的に接続されている。プリント基板１
６には、電池室１４に収納されたリユーザブル電池５０
を充電するための充電回路等（図示せず）が搭載され、
また、太陽電池３０で発生した電気をカメラ４０に供給
するための電源出力端子１８、１８が設けられている。

【００１３】図３は上記電源出力端子の詳細を示す拡大
断面図である。同図に示すように、電源出力端子１８、
１８の端子ピン１８Ａ、１８Ａは、カメラ室１２に向か
って進退自在に配設され、プリント基板１６側の端子１
６Ａ、１６Ａと端子ピン１８Ａ、１８Ａとの間に配設さ
れたコイルばね１８Ｂ、１８Ｂによってばね付勢されて
いる。

【００１４】従って、カメラ４０をケース本体１０のカ
メラ室１２に収納すると、カメラ側の電源入力端子４０
Ａ、４０Ａは端子ピン１８Ａ、１８Ａをばね付勢力に抗
して押し下げる。これにより端子ピン１８Ａ、１８Ａ
は、カメラ側の電源入力端子４０Ａ、４０Ａに弾性をも
って当接し、電源入力端子４０Ａ、４０Ａと電気的に接
続される。

【００１５】さて、ケース本体１０のカメラ室１２及び
蓋２０の内側には、それぞれパッド１１Ａ〜１１Ｅ及び
２１が配設されている。これらのパッド１１Ａ〜１１Ｅ
及び２１は、弾性をもった断熱材によって形成されてお
り、カメラ４０をカメラ室１２内に固定するとともに、
ケース本体１０及び蓋２０の熱がカメラ室１２に収納さ
れたカメラ４０に伝達されないようにしている。また、
パッド１１Ａ〜１１Ｅ及び２１を介してカメラ４０とケ
ース本体１０及び蓋２０との間に一定の空間が形成され
るため、カメラ４０の温度上昇が抑制される。

【００１６】次に、この充電用カメラケースによって充
電されるリユーザブル電池の詳細について説明する。本
願出願人が出願した特願平５−２７４５９５号明細書に
詳述されているように、１次電池の充電は一般には禁止
されている。その理由は、例えば、アルカリ電池では液
漏れしたり、破裂したりすることがあり、また、リチウ
ム電池では破裂や発火に至る事故が発生したりして極め
て危険だからである。これは、正極活物質である電解二
酸化マンガンの酸化還元の可逆性が低いことにも起因し
ているが、特にリチウム（またはその合金）が充電され
ると、デンドライトという突起物が形成され、それが極
めて危険であるからである。

【００１７】リチウム１次電池は漏れ電流が極めて小さ
く、未使用期間が比較的長くなるカメラ用の電池として
は好ましいが、リチウム１次電池を充電すると、上述し
たようにデンドライトが形成され、そのリチウム１次電
池が燃え出す等極めて危険であり、リチウム１次電池は
従来充電は不可能とされている。しかしながら、正極活
物質と、軽金属の負極活物質と、非水電解質とを有する
リチウム１次電池等の非水電解質電池（以下、リユーザ
ブル電池という）であっても、一定条件下であれば安全
に充電することができる充電方法を見出した。この充電
方法は、リユーザブル電池の正極活物質の残量がその正
極活物質の容量Ｃの５〜９５％の範囲内にあるときにの
み、２μＣ〜５ｍＣの時間率電流にて充電する方法であ
る。ここで、上記充電方法は、正極活物質が二酸化マン
ガンであり、負極活物質がリチウムまたはリチウム合金
である、いわゆるリチウム１次電池を充電する場合に好
適である。

【００１８】上記リユーザブル電池の正極活物質の残量
が０％近傍に達すると、充電がほとんど不能となり、そ
の正極活物質の残量が１００％近傍にある場合、電解質
が分解される恐れがあり、したがって残量が５％〜９５
％の範囲内にあることを要件とした。特に、容量Ｃの１
０〜９０％における充電が好ましい。ここで、正極活物
質の容量にだけ着目するのは、一般に軽金属を負極活物
質とするリユーザブル電池では、負極活物質の容量は正
極活物質のそれより充分大きいからである。

【００１９】また、充電速度が大きいと、デンドライト
が発生する危険性が増すが、実験結果によると１０ｍＣ
の時間率充電ではデンドライトの発生はほとんど認めら
れず、２０ｍＣの時間率充電ではデンドライトが多少発
生したものがあった。そこで、安全を見込んでデンドラ
イトの発生がほとんど認められなかった１０ｍＣの半分
である５ｍＣの時間率充電を上限とした。また、デンド
ライトの発生という観点からは下限は特に定める必要は
ないが、実質的に充電が行われないような低い充電速度
では充電という目的を達しないため、５μＣを下限とし
た。上限と同様な理由から、充電速度はとくに１０μＣ
〜１ｍＣの時間率が好ましく、さらに２０μＣ〜０．５
ｍＣの時間率が最も好ましい。

【００２０】正極活物質として、二酸化マンガンが好ま
しいが、特に電解により合成された二酸化マンガンや化
学的に合成された二酸化マンガンが好ましい。電解二酸
化マンガンは硫酸マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガ
ン、燐酸マンガン、酢酸マンガン、弗化マンガン、塩化
マンガン、奥化マンガン、沃化マンガンの酸性水溶液を
電解酸化することにより二酸化マンガンを合成する。そ
の中でも、硫酸マンガン、或いは塩化マンガンを用いる
ことが好ましい。得られた二酸化マンガンは中性硫酸マ
ンガンの沸騰溶液に過マンガン酸アルカリ溶液を添加し
て得られる。

【００２１】正極活物質の平均粒子サイズは特に限定さ
れないが、０．０３〜５０μｍが好ましい。ＢＥＴ法に
より求めた粒子の裏面積は１〜１００ｍ²／ｇが好まし
い。所定の粒子サイズや裏面積にするには、公知の粉砕
機や分級機を使用することができる。例えば、乳鉢、ボ
ールミル、振動ボールミル、衛生ボールミル、旋回気流
型ジェットミルなどを挙げることができる。

【００２２】負極活物質として使用できる材料として
は、リチウム金属、リチウム合金（リチウムと合金をつ
くる金属ならなんでもよいが、特にＡｌ、Ｍｎ、Ｓｎ、
Ｍｇ、Ｃｄ、Ｉｎが好ましい。なかでもＡｌを含む合金
を用いることが好ましい。電極合剤には、導電剤や結着
剤やフィラーなどを添加することができる。導電剤は、
構成された電池において、化学変化を起こさない電子導
電性材料であれば何でもよい。通常天然黒鉛（鱗状黒
鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など）、人工黒鉛、カーボン
ブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、
炭素繊維や金属（銅、ニッケル、アルミニウム、銀（特
開昭６３−１４８５５４号公報）など）粉、金属繊維な
どの導電性材料を１種またはこれらの混合物として含ま
せることができる。黒鉛とアセチレンブラックの併用が
特に好ましい。

【００２３】その添加量は、特に限定されないが、１〜
５０重量％が好ましく、特に２〜３０重量％が好まし
い。結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾
性を有するポリマーの一種またはこれらの混合物を用い
ることができる。好ましい例としては、でんぷん、ポリ
ビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒド
ロキシブロビルセルロース、再生セルロース、ジアセチ
ルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルビロリ
ドン、ポリテトラフリオロエチレン、ポリ弗化ビニリデ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロビ
レン−ジェンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化Ｅ
ＰＤＭ、スチレンブタジェンゴム、ポリプタジェン、フ
ッ素ゴム、ポリアクリル酸およびポリエチレンオキシド
を挙げることができる。その結着剤の添加量は、特に限
定されないが、１−５０重量％が好ましく、特に２〜３
０重量％が好ましい。

【００２４】フィラーは、構成された電池において、化
学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いるこ
とができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなど
のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用
いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、０
〜３０重量％が好ましい。非水電解質は、一般に、溶媒
と、その溶媒に溶解するリチウム塩（アニオンとリチウ
ムカチオン）とから構成されている。溶媒としては、プ
ロピレンカーポネート、エチレンカーポネート、プチレ
ンカーポネート、ジメチルカーポネート、ジエチルカー
ポネート、γ−プチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチ
ル、１、２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシ
ド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルポ
ルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリウ、ニトロメ
タン、エチルモノグライム、リン酸トアリエステル、ト
リトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３
−メチル−２−オキサゾリジノン、プロビレンカーポネ
ート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテ
ル、１，３−プロパンサルトンなどの非フロトン性有機
溶媒を挙げることができ、これらの一種または二種以上
を混合して使用する。これらの溶媒に溶解するリチウム
塩野カチオンとしては、例えばＣｌ０₄−、ＢＦ₄−Ｐ
Ｆ₆−、ＣＦ₃ＳＯ₃−、ＣＦ₃ＣＯ₂−ＡｓＦ₆−、
ＳｂＦ₆−、（ＣＦ₃ＣＯ₂）２Ｎ−、低級脂肪族カル
ボン酸イオン（特開昭６０−４１７７３号公報）、Ａｌ
Ｃｌ₄−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｂｒ−、Ｉ−（特開昭６０
−２４７２６５号公報）を挙げることができ、これらの
一種または二種以上を使用することができる。なかで
も、プロビレンカーポネートおよび／またはプチレンカ
ーポネートと１、２−ジメトキシエタンおよび／あるい
はジエチルカーポネートの混合液にＬｌＣＦ₃ＳＯ₃、
ＬｉＣｌ０₄、ＬｉＢＦ₄および／あるいはＬｉＰＦ₆
を含む電解質が好ましい。

【００２５】これら電解質を電池内に添加する量は、特
に限定されないが、正極活物資や負極活物資の量や電池
のサイズによって必要量用いることができる。溶媒の体
積比率は、特に限定されないが、プロビレンカーポネー
トおよび／またはプチレンカーポネート対１、２−ジメ
トキシエタンの混合液の場合、０．４／０．６〜０．６
／０．４が好ましい。

【００２６】支持電解質の濃度は、特に限定されない
が、電解液１リットル当たり０．２〜３モルが好まし
い。また、電解液の他に次のような固体電解質も用いる
ことができる。固体電解質としては、無機固体電解質と
有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質には、Ｌ
ｉの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく知られ
ている。なかでもＬｉ₃Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ₅Ｎｉ₂、Ｌ
ｉ₃Ｎ−ＮｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ₄、ＬｉＳｉＯ
₄−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ（特開昭４９−８１８９９号公
報）、ｘＬｉ₃ＰＯ₄−（１−ｘ）Ｌｉ₄ＳｉＯ₄（特
開昭５９−６０８６６号公報）、Ｌｉ₂ＳｉＳ₃（特開
昭６０−５０１７３１号公報）、硫化リン化合物（特開
昭６２−８２６６５号公報）などが有効である。

【００２７】有機固体電解質では、ポリエチレンオキサ
イド誘導体か該誘導体を含むポリマー（特開昭６３−１
３５４４７号公報）、ポリプロビレンオキサイド誘導体
あるいは該誘導体を含むポリマー、イオン解離基を含む
ポリマー（特開昭６２−２５４３０２号公報、特開昭６
２−２５４３０３号公報、特開昭６３−１９３９５４号
公報）、イオン解離基を含むポリマーと上記非プロトン
性電解液の混合物（米国特許番号４，７９２，５０４，
米国特許番号４，８３０，９３９，特開昭６２−２２３
７５号公報、特開昭６２−２２３７６号方向、特開昭６
３−２２３７５号公報、特開昭６３−２２３７６号公
報、特開平１−９５１１７号公報）、リン酸エステルポ
リマー（特開昭６１−２５６５７３号公報）、非フロト
ン性極性溶媒を含有させた高分子マトリックス材料（米
国特許番号４，８２２，７０号、米国特許番号４，８３
０，９３９号、特開昭６３−２３９７７９号公報、特願
平２−３０３１８号公報、特願平２−７８５３１号公
報）が有効である。さらに、ポリアクリロニトリルを電
解液に添加する方法もある（特開昭６２−２７８７７４
号公報）。また無機と有機固体電解質を併用する方法
（特開昭６０−１７６８号公報）も知られている。

【００２８】セパレーターとしては、大きなイオン透過
度を持ち、所定の機械的強度をもち、絶縁性の薄膜が用
いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレンあ
るいはポリエチレンなどのオレフィン系ポリマーあるい
はガラス繊維などから作られたシートや不織布が用いら
れる。セパレーターの孔径は、一般に電池用として用い
られる範囲が用いられる。例えば、０．０１〜１０μｍ
が用いられる。セパレーターの厚みは、一般に電池用の
範囲で用いられる。例えば、５〜３００μｍが用いられ
る。

【００２９】電極活物質の集電体としては、構成された
電池において化学変化を起さない電子伝導体であれば何
でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス
鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの
他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、
ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、負極に
は、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、
アルミニウム、焼成炭素などの他に、鋼やステンレス鋼
の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理
させたもの）などが用いられる。これらの材料の表面を
酸化することも用いられる。形状は、フォイルの他、フ
ィルム、シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、
多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが用いられる。
特に正極ではチタン、ステンレス鋼のネット、パンチが
好ましい。厚みは、特に限定されないが、１〜５０μｍ
のものが用いられる。

【００３０】図４は上記リユーザブル電池の外観図であ
る。同図に示すように、このリユーザブル電池５０は、
例えばＣＲ−１２３Ａタイプの外径形状を有し、その上
端に正の電極５０Ａが形成され、側面に負の電極５０Ｂ
が形成されている。尚、リユーザブル電池５０の下端５
０Ｃは絶縁されている。上記電極構成により、このリユ
ーザブル電池５０は、正の電極５０Ａ及び負の電極５０
Ｂと接続される端子を有する機器（本実施例では、カメ
ラ）のみ使用することができる。これは、リユーザブル
電池５０の正極活物質の残量を正確に監視する必要があ
るからであり、この監視機能をもった機器のみ使用でき
る。

【００３１】次に、図１及び図２に示した充電用カメラ
ケースに収納されるカメラについて詳述する。図５は上
記カメラの一実施例を示す要部ブロック図である。この
カメラ４０は、上記リユーザブル電池５０と既存の電池
の双方を使用することができ、且つリユーザブル電池５
０のみ充電することができる充電装置を有している。

【００３２】図５に示すようにカメラ４０の充電装置
は、主としてリユーザブル電池５０を収納する電池室５
２、充電エネルギー管理部６０、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）７０及び消費エネルギー管理部８０から構成されて
いる。電池室５２には、４つの接続端子５２Ａ〜５２Ｄ
が設けらており、接続端子５２Ａは充電エネルギー管理
部６０及び消費エネルギー管理部８０に接続され、接続
端子５２Ｂは充電エネルギー管理部６０に接続され、接
続端子５２Ｃ及び５２Ｄは消費エネルギー管理部８０に
接続されている。

【００３３】さて、カメラ４０内のリユーザブル電池５
０を充電する場合には、カメラ４０を充電用カメラケー
スに収納する（図１参照）。そして、好ましくは、この
充電用カメラケースを窓際に置き、窓越しの太陽光が充
電用カメラケースに設けた太陽電池３０に入射できるよ
うにする。また、太陽光が太陽電池３０に略垂直に入射
するように蓋２０の角度を調整する。

【００３４】太陽電池３０に光が照射されると微弱な電
流が発生する。その電流は、図５に示すように逆流防止
用ダイオード３１及び電源出力端子１８を介して充電エ
ネルギー管理部６０に入力され、充電エネルギー管理部
６０ではその電流による電力が蓄積される。その充電エ
ネルギー管理部６０に蓄積された電力は、ＣＰＵ７０で
モニタされる。またＣＰＵ７０では、後述するようにし
て充電エネルギー管理部６０からリユーザブル電池５０
に電力が移動される回数がモニタされ、更にＣＰＵ７０
では後述する消費エネルギー管理部８０を経由する電力
もモニタされる。充電エネルギー管理部６０に所定の電
力が蓄積され、かつＣＰＵ７０によりリユーザブル電池
５０の残量が５〜９５％以内にあることがモニタされる
と、充電エネルギー管理部６０に蓄積された電力がリユ
ーザブル電池５０に移送され、これによりリユーザブル
電池５０が充電される。この電力の移送にあたっては、
リユーザブル電池５０の正極活物質の容量をＣとしたと
き、５ｍＣを越えない電流で行われる。

【００３５】リユーザブル電池５０にもともと蓄積され
ていた電力、及びその後、充電エネルギー管理部６０及
び接続端子５２Ａ、５２Ｂを介してリユーザブル電池５
０に充電された電力は、接続端子５２Ａ、５２Ｃ及び消
費エネルギー管理部８０を経由して負荷９０に供給され
る。この負荷９０は、ここではカメラのシャッター回
路、オートフォーカス回路、ストロボ回路等であり、こ
の負荷９０ではストロボを使用しない撮影の場合は１シ
ョットあたり２ジュール、ストロボを使用した撮影の場
合は１ショットあたり１４ジュールの電力が消費され
る。そこで、ＣＰＵ７０では、ストロボの使用の有無と
ショット数がモニタされ、これによりリユーザブル電池
５０から放電された電力量が求められる。

【００３６】一方、上述したようにＣＰＵ７０では充電
エネルギー管理部６０からリユーザブル電池５０への電
力の移送回数がモニタされ、１回の移送電力量は一定量
であることからリユーザブル電池５０に充電された電力
量が求められる。また、リユーザブル電池５０の当初の
蓄積電力量（容量Ｃ）はもともと既知であるため、ＣＰ
Ｕ７０ではこれからリユーザブル電池５０の残量が求め
られる。

【００３７】図６は図５に示す実施例の詳細回路図であ
り、図７はそのタイミングチャートである。以下これら
の図を参照して更に詳細に説明する。充電エネルギー管
理部６０にはコンデンサ６１が備えられており、太陽電
池３０で得られた電力はダイオード３１を経由してコン
デンサ６１に蓄積される。この時ＳＥＮＡＢＬＥ信号
はＬレベルであり、したがってＮＰＮトランジスタ６
２、さらにＰＮＰトランジスタ６３がオフ状態にあり、
太陽電池３０で得られた電力がコンデンサ６１に蓄積さ
れた結果、コンデンサ６１の端子電圧がリユーザブル電
池５０の端子電圧を上まわったとしてもコンデンサ６１
からリユーザブル電池５０への電力の自由な移動は阻止
される。

【００３８】またＳＥＮＳＥ信号は通常はオープンコレ
クタの状態にあり、例えば１時間に１回だけＬレベルと
なって、その間だけＰＮＰトランジスタ６４を経由して
電流電路が形成され、コンデンサ６１の端子電圧ＴＡＮ
ＫＶ（図７参照）がモニタされ、コンデンサ６１の端
子電圧ＴＡＮＫＶが所定の電圧まで達していた場合
に、図７に示すようにＣＨＡＲＥＵＰ信号がＨレベル
となる。太陽電池３０で得られる電力は非常に微弱であ
るため、コンデンサ６１の端子電圧を常にモニタしてい
たのでは、そのモニタのための電力消費量が大きすぎる
こととなるが、このように定期的にモニタし、そのモニ
タの瞬間だけ電流通路を形成することにより、太陽電池
３０で得られた微弱な電力を有効に蓄えることができ
る。

【００３９】第１の制御部７０Ａでは、ＣＨＡＲＧＥ
ＵＰ信号がＨレベルに変化したことを受けて、リユーザ
ブル電池５０の残量が５〜９５％の範囲内にあることが
第１の制御部７０Ａにおいて確認されている場合には、
ＳＥＮＡＢＬＥ信号をＨレベルとする。これによりＰ
ＮＰトランジスタ６３がオン状態となり、また、これと
ともに制御部７０Ａから図７に示すようなパルス列のＳ
ＣＯＯＰ信号がＮＰＮトランジスタ６５のベースに印加
され、ＮＰＮトランジスタ６５を高速にオン／オフす
る。このＮＰＮトランジスタ６５がオンすると、コンデ
ンサ６１に蓄積されていた電力が取り出されてコイル６
６に蓄積され、ＮＰＮトランジスタ６５がオフすると、
そのコイル６６に蓄積された電力がダイオード６７を経
由してリユーザブル電池５０に蓄積される。

【００４０】これを繰り返しコンデンサ６１の電力がリ
ユーザブル電池５０に移送され、所定時間経過後にＳ
ＥＮＡＢＬＥ信号がＬレベルとなってコンデンサ６１と
リユーザブル電池５０との間の経路が遮断され、かつＳ
ＣＯＯＰ信号も停止する。このときの移送電力ｐ₁はコ
ンデンサ６１の電力移送前の端子電圧をＶ、コンデンサ
２１の容量をＣ₀としたとき、論理上ｐ₁＝（１／２）／Ｃ₀Ｖ² …（１）と表される。

【００４１】尚、このときの電力の移送にあたっては、
ＮＰＮトランジスタ６５のオン／オフのパルス幅を調整
することにより５ｍＣ以下の電流に抑えられた状態で行
なわれる。このようにして電力の移送が行なわれると、
第１の制御部７０Ａ内の備えられた電力移送回数を計数
するカウンタ（図示せず）がカウントアップされる。こ
のカウンタの計数値によりコンデンサ６１からリユーザ
ブル電池５０にどれだけの電力が移送されたかを知るこ
とができる。即ち、こんカウンタの計数値をｎとしたと
き、コンデンサ６１からリユーザブル電池５０に移送さ
れた電力の総量Ｐ₁は、Ｐ₁＝ｐ₁・ｎ＝（１／２）・Ｃ₀Ｖ²・ｎ …（２）と表わされる。

【００４２】一方、例えばカメラのレンズ前面を覆う蓋
が開けられると、ＳＷＩＴＣＨ信号がＨレベルとなる。
ＣＰＵ７０を構成する第２の制御部７０Ｂでは、このＳ
ＷＩＴＣＨ信号がＨレベルに変化したことを受けて、そ
れまでＬレベルに保持していたＤＥＮＡＢＬＥ信号を
Ｈレベルとする。すると消費エネルギー管理部８０を構
成するＮＰＮトランジスタ８１がオン状態となり、した
がってＰＮＰトランジスタ８２もオン状態となってリユ
ーザブル電池５０と負荷９０との間が接続され、リユー
ザブル電池５０から負荷９０に電流が流れる。負荷９０
からは、カメラのシャッターが開閉することにより撮影
が行なわれたことを表すＳＨＵＴＴＥＲ信号とその撮影
の際にストロボが使用されたか否かを表すＳＴＲＯＢＥ
信号が第２の制御部７０Ｂに入力される。第２の制御部
７０Ｂでは、それらの信号を受けて、負荷９０で消費さ
れた電力が求められ、第１の制御部７０Ａに送られる。
第１の制御部７０Ａでは、自らが求めたリユーザブル電
池５０への充電量と、第２の制御部７０Ｂから送られて
きた負荷９０で消費された電力量、即ちリユーザブル電
池５０からの放電量と、プリセットされたリユーザブル
電池５０の容量Ｃとからリユーザブル電池５０の電力の
残量が求められる。

【００４３】この電力の残量から、充電することなしに
あと何ショット撮影を行なうことができるかを見積もる
ことができる。この見積られた情報は、例えば図示しな
い液晶表示パネルに表示される。このカメラの使用者
は、その表示を確認することにより、例えばこれから撮
影しようとするショット数の予定と考え合わせて太陽電
池による充電の必要性の有無を知ることができる。

【００４４】尚、コンデンサ６１の端子電圧ＴＡＮＫ
Ｖが所定の電圧まで達したにもかかわらず、リユーザブ
ル電池５０の残量が５％以下、あるいは９５％以上であ
った場合は、ＳＥＮＡＢＬＥ信号はＬレベルにとどま
り、一方、必要に応じてＳＥＮＳＥ信号がＬレベルを持
続し、これによりコンデンサ６１の端子電圧ＴＡＮＫＶ
の電圧が所定の電圧を維持するようにコンデンサ６１に
蓄積された電力がＰＮＰトランジスタ６４を経由して放
電される。

【００４５】また、リユーザブル電池５０の残量が５％
以下にならないように、リユーザブル電池５０の電力消
費を制限することが好ましい。そして、リユーザブル電
池５０が使用できなくなった場合には、既存の電池を電
池室５２に収納することにより、カメラ４０を継続して
使用することができる。即ち、既存の電池を電池室５２
に収納すると、既存の電池の上端の正電極が接続端子５
２Ａに接続され、下端の負電極が接続端子５２Ｄに接続
され、これにより消費エネルギー管理部８０を介して負
荷９０に電源を供給することができる。尚、既存の電池
には、その側面に電極が設けられていないため、カメラ
４０を充電用カメラケースに収納しても、既存の電池が
充電される危険性がない。

【００４６】図６に示す回路を用い、太陽電池３０を面
積の異なるものに交換し、コンデンサ６１を容量の異な
るものに交換し、さらにＮＰＮトランジスタ６２のオン
／オフのデューティ比を変化させながらリユーザブル電
池５０への充電速度を変化させる実験を行なった。リユ
ーザブル電池５０を順次取り替え、充電後のリユーザブ
ル電池を顕微鏡で目視しながらデンドライトの発生の有
無や程度を確認した。

【００４７】その結果、リユーザブル電池５０の残量が
５〜９５％の範囲にあり、かつ１０ｍＣの充電速度以下
の速度で残量の９５％に達するまで充電したものについ
てはデンドライトの発生は認められず、２０ｍＣの充電
速度で充電した５個のサンプルでは、残量５％にまで放
電した後に充電を行なった１個に問題はない程度ではあ
るがデンドライトの発生が認められた。また残量が０％
近傍となるようにほとんど完全放電したリユーザブル電
池の充電を試みたが充電されなかった。残量が１００％
近傍の、ほとんど完全に充電されているリユーザブル電
池、もしくは未使用のリユーザブル電池については、こ
れに充電を行なうと先ず電解液に溶けたリチウムイオン
が析出され、電解質に溶けたリチウムイオンがなくなる
と電解質自身が分解されることが明らかであり、ここで
は完全充電のリユーザブル電池をさらに充電することは
行なわなかった。

【００４８】ところで、充電用カメラケースは、図２に
示すように電池室１４に収納されたリユーザブル電池５
０を充電する充電回路（図示せず）を有している。この
充電回路は、図５の充電エネルギー管理部６０と同様な
機能を有し、またリユーザブル電池５０との接続端子
は、図５の接続端子５２Ａ、５２Ｂと同様に形成されて
いる。従って、一般の電池の充電はできないようになっ
ている。また、充電用カメラケースにカメラ４０が収納
されている場合には、カメラ側のリユーザブル電池の充
電が優先されるようになっている。

【００４９】また、この充電用カメラケースによって、
残量５％にまで放電したリユーザブル電池を完全に充電
する場合には、充電用カメラケースを窓際に置き、日中
の太陽光が約４時間、太陽電池３０に入射する場合を仮
定すると、７日間で完全充電することができる。さて、
リユーザブル電池の外筒金属には、正極性のものと負極
性のものがあり、正極性のものとしては、例えばアルカ
リマンガンタイプがある。そして、この種のリユーザブ
ル電池の電極構成としては、図８に示すようにリユーザ
ブル電池５１の上端５１Ａを絶縁し、側面に正の電極５
１Ｂを形成し、下端に負の電極５１Ｃを形成するように
する。

【００５０】また、上記リユーザブル電池５１を使用す
るカメラ４０としては、図９に示す端子構成をもったも
のが使用される。尚、図９において、図５と共通する部
分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図９に示すカメラ４０の電池室５４には、４つの接続端
子５４Ａ〜５４Ｄが設けらており、接続端子５４Ａは消
費エネルギー管理部８０に接続され、接続端子５４Ｂは
充電エネルギー管理部６０に接続され、接続端子５４Ｃ
及び５４Ｄは充電エネルギー管理部６０及び消費エネル
ギー管理部８０に接続されている。このような端子構成
により、リユーザブル電池５１と既存の電池の双方を使
用することができ、且つリユーザブル電池５１のみ充電
することができる。

【００５１】尚、上記リユーザブル電池５０又は５１の
側面の電極は、側面の一部に２箇所形成するようにした
が、これに限らず、側面の全周に一定の幅で形成するよ
うにしてもよい。図１０は充電用カメラケースの他の実
施例を示す側面図であり、図１１はその平面図である。

【００５２】これらの図面に示すように、この充電用カ
メラケースは、インスタントカメラ用のケースであり、
図１等に示した充電用カメラケースよりも大きいが、そ
の他の点では図１等に示した充電用カメラケースと同様
に構成されている。即ち、この充電用カメラケースは、
主としてケース本体１１０と、蓋１２０と、６枚の太陽
電池１３１〜１３６とから構成されている。ケース本体
１１０には、インスタントカメラを収納するカメラ室１
１２及びリユーザブル電池等を収納する電池室１１４が
形成されている。また、蓋１２０は、ケース本体１１０
に対して支軸１２２を中心に回動自在に配設され、かつ
ケース本体１１０に対して開放角度が調整自在になって
いる。尚、この蓋１２０に配設される６枚の太陽電池１
３１〜１３６は、それぞれ４０ｍｍ×８０ｍｍの大きさ
の太陽電池である。

【００５３】ケース本体１１０のカメラ室１２及び蓋１
２０の内側には、それぞれパッド１１１Ａ〜１１１Ｇ及
び１２１が配設されている。ケース本体１１０の電池室
１１４にはプリント基板１１６が配設され、このプリン
ト基板１１６と太陽電池１３１〜１３６とは電気的に接
続されている。プリント基板１１６には、電池室１１４
に収納されたリユーザブル電池を充電するための充電回
路等（図示せず）が搭載され、また、太陽電池１３１〜
１３６で発生した電気をインスタントカメラに供給する
ための電源出力端子１１８、１１８が設けられている。

【００５４】この充電用カメラケースは、６枚の太陽電
池１３１〜１３６が配設され、太陽電池の面積が大きい
ため、室内光等でも充電が可能である。尚、図１等に示
した充電用カメラケースにおいて、太陽電池を折り畳み
自在とし、使用時には展開して蓋２０よりも大きな受光
面積を得るようにしてもよい。また、蓋２０内に別の太
陽電池をスライド自在に収納し、使用時に収納されてい
る太陽電池を引き出して蓋２０よりも大きな受光面積を
得るようにしてもよい。

【００５５】更に、リユーザブル電池を電源として使用
するとともに充電する機器は、本実施例のカメラに限ら
ず、他の機器にも適用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るリユー
ザブル電池によれば、特殊な接続端子を有している機器
のみ使用することできるように構成されているため、そ
の機器にエネルギー管理部を設けることにより、リユー
ザブル電池の残量を管理することができる。尚、リユー
ザブル電池はその残量が５〜９５％の範囲であって、２
μＣ〜５ｍＣの時間率電流にて充電する場合に限り、安
全に充電することができる。

【００５７】また、本発明に係るリユーザブル電池の充
電機能を備えた機器によれば、リユーザブル電池と既存
の電池の双方を使用することができる端子構成となって
いるため、リユーザブル電池の残量が少なくなって使用
不能になっても、既存の電池を使用することができる利
点がある。また、リユーザブル電池のみ充電でき、既存
の電池は充電不能な端子構成となっているため、安全性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は充電用カメラケースの一実施例を示す側
面図である。

【図２】図２は図１の平面図である。

【図３】図３は図２に示す電源出力端子の詳細を示す拡
大断面図である。

【図４】図４はリユーザブル電池の一例を示す斜視図で
ある。

【図５】図５は図１の充電用カメラケースに収納される
カメラの要部ブロック図である。

【図６】図６は図５に示す実施例の詳細回路図である。

【図７】図７は図６に示す回路のタイミングチャートで
ある。

【図８】図８はリユーザブル電池の他の例を示す斜視図
である。

【図９】図９は図１の充電用カメラケースに収納される
カメラの要部ブロック図である。

【図１０】図１０は充電用カメラケースの他の実施例を
示す側面図である。

【図１１】図１１は図１０の平面図である。

【符号の説明】

１０、１１０…ケース本体１８、１１８…電源出力端子２０、１２０…蓋３０、１３１〜１３６…太陽電池４０…カメラ５０、５１…リユーザブル電池５０Ａ、５０Ｂ、５１Ｂ、５１Ｃ…電極５２、５４…電池室５２Ａ〜５２Ｄ、５４Ａ〜５４Ｄ…接続端子６０…充電エネルギー管理部７０…中央処理部（ＣＰＵ）８０…消費エネルギー管理部９０…負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上端及び下端にそれぞれ極性の異なる電
極を有する筒状の既存の電池と同一の外径形状を有し、
その側面に電極を形成するとともに、上端及び下端の電
極のうち前記側面の電極と極性が同じ電極を絶縁してな
るリユーザブル電池。
【請求項２】請求項１のリユーザブル電池は、正極活
物質と、軽金属の負極活物質と、非水電解質とからなる
リユーザブル電池。
【請求項３】前記正極活物質は二酸化マンガンであ
り、負極活物質はリチウム又はリチウム合金である請求
項２のリユーザブル電池。
【請求項４】請求項１記載のリユーザブル電池又は既
存の電池が収納される電池室と、前記電池室に収納されたリユーザブル電池又は既存の電
池から電源が供給される負荷と、前記電池室に収納されたリユーザブル電池を充電する充
電手段と、前記電池室に収納される電池の上端及び下端に接続され
る第１及び第２の接続端子と、前記電池室に収納される前記リユーザブル電池の側面の
電極にそれぞれ接続される第３及び第４の接続端子と、前記第１、第２及び第３の接続端子を前記負荷に接続す
る第１の接続回路と、前記第１、第２の接続端子のうち前記第４の接続端子と
極性が異なる接続端子及び前記第４の接続端子を前記充
電手段に接続する第２の接続回路と、を備えたことを特徴とするリユーザブル電池の充電機能
を備えた機器。
【請求項５】前記充電手段は、前記リユーザブル電池
の正極活物質の残量が該正極活物質の容量Ｃの５〜９５
％の範囲内にあるときにのみ、２μＣ〜５ｍＣの時間率
電流にて充電することを特徴とする請求項４のリユーザ
ブル電池の充電機能を備えた機器。
【請求項６】請求項４又は５の機器はカメラであり、
前記充電手段の電源は、カメラケースに配設された太陽
電池であるリユーザブル電池の充電機能を備えた機器。