(57)【要約】【課題】低コスト性、安全性および携帯性にすぐれ、乾電池の容量および起電力を効率良く利用しながら、携帯電話機のＬｉイオン電池を確実に充電することを可能にした携帯電話機用乾電池式充電器を提供する。【解決手段】携帯電話機５０の内蔵二次電池５１に充電供給する携帯電話機用乾電池式充電器４０において、充電電源として、二酸化マンガンを主成分とする正極作用物質を用いるとともに、上記作用物質の副成分としてオキシ水酸化ニッケルを含有させることにより、開路電圧を１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満とした乾電池１０を使用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾電池を保持する電池ケース部と、携帯電話機の充電端子部に接続する着脱可能なコネクタ部を有し、上記乾電池から取り出される電力を、上記コネクタ部を介して上記携帯電話機の内蔵二次電池に供給する携帯電話機用乾電池式充電器において、上記乾電池は、二酸化マンガンを主成分とする正極作用物質を用いるとともに、上記作用物質の副成分としてオキシ水酸化ニッケルを含有させることにより、上記乾電池の２０℃における開路電圧を１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満としたことを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【請求項２】
請求項１において、上記乾電池が単４型であり、２０℃で０．５Ｗ定電力放電における起電力が１．１Ｖまでに到達する時間が４４分以上６５分未満の放電性能を有することを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【請求項３】
請求項１または２において、上記乾電池は、正極合剤中のオキシ水酸化ニッケルの割合が５重量％以上５０重量％未満のアルカリ乾電池であることを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【請求項４】
請求項１、２または３において、上記電池ケース部が複数本のアルカリ乾電池を直列接続状態で保持するように構成され、この直列接続電圧で上記携帯電話機の内蔵二次電池の充電を行わせるようにしたことを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【請求項５】
請求項４において、上記電池ケース部が４本の単４型乾電池を直列接続状態で保持するように構成されていることを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、上記オキシ水酸化ニッケルがコバルトと亜鉛を含有することを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電電源としてアルカリ乾電池を用いた携帯電話機用乾電池式充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機（携帯情報端末）には充電可能な二次電池が内蔵されている。この二次電池としては一般に、小型で高容量のＬｉイオン電池が使用されている。
【０００３】
近年、携帯電話機は、表示部のカラー液晶化、電子メール通信、カメラ機能など、搭載される機能が多くなっている。これらの機能は機種の世代交代ごとに多様化および高度化されているが、これにともなって、携帯電話機内での電力消費も増大している。この増大する電力消費に対応して、内蔵Ｌｉイオン電池の容量も大きくなっている。
【０００４】
携帯電話機には内蔵のＬｉイオン電池を充電するために専用の充電器が別体の形で付属している。この専用充電器は一般家庭に配電されている商用電源（ＡＣ１００Ｖ）のコンセント（ＡＣコンセント）を用いて携帯電話機の内蔵Ｌｉイオン電池を充電する。携帯電話機は、カメラ等の搭載機能の拡大および電子メール通信等の使用態様の多様化などにより電池の消費率が高く、大容量のＬｉイオン電池を内蔵していても頻繁な充電を必要とする。
【０００５】
この充電を行うために、携帯電話機には必ず専用の充電器が付属するのであるが、この専用充電器はＡＣコンセント（固定配電設備）のあるところでないと使えない。一方、携帯電話機は、その機能上の特質として、ＡＣコンセントが使えない屋外（フィールド）で使用される場合が圧倒的に多い。このため、充電の必要（電池切れ）もＡＣコンセントが使えない場所で発生することが多い。
【０００６】
そこで、最近は、充電用電源として乾電池を用いた携帯電話機用乾電池式充電器が提供されるようになった（特許文献１）。この充電器は、乾電池を保持する電池ケース部と、携帯電話機の充電端子部に接続する着脱可能なコネクタ部を有し、上記乾電池から取り出される電力を、上記コネクタ部を介して携帯電話機の内蔵二次電池（Ｌｉイオン電池）に充電供給するように構成されている。
【０００７】
この乾電池式充電器では、緊急用充電用電源として、コスト性と放電容量の見地からアルカリマンガン乾電池が使用されている。この場合、充電に必要な電圧を得るためには、少なくとも４本の乾電池を直列接続する必要があるが、充電器の方は携帯に便利なように小型化する必要がある。このため、市場に出回っているものは、単４型アルカリマンガン乾電池を４本使用する形式のものが多い。
【特許文献１】特開２００３−２１９５６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、最近の携帯電話機（携帯情報機器）に内蔵されているＬｉイオン電池は、機能の拡大および高度化にともなって大容量化しており、単４型アルカリマンガン電池を４本直列で使用しても、フル充電はもちろん、当座の使用に間に合わせるための応急的な充電さえもできない場合が多くなってきた。
【０００９】
たとえば、２時間充電を行っても充電中（充電未完了）の表示が消えず、充電を行った後の使用時間が短い、短時間の充電では通話時間が短く、通話中に電源が切れてしまう、といった問題が生じるようになった。
【００１０】
上記問題の対策としては、容量の大きな単３型乾電池の使用が考えられる。実際、単３型アルカリマンガン乾電池を４本直列にして使用する充電器も提供されているが、単４型を使用したものに比べて、大きさと重さが大幅に増すため、携帯性に劣るという問題があった。さらに、本発明者らの知得によれば、単３型アルカリマンガン電池を使用した場合でも、充電不足の問題は解消されないことが判明した。
【００１１】
すなわち、充電では、充電側の電源電圧が被充電側電池の起電力に対して一定以上高いことと供給される電流が大きいことが必要となる。充電側の電源電圧電流が低いと、充電に長時間を要する。また、充電側の電流値がある一定値より低いと携帯電話機側の制御により、充電を終了してしまう。つまり、携帯電話機充電器には、電圧が大きく、多くの電流を流すことが可能な電池、定電力放電にすぐれた電池が必要とされる。
【００１２】
最近の携帯電話機に内蔵されている大容量のＬｉイオン電池においては、アルカリマンガン電池を４本直列にしただけでは、十分な充電電圧、電流を確保できなくなってきた。この場合、単４型よりも大容量の単３型を使っても、充電不足の解決にはならない。
【００１３】
上記問題の対策としては、（１）電池の直列使用本数を増やす、（２）００６Ｐ型のような積層型高電圧電池を使用する、（３）ＤＣ−ＤＣインバータで昇圧する、といったことが考えられる。しかし、（１）はコスト性と携帯性を損ない、（２）は電池容量が少なすぎ、（３）は昇圧のための損失により電池容量の利用効率が低下する、という問題がそれぞれ生じる。
【００１４】
ここで、本発明者は、本発明に先立ち、正極作用物質の主成分として二酸化マンガンを用いたアルカリマンガン乾電池の代わりに、正極作用物質の主成分としてオキシ水酸化ニッケルを用いたニッケル乾電池の使用を検討した。
【００１５】
アルカリマンガン乾電池の開路電圧は１．６３０Ｖ〜１．６７０Ｖ程度であるが、ニッケル乾電池のそれは、１．７２３Ｖ〜１．７３４Ｖと高い。したがって、このニッケル乾電池を４本直列接続すれば、上記Ｌｉイオン電池の充電に十分な電圧を得ることができる。また、オキシ水酸化ニッケルは、高出力のため、アルカリマンガン電池より高負荷放電特性にすぐれており、大きな電流を取り出すことができる。
【００１６】
しかし、このニッケル乾電池は、正極作用物質の主成分としてオキシ水酸化ニッケルを多量に用いるため、高価でコスト性に劣ると言う問題があった。また、高出力のため、放電中に電池が発熱し、充電器が熱くなってしまい、この結果、コストと安全性が悪いという問題が生じる。
【００１７】
本発明は以上のような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低コスト性、安全性および携帯性にすぐれ、乾電池の容量および起電力を効率良く利用しながら、携帯電話機のＬｉイオン電池を確実に充電することを可能にした携帯電話機用乾電池式充電器を提供することにある。
【００１８】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は次の解決手段を提供する。  
（１）乾電池を保持する電池ケース部と、携帯電話機の充電端子部に接続する着脱可能なコネクタ部を有し、上記乾電池から取り出される電力を、上記コネクタ部を介して上記携帯電話機の内蔵二次電池に供給する携帯電話機用乾電池式充電器において、上記乾電池は、二酸化マンガンを主成分とする正極作用物質を用いるとともに、上記作用物質の副成分としてオキシ水酸化ニッケルを含有させることにより、上記乾電池の２０℃における開路電圧を１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満としたことを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【００２０】
上記手段（１）の実施形態としては次のような手段が適している。  
（２）上記手段（１）において、上記乾電池が単４型であり、２０℃で０．５Ｗ定電力放電における起電力が１．１Ｖまでに到達する時間が４４分以上６５分未満の放電性能を有することを特徴とする携帯電話機用乾電池式充電器。
【００２１】
（３）上記手段（１）または（２）において、上記乾電池は、正極合剤中のオキシ水酸化ニッケルの割合が５重量％以上５０重量％未満のアルカリ乾電池である。
【００２２】
（４）上記手段（１）、（２）または（３）において、上記電池ケース部が複数本のアルカリ乾電池を直列接続状態で保持するように構成され、この直列接続電圧で上記携帯電話機の内蔵二次電池の充電を行わせる。
【００２３】
（５）上記手段（３）において、上記電池ケース部が４本の単４型乾電池を直列接続状態で保持するように構成されている。
【００２４】
（６）上記手段（１）〜（６）のいずれかにおいて、上記オキシ水酸化ニッケルがコバルトと亜鉛を含有する。
【発明の効果】
【００２５】
低コスト性、安全性および携帯性にすぐれ、乾電池の容量および起電力を効率良く利用しながら、携帯電話機のＬｉイオン電池を確実に充電することを可能にした携帯電話機用乾電池式充電器を得ることができる。  
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明に係る携帯電話機用乾電池式充電器４０の外観を示し、また、図２はその内部回路を示す。同図に示す乾電池式充電器４０は、電池ケース部４１、充電回路部４２、コネクタ部４３などにより構成される。
【００２７】
電池ケース部４１は、４本の単４型乾電池を直列接続状態で収納・保持するように構成されている。コネクタ部４３は、携帯電話機（携帯情報機器）５０の充電端子部に着脱可能に接続する。
【００２８】
電池ケース部４１に保持されている乾電池１０から取り出される充電電流Ｉｃは、コネクタ部４３を介して上記携帯電話機５０の内蔵二次電池（Ｌｉイオン電池）５１に充電供給される。充電回路部４２は、その電池ケース部４１とコネクタ部４３の間に介在し、０．５Ｗ定電力放電により内蔵二次電池５１への充電を行わせる。
【００２９】
Ｖ１は充電側電池電圧であって、乾電池１０の４本直列接続電圧である。Ｖ２は被充電側電池電圧であって、携帯電話機５０内のＬｉイオン電池５１の起電力である。充電回路部４２による充電動作は両電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ１＞Ｖ２）によって行われる。
【００３０】
図３は上記乾電池１０の構成を断面図で示す。同図に示す乾電池１０は、有底円筒状の金属製正極缶１１内に円筒コア状の正極合剤１６が圧入状態で挿入されている。この正極合剤１６の内側にセパレータ１７が配置され、さらにその内側にゲル状亜鉛からなる負極合剤１８が充填されている。負極合剤１８中には負極集電子２３が挿入されている。
【００３１】
正極缶１１は正極集電子と正極端子を兼ねる。この正極缶１１の開口部は、負極端子板２１と電気絶縁性の樹脂製ガスケット２５とより閉塞・封止されている。負極端子板２１の内側面（電池内部側面）には負極集電子２３の基端が溶接固定されている。
【００３２】
ここで、正極合剤１６は、二酸化マンガンを主成分とする正極作用物質を用いるとともに、その正極作用物質の副成分としてオキシ水酸化ニッケルを含有している。このオキシ水酸化ニッケルは副成分であって、乾電池１０の２０℃で０．５Ｗ定電力放電における電圧が１．１Ｖまでに到達する時間が４４分以上６５分未満の放電性能を有し、開路電圧が１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満となるように含有させられている。
【００３３】
正極合剤にオキシ水酸化ニッケルを含有しないアルカリマンガン乾電池の開路電圧は約１．６３０Ｖであるが、この開路電圧を１．６８０Ｖ以上にすることにより、Ｌｉイオン電池５１への充電を円滑に行わせることができる。ここで、開路電圧を１．６８０Ｖ以上にするためには、正極合剤１６中の二酸化マンガンに対するオキシ水酸化ニッケルの割合を５重量％以上にするとよいことが判明した。
【００３４】
図４は被充電電池を充電中の充電側電池電圧の推移を示す。まず、オキシ水酸化ニッケルの割合が５重量％未満のニッケル乾電池では、同図の（ｂ）に示すように、被充電電池（Ｌｉイオン電池）の電圧Ｖ２に対する差（Ｖ１−Ｖ２）が小さく、電流値ｉが小さいために、充電有効時間が短く、放電容量をまだ多く残した状態で充電が停止してしまう。充電が有効に行われるためには、上述したように、充電側電池電圧Ｖ１と被充電側電池電圧Ｖ２の間に一定以上の電圧差ｄＶと電流値を必要とするが、その電圧差ｄＶと手電流値が充電側電池の放電途中で確保できなくなってしまう。つまり、充電側電池に放電容量を多く残したまま充電が停止して、充電不足と電池容量の残存無駄が生じる。
【００３５】
一方、開路電圧が１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満となるようにオキシ水酸化ニッケルを含有させられたニッケル乾電池では、同図の（ａ）に示すように、充電時間（放電時間）に対する電池電圧Ｖ１の変化（低下）は緩やかで電圧安定性が良好であるというアルカリマンガン乾電池の放電特性をほぼ維持しながら、電池電圧Ｖ１と電流値が高くなる。この結果、充電側電池電圧Ｖ１と被充電側電池電圧Ｖ２の間に一定以上の電圧差ｄＶと電流値を維持できる時間が大幅に延長される。これにより、充電側電池の容量を高効率に引き出して被充電側電池の充電量を増すことができる。
【００３６】
上記開路電圧はオキシ水酸化ニッケルの含有割合を増やすに従って増大する。オキシ水酸化ニッケルの割合を増やして開路電圧を１．７２３Ｖ以上にすると、その放電特性は、表１に示すように、ＮｉＯＯＨの比率が高くなると、０．５Ｗ定電力放電特性も向上し、携帯電話機に充電される量も増加する。これは、ＮｉＯＯＨが高出力のためであるが、この電池を用いると放電中に電池が発熱し、充電器が熱くなり、安全性に問題のあることが判明した。
【００３７】
開路電圧が１．６８０Ｖ以上１．７２３Ｖ未満となるようにするためには、正極作用物質に対するオキシ水酸化ニッケルの割合を５重量％以上５０重量％未満とすればよいことが判明した。このオキシ水酸化ニッケルにはコバルトと亜鉛を含有させてよい。
【実施例】
【００３８】
携帯電話機用乾電池式充電器の乾電池として、表１に示すように、正極作用物質に対するオキシ水酸化ニッケルの含有割合（重量％）が異なる８種類の単４型アルカリ乾電池（Ｎｏ．１〜８）を試作した。オキシ水酸化ニッケルにはコバルトと亜鉛を含むものを使用した。
【００３９】
各試作乾電池（Ｎｏ．１〜８）ではそれぞれ、正極合剤の全体量に対し、導電剤としてのグラファイト５重量％、バインダー０．２重量％、４０％ＫＯＨ水溶液４．８重量％を正極作用物質と混合した。これをローラコンパクタにて圧延し、シート状にした後、解砕、篩い分けを行った。これを、金型を用いて円筒コア状に成形した。これを正極缶に圧入嵌入し、セパレータ、電解液を入れ、ゲル状の負極亜鉛をセパレータ内に注入し、ガスケットを介して負極端子板をかぶせた後、正極缶開口部を機械的にかしめて封口を行った。
【００４０】
各試作電池（Ｎｏ．１〜８）の開路電圧、０．５Ｗ定電力放電を行ったときに電池電圧が１．１Ｖになるまでの時間、第３世代の携帯電話機（ＦＯＭＡ）に対して２時間３０分の充電おこなったときの充電量（ｍＡｈ）、同じく３０分の充電おこなったときの充電量（ｍＡｈ）をそれぞれ調べた。その結果を表１に示す。この場合、充電は乾電池４本を直列接続して行ったが、表１の電池１本当りのデータを示す。
【００４１】
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【００４２】
表１に示すように、オキシ水酸化ニッケルの割合を５重量％以上とすれば、開路電圧を１．６８０Ｖ以上とすることができる。また、オキシ水酸化ニッケルの割合を５０重量％未満とすれば、開路電圧を１．７２３Ｖ未満とすることができる。オキシ水酸化ニッケルの割合を５０％以上とした場合、開路電圧は高くなり、放電性能もすぐれているが、安全性に問題がある。
【００４３】
このように、正極作用物質に対するオキシ水酸化ニッケルの割合を５重量％以上５０重量％未満としたニッケル乾電池を用いることにより、低コスト性、安全性および携帯性にすぐれ、乾電池の容量および起電力を効率良く利用しながら、携帯電話機のＬｉイオン電池を確実に充電することを可能にした携帯電話機用乾電池式充電器を構成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
低コスト性、安全性および携帯性にすぐれ、乾電池の容量および起電力を効率良く利用しながら、携帯電話機のＬｉイオン電池を確実に充電することを可能にした携帯電話機用乾電池式充電器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態である携帯電話機用乾電池式充電器の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示した携帯電話機用乾電池式充電器の内部回路を示す図である。
【図３】本発明で使用する乾電池の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明で使用する乾電池の充電中における電圧推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  乾電池
１１  正極缶
１６  正極合剤
１７  セパレータ
１８  負極合剤
２３  負極集電子
２１  負極端子板
２５  ガスケット
４０  携帯電話機用乾電池式充電器
４１  電池ケース部
４２  充電回路部
４３  コネクタ部
５０  携帯電話機（携帯情報機器）
５１  内蔵二次電池（Ｌｉイオン電池）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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