(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力スイッチ機能および／または温度スイッチ機能を備える本発明に係る密閉式蓄電池を、該電池と寸法外形形状が同じ従来の密閉式蓄電池と識別し、本発明に係る密閉式蓄電池用専用充電器による従来の密閉式蓄電池の誤充電を回避する。【解決手段】表面に突状の正極端子または負極端子を配置し、該突状端子２の周辺部分に電気絶縁性物質３を配置した密閉式蓄電池であって、突状端子２の周辺部分の電池表面に端子を中心としてドーナツ状の導電性帯状領域４を配置する。前記密閉式蓄電池を充電するための専用の充電器は、正負極１対の出力端子と被充電電池の前記導電性帯状領域の存在を検知するための検知機構を備え、前記導電性帯状領域を検知したときにのみ充電用電力を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池内の気体圧力および／または電池温度が、規定値以下のときは充電が可能であり、規定値を超えるときは充電不能となる機能を持たせた密閉式蓄電池で、かつ、正極端子または負極端子を設けた面の端子以外の部分に電気絶縁性物質を配置した密閉式蓄電池であって、前記電気絶縁性物質を配置した部分に導電性領域を設けたことを特徴とする密閉式電池。
【請求項２】
正極端子および負極端子のうち、少なくとも一方の端子が突状端子であり、該突状端子の周辺部分の電池表面に端子を中心としてドーナツ状の導電性帯状領域を配置したことを特徴とする請求項１記載の密閉式蓄電池。
【請求項３】
前記導電性帯状領域が前記密閉式電池の正極または負極端子と電気的に導通状態にあることを特徴とする請求項１記載載の密閉式蓄電池。
【請求項４】
前記密閉式蓄電池を充電するための専用の充電器であって、正負極１対の出力端子と被充電電池の前記導電性帯状領域の存在を検知するための検知機構を備え、前記導電性帯状領域を検知したときにのみ充電用電力を出力することを特徴とする請求項１に記載の密閉式電池の充電器。
【請求項５】
被充電電池を充電器に装着した状態において前記導電性帯状領域に位置する電池の表面に接触する１または２個の導電性帯状領域の存在を検知するための検知用端子を備え、該検知用端子と前記突状端子に接触する充電器の出力端子あるいは、２個の検知用端子間に電気的導通が存在することを検知することによって前記導電性帯状領域が存在することを検知する請求項４記載の密閉式蓄電池の充電器。
【請求項６】
電池の表面温度を検知するための温度検知機能を備え、検知した温度が規定値以下のときにのみ充電用電力を出力することを特徴とする請求項４記載の密閉式蓄電池の充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉式蓄電池とその充電器に関するものであり、特に高率での充電が可能な密閉式蓄電池およびその専用充電器に関するものである。なおここでいう密閉式蓄電池とは物理的に完全に密閉された電池以外の例えば電池の内圧が異常に上昇したときに電池内のガスを外に排出するための安全弁や制御弁式鉛蓄電池のように逆止弁を備えた蓄電池をも対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形のアルカリ蓄電池や制御弁式鉛蓄電池等の密閉式蓄電池は、耐過充電特性に優れ、一般ユーザーにとって使い易い電池であるところから、携帯電話、小型電動工具、小型パーソナルコンピュータ等の携帯用小型電子機器類用の電源、自動車積載用電源および非常用電源として広く利用されている。
【０００３】
アルカリ蓄電池を例にとると、従来のアルカリ蓄電池の場合、容量を使い果たした電池を１００％充電しようとすると少なくとも１時間を要した。充電所要時間を短縮できれば、ユーザーにとって利便性が高くなるので放電容量の向上とともに充電所要時間のさらなる短縮を可能とする高率充電技術（例えば３０分間以内での充電が可能）の開発が求められている。
【０００４】
密閉型蓄電池を高率で充電するために例えば特許文献１にはニッケルカドミウム電池を定電圧充電により超高速で充電する方法が提案されている。しかし、この提案の方法はニッケルカドミウム電池にのみ適用できるものであり、かつサイクル性能など電池特性への影響については触れられていない。従来の密閉式蓄電池を３０分以内で充電が完了するような高率で充電すると、電池の発熱が大きく、電池温度が上昇して電池の特性劣化を招く虞がある。図９（ロ）に示すグラフは円筒形の密閉式蓄電池を１．６５Ｖの定電圧で充電したときの充電電流と電池温度の推移を模式的に示した図である。該充電方法は１５〜３０分間で充電を完了させるという高率充電であるが、このように高率で従来の電池を充電すると図に示すように電池温度が８０℃以上の高温になり電池特性の劣化を招く。
【０００５】
【特許文献１】
特解平２−１０９２７３号公報（ページ４，右上欄８〜１３行目）
【０００６】
高率での充電を可能にするため、特許文献２には密閉式蓄電池に電池の内圧が規定値以下のときにのみ充電を受け入れ（電気回路がＯＮで充電用電流が流れる）、電池の内圧が規定値を超えているときは充電を受け入れない（電気回路がＯＦＦになり充電用電流が流れない）機能（圧力スイッチ機能）を持たせた密閉形電池が提案されている。該該圧力スイッチ機能を有する密閉形電池を前記と同じ１．６５Ｖ定電圧充電を行ったときの充電電流と電池温度の推移を模式的に示したのが図９（イ）である。圧力スイッチ機能を有する密閉式蓄電池を定電圧様式の充電機能を有する充電器で充電した場合には、大きな充電電流が流れて発熱が起きても、充電中の電池の内圧が規定値に達した以降においては、図９（イ）のグラフに示すように充電のＯＮとＯＦＦが交互に繰り返されて電池温度が規定値以上（例えば６０℃）を超えて上昇しないようにすることにより、電池特性に影響が及ばないようにしている。
【０００７】
【特許文献２】
ＷＯ  ０２／３５６１８  Ａ１号公報（ＦＩＧ．２Ａ）
【０００８】
しかし、圧力スイッチ機能および／または温度スイッチ機能を備えない従来の密閉式蓄電池を定電圧様式の充電機能を有する充電器で充電した場合には大きな充電電流が流れて電池内で発熱が起きるために電池の温度が規定値を超えて上昇する。電池の温度が規定値を超えて上昇すると電池を構成する部材の変質を招き、電池特性の低下が速まる。
【０００９】
前記圧力スイッチ機能および／または温度スイッチ機能を備えた密閉式電池と従来の密閉型式蓄電池は、寸法形状において差がない。もし、圧力スイッチ機能および／または温度スイッチ機能を備えない従来の密閉型蓄電池を、定電圧様式による充電機能を備えた充電器で充電すると、前記のように特性劣化が速まるので好ましくない。そこで、前記従来の密閉型電池を誤って定電圧様式の充電機能を有する充電器で充電できないようにする方策が求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、圧力スイッチ機能および／または温度スイッチ機能を備えない従来の密閉型蓄電池を、定電圧様式による充電機能を備えた充電器に装填しても充電器から充電用電力を供給しないことによって充電できないようにしようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る密閉式蓄電池は、寸法外形形状を従来の密閉式蓄電池と同じとすることによって従来の電池との互換性を持たせ、且つ、電池内の気体圧力および／または電池温度が、規定値以下のときは充電が可能であり、規定値を超えるときは充電不能となる機能を持たせた密閉式蓄電池において、正極端子または負極端子を設けた面の端子以外の部分に電気絶縁性物質を配置した密閉式蓄電池であって、前記電気絶縁性物質を配置した部分に導電性領域を設ける。このことによって本発明に係る密閉式電池と従来の同形同寸法の密閉式電池の識別を可能にする。
【００１２】
本発明に係る密閉式蓄電池を充電するための専用充電器は、正負極１対の出力端子と被充電電池の前記導電性領域の存在を検知するための検知機構を備え、前記導電性帯状領域を検知したときにのみ充電用電力を出力する。このことによって本発明に係る密閉式蓄電池と従来の密閉式蓄電池とを識別し、本発明に係る密閉式蓄電池にのみ充電用電力を供給する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（密閉式蓄電池表面への導電性帯状領域の配置）
図１は、本発明に係る円筒形の密閉式蓄電池１の外観を示す斜視図である。図２は、従来の円筒形の密閉式蓄電池２１の外観を示す斜視図である。両者は寸法、外形形状が同じである。ただし、図２に示した従来の密閉式蓄電池２１においては突状端子２２の周辺が全て合成樹脂の成型品等からなる円盤状の絶縁性物質により覆われ電気絶縁性領域２３であるのに対して、図１に示した本発明に係る密閉式蓄電池は、突状端子２の周辺部分に突状端子２を中心として、ドーナツ状に帯状の導電性領域４を配置し、その外側に電気絶縁性領域３を配置している点において相違している。ちなみに、図１の５および図２の２４は、金属製電槽の外面を覆う合成樹脂製チューブである。前記凸状端子２は、円筒型電池の正極の端子として広く採用されている端子である。
【００１４】
図３は、本発明に係る円筒形の密閉式蓄電池３１の突状端子３２を含む上部封口部分の断面構造を示す模式図である。また、図４は、従来の円筒形の密閉式蓄電池４１の突状端子４２を含む上部封口部分の断面構造を示す模式図である。図４に示した従来の密閉式電池４１の場合には、前記のように突状端子４２の周辺が全て合成樹脂の成型品からなる円盤状の絶縁性物質４３により覆われているのに対して、図３に示した本発明に係る円筒形の密閉式蓄電池３１の場合には前記絶縁性の円盤状の絶縁性物質３３の表面にドーナツ形の導電性領域３４が配置されている。ちなみに、図３の３６および図４の４５は、金属製電槽、図３の３７および図４の４６は、合成樹脂成形体からなるガスケット、図３の３５および図４の４４は、金属製電槽の外面を覆う合成樹脂製チューブである。
【００１５】
前記帯状の導電性領域（図１の４、図３の３４）を構成する部材の材質は、特に限定されるものではないが、電池の外面に位置するので、耐食性に優れ且つ、機械的強度に優れていることが好ましい。また、後記充電器に設けた導電性領域検知用端子と接触させたときに、検知用端子との間で良好な電気的導通を確保する必要があるので、接触抵抗が小さいことが好ましい。導電性領域を構成する部材の好適な材質としては、アルミニウムやニッケル、ニッケルメッキを施した鉄または銅等が挙げられる。
【００１６】
前記帯状の導電性領域の配置方法は、特に限定されるものではないが、前記突状端子の周辺に配置した絶縁性物質の表面に例えばドーナツ状に打ち抜いた厚さ２０〜１００μｍのニッケル箔（導電性領域を構成するための部材）を貼付することによって配置することができる。あるいは、ドーナツ状に打ち抜いた厚さ０．１〜０．３ｍｍのニッケル条を前記突状端子の周辺に配置した絶縁性物質の表面に埋め込んでもよい。
【００１７】
本発明に係る密閉形蓄電池においては、図３に示すように、導電性領域３４が前記突状端子３２の側壁にコンタクトし電気的に導通状態にあることが好ましい。コンタクトさせる方法は特に限定されるものではない。例えばドーナツ状導電性帯状領域３４の突状端子に嵌合させ、突状端子の側壁と導電性帯状領域の内壁を物理的に接触させてもよい。また、図３に示したように導電性帯状領域３４の内側部分に突状端子の側壁に沿った立ち上がり部分を設け、該立ち上がり部分を溶接により突状端子３２の側壁に接合させてもよい。
【００１８】
（専用充電器）
（充電用の出力）
本発明に係る密閉式蓄電池用専用充電器は、被充電電池を３０分間以内好ましくは２０分間以内で充電できるものである。出力の様式は特に限定されず、定電圧、定電流、定電力のいずれでもよい。ただし、完全放電状態にある電池を３０分間以内に１００％充電するに足る大きさの出力が要求される。
【００１９】
（充電器の導電性領域検知機構）
図６は、本発明に係る密閉式蓄電池の専用充電器６１の実施形態を示す図である。該充電器は突状端子に接続する凹部形端子６２とその対極６３とからなる一対の出力用端子以外に前記導電性帯状領域の存在の有無を検知するための検知用端子６４を備える。被充電電池を該充電器に装着した状態において、前記検知用端子６４は、前記密閉式電池に配置した導電性帯状領域に接触する。前記図３に示した電池３１のように、被充電電池の導電性帯状領域３４と突状端子３２が電気的に導通している場合には、該充電器は前記凹部形出力端子と検知用端子間に電気的導通があることを検知して、出力する。前記凹部形出力端子と検知用端子間に電気的導通が無い場合には出力しない。
【００２０】
図７は、本発明に係る密閉式蓄電池の別の実施形態に係る専用充電器７２の構成を示す図である。該充電器７２は、凹部形端子７２を中心にして対象の位置に２つの検知用端子７４を備える。被充電電池を該充電器に装着した状態において、前記２つの検知用端子７４は、同時に前記導電性帯状領域に接触する。図５に示した電池５１のように被充電電池の導電性帯状領域５４と突状端子５２が電気的に導通していなくても、前記２つの検知用端子間に電気的導通があると、本発明に係る密閉形蓄電池であることを識別して出力する。前記２つの検知用端子間に電気的導通が無い場合には本発明に係る充電器が対象とする蓄電池ではないと識別して出力しない。
【００２１】
（本発明に係る密閉式蓄電池の圧力スイッチ・温度スイッチの機構の例）
図８は、本発明の１実施形態に係る密閉式蓄電池８１の上部の断面図である。図８において外側に安全弁９３を備え、突状端子を接合した金属性蓋８９の内壁面に圧力スイッチ８２が取り付けられている。該圧力スイッチ８２は、金属製カバー８３、金属製薄板８５、金属製剛性板８６、金属製薄板８５と金属製剛性板８６とによって囲まれた空間を気密にし、かつ金属製薄板８５および金属製剛性板８６とカバー８３を絶縁するためのガスケット８７および金属製薄板８５と金属製剛性板８６によって囲まれた空間に封入されたスプリング８８からなる。前記カバー８３の周縁部分を蓋８９の内面に接合し、かつカバー８３に透孔８４を設け気体が自由に通れるようにしてある。
【００２２】
通常の状態｛電池内の気体圧力（電池の内圧）が高まっていない状態｝においては、前記金属製薄板８５は、前記蓋８９と接触しており電気的な導通状態にある。電池の内圧が高まると、該気体がスプリング８８の弾性に抗して金属製薄板８５を押し下げ、電池の内圧が規定値を超えたときに金属製薄板８５と蓋８９が離れるために電気的な導通が絶たれる。電池の内圧が低下するとスプリング８８の弾性により金属製薄板８５が押し上げられ、再び金属製薄板８５と蓋８９が接触して両者の間の電気的導通が回復する。このような機構を持たせることによって、充電中に電池内の気体圧力が高まったときに充電をＯＦＦにし、電池内の気体圧力が低下したときに充電をＯＮにする機能（以下圧力スイッチ機能と記述する）を持たせる。
【００２３】
図８に示した例は、前記圧力スイッチの他に温度スイッチが配置されている。図の９０は、一方の電極（例えば正極）の集電端子９１に接合したバイメタル製のリード板である。該リード板９０は、通常の状態（電池温度が上昇していない状態）では前記圧力スイッチ８２の金属製剛性板８６と接触しており両者の間に電気的な導通が保たれている。温度が上昇するとリード板１４は図の下方方向に変形し、温度が規定値を上回ったときに、リード板９０と金属製剛性板８６が離れ、両者の間の電気的な導通が絶たれる。温度が低下するとリード板１４の形状が元の戻るため、両者の間の電気的な導通が回復する。このような機構を持たせることによって、充電中に電池温度が高まったときに充電をＯＦＦにし、電池温度が低下したときに充電をＯＮにする機能（以下温度スイッチ機能と記述する）を持たせる。
【００２４】
前記電池の内圧および電池温度の規定値は電池の種類、機種に応じて設定する。アルカリ蓄電池や鉛蓄電池においては電池の内圧の規定値を０．５〜３ＭＰａ、電池温度の規定値を５０〜８０℃に設定するのが好ましい。
【００２５】
前記図８に示したように、本発明に係る密閉式蓄電池においては、圧力スイッチ機能と温度スイッチ機能の両方を具備させることができる。しかし、本発明においては、必ずしも圧力スイッチ機能と温度スイッチ機能の両方を具備する必要はない。どちらか、一方の機能を備えておればよい。
【００２６】
温度スイッチ機能は、必ずしも電池に備えつける必要はない。電池の外部に温度検知を配し、電池の表面温度を検知して電池に接続する充電回路をＯＮ、ＯＦＦして充電を制御することも可能である。この場合、例えば被充電電池を充電器に装着したときに充電器に取り付けた温度センサーが電池の側壁に接触するように温度センサーを配置し、充電のＯＮ、ＯＦＦ機能も同時に充電器に付与する。このように電池温度検知機能および充電のＯＮ、ＯＦＦによる充電の制御機能を充電器に備え付ける（図示せず）ことが簡便であり、好ましい。
【００２７】
（本発明に係る密閉形電池の別の実施携帯）
また、図１０に本発明に係る密閉形電池の別の実施形態を示す。該実施形態に係る密閉式電池１０１は、突状端子１０２を中心として突状端子１０２の周辺部分に絶縁性物質１０３で被覆されない部分を設け、突状端子１０２と一体になったキャップの一部を露出させることによってもドーナツ状導電性帯状領域１０４を形成することができる。
【００２８】
図１１に示した本発明に係る別の実施形態に係る電池１１１は、前記のように凸状端子ではなく平面状端子１１２を配置した面に導電性領域１１４を配置した例である。図１１に示した平面状の端子は、円筒型電池の底面に設けた負極端子としてよく見受けられる端子形状である。図１１で１１５は金属製電槽、１１６は電池の側面を被覆する合成樹脂性のチューブである。電槽の底面に絶縁板が配置され、該絶縁板は前記合成樹脂性チューブによる係り止めによって電槽の底面に固定されている。また、前記絶縁板の中心部分に透孔を設けて負極端子１１２を形成する。本発明に係る電池においては前記負極端子を形成するための透孔以外に、前記絶縁板に少なくとも１箇所透孔を設けて導電性領域１１４を形成する。該電池を充電するための充電器には、前記図６に示した充電器において、正極の出力端子６２の側ではなく、負極の出力端子６３の側に前記導電性領域を検知するための検知用端子を配置し、被充電電池を充電器に装着して、検知よう端子が前記電池の底面に設けた導電性領域１１４にコンタクトすることによって、充電器の負極の出力端子と検知用端子の間の電気的道通を検知した場合にのみ充電用の電力を出力し、電気的道通が検知されない場合には出力しないようにする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の請求項１、請求項２および請求項３によれば、寸法、外形が同じである本発明に係る密閉型電池と従来の密閉式蓄電池を容易に識別することができる。
【００３０】
本発明の請求項４および請求項５によれば、充電器が本発明に係る密閉型電池と従来の密閉型蓄電池を識別することによって、従来の密閉式蓄電池の誤充電を避けることができる。
【００３１】
本発明の請求項６によれば密閉形蓄電池を高率で且つ電池性能に悪影響を及ぼすことなく充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る密閉式電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、従来の密閉式電池の外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係る密閉式電池の突状端子および上部封口部分の構造を示す模式図である。
【図４】図４は、従来の密閉式電池の突状端子および上部封口部分の構造を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明に係る密閉式電池の突状端子および上部封口部分の構造を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明に係る充電器の外観を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る充電器の外観を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の１実施形態に係る密閉式蓄電池の圧力スイッチ機構および温度スイッチ機構を説明するための模式図である。
【図９】図９（イ）は、本発明に係る密閉式蓄電池を定電圧充電したときの充電電流および電池温度の経時変化を模式的に示したグラフである。図９（ロ）は、従来の密閉式蓄電池を定電圧充電したときの充電電流および電池温度の経時変化を模式的に示したグラフである。
【図１０】図１０は、本発明に係る密閉式電池の突状端子および上部封口部分の構造を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る密閉式電池底面の平面状端子部分の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
２、３２、５２、１０２            突状端子
４、３４、５４、１０４、１１４    導電性領域
３、３３、５３、１０３、１１３    絶縁材
６４、７４                        検知用端子
１１２                            平面状端子
【図１】
2004235044.tif 000003
【図２】
2004235044.tif 000004
【図３】
2004235044.tif 000005
【図４】
2004235044.tif 000006
【図５】
2004235044.tif 000007
【図６】
2004235044.tif 000008
【図７】
2004235044.tif 000009
【図８】
2004235044.tif 000010
【図９】
2004235044.tif 000011
【図１０】
2004235044.tif 000012
【図１１】
2004235044.tif 000013