(57)【要約】【課題】より長時間使用することができる携帯電話を提供すること。【解決手段】二次電池１２０と一次電池１１０とが組み合わされて配置される電池部１３０と、筐体部１５０とを備え、一次電池１１０は、負極となる金属部１０と、金属部１０を収納する本体部５０とを含み、かつ、本体部５０から金属部１０を取り出し可能な構造を有する金属−空気電池１１０であり、本体部５０には、空気孔３０が設けられており、筐体部１５０のうち空気孔３０の周辺には、空気孔３０へ空気を導入するための開口部１６０が形成されている携帯電話１００である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池が配置される電池部と、筐体部とを備えた携帯電話であって、
前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、
前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、
前記本体部には、空気孔が設けられており、
前記筐体部のうち前記空気孔の周辺には、前記空気孔へ空気を導入するための開口部が形成されている携帯電話。
【請求項２】
前記開口部は、前記筐体部のうち、実質的にユーザーが手で覆わない部位に形成されている請求項１に記載の携帯電話。
【請求項３】
電池が配置される電池部と、筐体部と、前記筐体部を振動させるバイブレータとを備えた携帯電話であって、
前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、かつ、
前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、
前記本体部には、空気孔が設けられており、
前記空気孔の近傍に、前記バイブレータが配置されている携帯電話。
【請求項４】
電池が配置される電池部と、二つ折りに開閉可能な筐体部とを備えた携帯電話であって、
前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、かつ、
前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、
前記本体部には、空気孔が設けられており、
前記筐体部は、二つ折りの開閉動作を行った場合に、その角運動量によって空気を取り込むことが可能な部位に開口部を有している携帯電話。
【請求項５】
前記筐体部は、画像表示部が形成される第１部位と、入力ボタンが配置される第２部位と、前記第１部位と前記第２部位とを連結する連結部位とを含んでおり、
前記第１部位または前記第２部位のうち、前記連結部位と反対側に位置する先端部の周辺部位に前記開口部が形成されており、
前記周辺部位は、前記連結部位と前記先端部との中央位置よりも前記先端部側に位置している請求項４に記載の携帯電話。
【請求項６】
前記金属−空気電池は、亜鉛−空気電池であり、
前記金属部は、多孔性亜鉛から構成されている請求項１から５の何れかに記載の携帯電話。
【請求項７】
前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である請求項１から６の何れかに記載の携帯電話。
【請求項８】
前記金属−空気電池の前記金属部には、前記金属部を取り出すときの取っ手となる把持部が設けられている請求項１から７の何れかに記載の携帯電話。
【請求項９】
電池が配置される電池部と、筐体部とを備えた携帯用電子機器であって、
前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、
前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、
前記本体部には、空気孔が設けられており、
前記携帯用電子機器の前記筐体部には、前記空気孔へ空気を導入するための開口部が形成されている携帯用電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話および携帯用電子機器に関し、特に、金属−空気電池を用いる携帯電話に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及にともなって、携帯電話の種々の能力ないし特性の向上が求められている。最近における携帯電話の多機能化（例えば、フルカラー表示、電子メール送受信能力、写真撮影・保存能力および写真送信能力など）は目覚ましいものがあるが、そのような機能だけでなく、携帯電話をできるだけ長時間使用したいというニーズもあると予想される。
【０００３】
確かに、今日普及している携帯電話のほとんどは、何度も充電することが可能な二次電池を使用するものであり、頻繁に充電を行えば、特に問題なく携帯電話を長時間使用することも可能であるため、そのニーズは満たされていると言えるかもしれない。しかし、頻繁に充電を行うことの煩雑さ、長期旅行等による充電の機会が少ない場合の対応、長時間の電話や写真撮影等によって電力を多く消費する場合のことを考慮すると、一回の充電で、より長時間使用できる携帯電話が登場すれば、その特徴だけで、魅力ある携帯電話になるものと思われる。
【０００４】
携帯電話に使用される電池の容積を大きくして、一回の充電で、携帯電話の使用時間を長くしようとする手法自体は可能であるものの、携帯電話では、二次電池を搭載する部位の大きさは制限されており、それゆえ、その手法を採用することは難しい。
【０００５】
また、携帯電話では、限られた筐体内の空間に多数の部品を配置しているため、レイアウトに常に余裕がない構造となっている。その中で、二次電池が占める割合は、携帯電話内でもかなり大きなものであり、それゆえに、二次電池が占める空間をもっと多く確保して、携帯電話の使用時間を長くするという手法は現実的ではない。
【０００６】
そのような中、本願発明者は、携帯電話の使用時間を長くできる別の新しい手法を模索していたところ、二次電池と一次電池とを組み合わせるというアイデアを思い付き、さらに、そのアイデアの実用性について熟考を重ねた。
【０００７】
なお、一次電池と二次電池とを並列に接続して組電池としたものとしては、特許文献１を挙げることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−７８４６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、携帯用電子機器に組電池回路を使用した構成を開示しており、そして、その組電池回路の一次電池として亜鉛−空気電池、二次電池としてニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を用いた組み合わせ例が、最適な組電池として記載されている。より詳細には、亜鉛−空気電池を６セル、Ｎｉ−Ｃｄ電池を５セルつなげた放電特性を示す例も開示されている。また、当該文献においては、二次電池として、Ｎｉ−Ｃｄ電池以外のリチウム電池は、急速充電性に劣る等の点の記載もある。
【００１０】
この特許文献１の開示をみると、Ｎｉ−Ｃｄ電池の積極的使用およびその他の点を考慮すると、ノートパソコン（ブック型パソコン）のような比較的寸法が大きい携帯用電子機器のことが主に念頭におかれていると思われる。ノートパソコン内で許容できる電池スペースと、携帯電話内で許容できる電池スペースとでは大きくレベルが異なり、今日の携帯電話においてＮｉ−Ｃｄ電池を使用することは設計上かなり難しい。
【００１１】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、より長時間使用することができる携帯電話または携帯用電子機器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の携帯電話は、電池が配置される電池部と、筐体部とを備えた携帯電話であり、前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、前記本体部には、空気孔が設けられており、前記筐体部のうち前記空気孔の周辺には、前記空気孔へ空気を導入するための開口部が形成されている。
【００１３】
前記開口部は、前記筐体部のうち、実質的にユーザーが手で覆わない部位に形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の携帯電話は、電池が配置される電池部と、筐体部と、前記筐体部を振動させるバイブレータとを備えた携帯電話であり、前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、かつ、前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、前記本体部には、空気孔が設けられており、前記空気孔の近傍に、前記バイブレータが配置されている。
【００１５】
本発明の第３の携帯電話は、電池が配置される電池部と、二つ折りに開閉可能な筐体部とを備えた携帯電話であり、前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、かつ、前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、前記本体部には、空気孔が設けられており、前記筐体部は、二つ折りの開閉動作を行った場合に、その角運動量によって空気を取り込むことが可能な部位に開口部を有している。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記筐体部は、画像表示部が形成される第１部位と、入力ボタンが配置される第２部位と、前記第１部位と前記第２部位とを連結する連結部位とを含んでおり、前記第１部位または前記第２部位のうち、前記連結部位と反対側に位置する先端部の周辺部位に前記開口部が形成されており、前記周辺部位は、前記連結部位と前記先端部との中央位置よりも前記先端部側に位置している。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記金属−空気電池は、亜鉛−空気電池であり、前記金属部は、多孔性亜鉛から構成されている。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記金属−空気電池の前記金属部には、前記金属部を取り出すときの取っ手となる把持部が設けられている。
【００２０】
本発明の携帯用電子機器は、電池が配置される電池部と、筐体部とを備えた携帯用電子機器であり、前記電池部には、二次電池と一次電池とが組み合わされて配置され、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部と、前記金属部を収納する本体部とを含んでおり、前記金属−空気電池は、前記本体部から、前記金属部を取り出し可能な構造を有しており、前記本体部には、空気孔が設けられており、前記携帯用電子機器の前記筐体部には、前記空気孔へ空気を導入するための開口部が形成されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明者は、より長時間使用することができる携帯電話または携帯用電子機器を実現すべく、鋭意研究した結果、一次電池と二次電池との特性を考慮しながら、一次電池の構成に工夫を加えることにより、一回の充電で長時間使用し得る効果を実現できることを見出し、本発明に至った。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる携帯電話を説明する前に、図８を参照しながら、今日普及している携帯電話およびその充電の様式を簡単に説明する。
【００２４】
図８に示すように、今日普及している携帯電話１０００は、スピーカ部１４１０や液晶表示部１４２０などが設けられた本体部１５００と、本体部１５００内に収納された電池１１００と、電池１１００に電気的に接続される制御回路１２００と、安全保護回路（セーフティユニット；ＳＵ）１３００とを備えている。電池１１００は、リチウムイオン二次電池であり、アダプタ（ＡＣ／ＤＣアダプタ）１６００および安全保護回路１３００を介して、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）１８００にて充電することが可能である。安全保護回路１３００は、過充電および過放電が生じないように電池電圧を監視し、所定の範囲内に電圧を維持する機能を有している。リチウムイオン二次電池である電池１１００は、使用とともに放電していき、所定の使用時間が経過すると、電池容量の低下により、携帯電話１０００は、再充電しなければ使用できなくなる。
【００２５】
次に、本実施の形態１の携帯電話１００について説明する。図２は、本実施の形態１の携帯電話１００の構成を模式的に示している。図２に示した携帯電話１００は、例えば画像表示部（液晶表示部または有機ＥＬ表示部など）やスピーカ部を備えた筐体部１５０と、筐体部１５０に収納された電池部（あるいは、広義には、電源）１３０とを備えている。電池部１３０は、一次電池１１０と二次電池１２０とが組み合わされて構成されている。ここで示した一次電池１１０は、金属−空気電池（例えば、亜鉛−空気電池）である。
【００２６】
図３は、本実施の形態１の一次電池１１０である金属−空気電池（亜鉛−空気電池）の構成を模式的に示している。図３に示した金属−空気電池１１０は、負極となる金属部１０を含んでおり、かつ、この金属部１０は、取り出し可能となっている。この点が、亜鉛−空気電池の典型的な構成であるボタン型の構成とは基本的に異なる構成となっている。本実施の形態１において、負極となる金属部１０は、本体部５０内に収納されており、本体部５０には、空気孔３０が設けられている。なお、図３に示した金属−空気電池の他の部分の詳細については後述する。
【００２７】
本実施の形態１の携帯電話１００の筐体部１５０には、空気孔３０へ空気を導入するための開口部（図２中には図示していない）が形成されている。開口部（不図示）が形成されていない場合でも一見、金属−空気電池１１０の空気孔へ良好に空気が供給されるように思えるが、実際には、専ら、筐体部１５０内の空気拡散によってしか、空気孔３０への空気が供給されない状態を考慮すると、空気孔３０に空気を導くための開口部がない構成では、空気の供給効率が悪くなり、金属−空気電池１１０の電池効率が悪くなる結果を導くことになり得る。
【００２８】
図１は、本実施の形態１の携帯電話１００の一例の構成を模式的に示す斜視図であり、そして、図４はその側面図である。
【００２９】
図１および図４に示した携帯電話１００は、電池が配置される電池部１３０と、筐体部１５０とを備えており、上述した通り、電池部１３０には、一次電池１１０と二次電池１２０が組み合わされて配置される。一次電池１１０は、本体部５０から金属部１０を取り出し可能な構造を有する金属−空気電池であり（図３参照）、本体部５０には空気孔３０が形成されている。ここで、図１に示すように、携帯電話の筐体部１５０には、一次電池１１０の空気孔３０へ空気を導入するための開口部１６０が形成されている。
【００３０】
開口部１６０は、一次電池１１０の空気孔３０の周辺に形成されていることが好ましい。その理由は、金属−空気電池１１０に効率良く空気を供給することができるからである。ここで空気孔３０の周辺とは、例えば、空気孔３０から３ｍｍ以内であればよい。なお、一次電池１１０の空気孔３０の周辺に開口部１６０を形成せずに、空気孔３０から離れた箇所に開口部１６０を形成した場合でも、筐体部１５０内に空気の対流を起こすことができる箇所に開口部を設ければ、それはそれで空気孔３０への空気供給効率を向上させることができる場合もある。また、筐体部１５０内に空気の対流を起こすための開口部と、空気孔３０の周辺に位置する開口部とを両方設けることも可能である。さらには、空気孔３０の周辺に位置する開口部を、筐体部１５０内に空気の対流を起こすための役割を持たせることができる位置に配置するようにしてもよい。
【００３１】
また、開口部１６０は、筐体部１５０のうち、実質的にユーザーが手で覆わない部位に形成されていることが好ましい。これは、ユーザーが手で常に覆ってしまうような位置に開口部１６０を形成してしまうと、開口部１６０が塞がれてしまう時間が長くなってしまい、ユーザーが携帯電話を使用している時の一次電池１１０の効率が低下してしまう可能性があるからである。実質的にユーザーが手で覆わない部位とは、例えば、入力ボタンの間の領域、アンテナ周辺の領域、画像表示部（ディスプレイ）の裏面側の面、携帯電話の上端面や下端面などである。
【００３２】
図示した筐体部１５０は、矢印１５５で示すように、二つ折りに開閉可能であり、画像表示部１４２が形成された第１部位１５１と、入力ボタン１４４が配置された第２部位１５２とを備えている。第１部位１５１と第２部位１５２は、連結部位１５３によって連結されている。ここで、スピーカ部１４１は、第１部位１５１に形成されており、マイク部１４３は第２部位１５２に形成されている。なお、アンテナ１４５は第１部位１５１の裏面側に設けられている。
【００３３】
筐体部１５０の二つ折りの開閉動作を行ったときに、その開閉運動によって開口部１６０に空気を取り込もうとする場合には、当該角運動量によって空気を取り込むことが可能な部位に開口部１６０を形成することが好ましい。例えば、モーメントの大きい先端部周辺に開口部１６０を形成することが望ましい。図４に示した例では、連結部位１５３と先端部１５７との中央位置よりも先端部１５７側の領域１６２に開口部１６０を形成することが好ましく、さらには、先端部１５７側を上方と呼んだときに、領域１６２ａのように、中央位置よりもさらに上方（例えば、先端部１５７から、第２部位１５２の長さの１／３以内又は１／４以内の領域）に開口部１６０を形成してもよい。
【００３４】
図１に示した構成では、開口部１６０ａは、入力ボタン１４４の間に配置されている。このような箇所に配置することによって、開口部１６０ａはほぼ、ユーザーの手によって覆われないようになっている。
【００３５】
なお、入力ボタン１４４の間に配置された開口部１６０ａだけを、単数または複数個、筐体部１５０に形成することも可能である。開口部１６０の形状は、例えば、円形、矩形などであり、その面積は、例えば、１〜４ｍｍ２である。本実施の形態１の携帯電話１００では、開口部１６０は、２〜１０個程度配置すればよい。
【００３６】
図１では、第２部位１５２の表面（入力ボタン１４４が配列されている側）に開口部１６０を配置している例を示しているが、他の部分（例えば、側面や裏面）に開口部１６０を形成することも可能である。また、第１部位１５１の方に、開口部１６０を形成してもよく、連結部位１５３に開口部１６０を形成してもよい。なお、連結部位１５３に形成された開口部１６０を対流発生用の開口部として機能させることも可能である。
【００３７】
また、例えばマナーモード動作のために、筐体部１５０を振動させるバイブレータ（不図示）が携帯電話１００に取り付けられている場合には、空気孔３０および／または開口部１６０をバイブレータの近傍に設置することも、空気供給効率を向上させる上で好適である。バイブレータによる振動のみで十分に空気孔３０に空気を導入できるのであれば、開口部１６０を設けない構成にすることも可能である。開口部１６０を設けない構成では、筐体部１５０を密閉構造にすることができるので、例えば、防水用携帯電話の構成に採用することが容易となる。
【００３８】
なお、開口部１６０からは外部より水分が浸入しやすくなるので、防水手段を設けることが好ましい。防水手段としては、例えば、酸素透過膜を用いることができる。そのような膜は、例えば、特開昭６３−２４６１６９号公報や特開平１１−２６２６４３号公報に開示されている。
【００３９】
再び、図３を参照する。図３に示した金属−空気電池１１０は、反応式から理解できるように、金属を負極とし、酸素（すなわち、ここでは「空気」）を正極とする。金属部１０が亜鉛からなる場合の反応式を示すと、次の通りとなる。
【００４０】
正極：１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−
負極：Ｚｎ＋２ＯＨ−  →  ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
ここで、起電力は理論値で１．６５Ｖであり、実使用電圧で１．３Ｖを達成することができる。
【００４１】
金属部１０は、金属−空気電池１１０の本体部５０内に収納されており、本体部５０には、触媒層３６へ空気（より詳細には、空気のうちの酸素）を通す空気孔３０が設けられている。本実施の形態１では、空気孔３０を有する本体部５０の内側に、ガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６の各層が順に形成されている。これらガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６からなる部位が正極（空気極）として機能する。ガス拡散層３２は、例えばセルロース紙から、撥水巻３４は、例えば多孔性四フッ化エチレン樹脂から、そして、触媒層３６は、例えばマンガン酸化物とカーボンとの混合体から構成されている。
【００４２】
触媒層３６の内側には、セパレータ３８を介して、電解質４０が設けられており、電解質４０の中に金属部１０が配置されている。本実施の形態１において、電解質４０は、電解液であり、例えば、２５〜４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液である。また、セパレータ３８は、例えば、セロハンから構成されている。
【００４３】
本実施の形態１において、金属部１０は、多孔性の亜鉛から構成されて板状の形状をしており、その一端には、金属部（亜鉛板）１０を取り出すときの取っ手となる把持部１６が設けられている。把持部１６は、金属部１０と同じ材料によって一体形成されてもよいし、金属部１０と異なる材料によって形成されてもよい。異なる材料で形成した場合、金属部１０を引き出す際に加えられる力に耐え得る強度を把持部１６に持たせることが容易にできる。また、金属部１０の把持部１６には、キャップ１８をかぶせてもよい。キャップ１８は、例えば、金属−空気電池１１０内の電解液４０が外へ漏れないようにする機能（シール機能、または、シーリング機能）を有している。また、把持部１６が金属からなる場合には、ショートするのを防ぐ機能を持たすこともできる。なお、キャップ１８に、把持部１６の機能（すなわち、取っ手の機能）を持たせてもよい。キャップ１８は、例えば、ポリプロピレンから構成することができる。
【００４４】
本体部５０には、正極端子１２が電気的に接続されており、そして、金属部１０には、負極端子１４が電気的に接続されている。金属部１０を、矢印２０の方向に引き出したときには、金属−空気電池１１０から負極（金属部１０）はなくなり、ガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６の部位（空気極）および電解質４０のみが存在することになる。金属部１０は、金属−空気電池が発電しなくなった際に交換され、その後、新しい金属部１０が挿入される。なお、電解質４０が電解液からなるときには、金属部１０を引き出したときに、電解質（電解液）４０の液漏れが生じないような構成にすることが好ましい。
【００４５】
金属−空気電池１１０は、単数個（または単数枚）の使用だけでなく、図２に示すように、複数個（または複数枚）使用することも可能である。金属−空気電池１１０の１個（１枚）の起電力が例えば１．３Ｖだとすれば、金属−空気電池１１０を直列に接続すれば、２枚（２層）で２．６Ｖ、３枚で３．９Ｖの起電力を得ることができる。もちろん、枚数を重ねるほど、大きな起電力を得ることができる。また、並列に接続すれば、より長時間使用することが可能となる。
【００４６】
金属−空気電池１１０の一次電池と組み合わす二次電池としては、リチウムイオン二次電池が好ましい。これは、リチウムイオン二次電池が、二次電池の中でもエネルギー密度が高いからである。一般的に、リチウムイオン二次電池よりも、エネルギー密度が低いニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を用いた場合では、使用時間が短く、実用的ではない。また、リチウムイオン二次電池は、ニカド電池、ニッケル水素電池の３本分の高電圧の能力を発揮できるというメリットもある。
【００４７】
本実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池とは、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵放出可能な材料を正極および負極の少なくとも一方に用いた電池のことをいう。例えば、正極がＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＣｏＯ２またはＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２からなる電池が挙げられ、リチウムポリマー電池も含まれる。ここでのポリマー電池とは、リチウムイオン二次電池のうち、特に、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子に電解液を含浸させてゲル状にしたものをいう。典型的なリチウムイオン二次電池としては、正極がコバルト酸リチウムからなり、負極が黒鉛からなり、電解液が有機電解液（例えば、炭酸エチレンと炭酸ジエチルが体積比１：１で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を電解質として１ｍｏｌ／リットル溶解したもの）からなる電池を挙げることができる。リチウムポリマー電池としては、例えば、正極がフィルム上のコバルト酸リチウムで、負極が炭素、電解液がゲル状電解質のものが挙げられる。さらに、本実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池には、負極として、リチウムと反応する合金を用いたものも含まれ、そのようなアロイ−リチウムイオン二次電池（Ａｌｌｏｙ  Ｌｉ−ｉｏｎ）に加えて、固体電解質リチウムイオン二次電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｅｌｌ）も含まれる。アロイ−リチウムイオン二次電池の負極は、例えば、Ｓｉ系合金またはＳｎ系合金からなる。また、固体電解質リチウムイオン二次電池は、固体状態の電解質を含む二次電池である。
【００４８】
ここで、各種二次電池のエネルギー密度を低い方から示すと、鉛蓄電池（Ｐｂ／Ｐｂ（ＳＯ４）２）、ニッケル−カドミウム電池（Ｎｉ−Ｃｄ）、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ）、リチウムイオン二次電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）の順になる。さらに、リチウムイオン二次電池の中でも、負極に合金を使ったもの、電解質を固体にしたものの順にエネルギー密度は高くなっていく。
【００４９】
今日普及しているリチウムイオン二次電池は、電解液が有機電解液のものであるが、このリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を「１００」としたとき、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池（ニカド電池）のエネルギー密度は約「２５」、ニッケル水素電池のエネルギー密度は約「５０」となる。可能性の話であるが、本願発明者の見込みで、アロイ−リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は、２００４年のレベルにおいて約「１５０」に達すると思われ、そして、固体電解質リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は、２００６年のレベルにおいて約「２００」に達すると思われる。
【００５０】
電解液が有機電解液のリチウムイオン二次電池は、さらに細かい改良すべき点があり得るとはいえ、固体電解質リチウムイオン二次電池と比べれば、すでに完成した技術であるので、安全性への信頼度および量産性ないしコストを考慮すれば、電解液が有機電解液のリチウムイオン二次電池と、本実施の形態１の金属−空気電池１１０とを組み合わせることが好ましい。一方、携帯電話をより長時間使用する目的により焦点をあてるならば、エネルギー密度が非常に大きい固体電解質のリチウムイオン二次電池と、本実施の形態１の金属−空気電池１１０とを組み合わせることが好ましい。なお、固体電解質電池の場合、電池の材料に液体を使わないので、温度変化の激しい宇宙でも使うことができるというメリットもある。
【００５１】
図５を参照しながら、固体電解質リチウムイオン二次電池について説明する。図５は、本実施の形態１の固体電解質リチウムイオン二次電池１２０の断面構成を模式的に示している。図５に示した固体電解質リチウムイオン二次電池１２０は、アノード６１とカソード６２と固体電解質６０とを１単位としたものを積層した構造を有している。したがって、アノード６１およびカソード６２は、複数層形成されている。それぞれのカソード６２は、コレクター６３に接続されており、同様に、それぞれのアノード６１もコレクター６３に接続されている。なお、上面には保護膜６４が形成されている。以上の固体電解質リチウムイオン二次電池は、基板６５上に形成されているものである。
【００５２】
本実施の形態１における固体電解質６０は、リン酸リチウムから、アノード６１は、金属リチウムから、カソード６２は、コバルト酸リチウムから構成されている。アノード６１、カソード６２および固体電解質６０のそれぞれの層厚は、例えば、０．１〜５μｍ程度、１〜１０μｍ程度、１〜１０μｍ程度である。なお、アノード６１側のコレクター６３は、例えば銅から構成されており、カソード６２側は、例えばアルミニウムから構成されている。保護膜６４は、例えば樹脂またはＳｉＯ２膜から構成されており、そして、基板６５は、例えば、表面にＳｉＯ２（厚さ；数ミクロン）が形成されたＳｉ基板、または樹脂フィルム（例えば、ＰＥＴフィルム）からなる。
【００５３】
本実施の形態１の固体電解質リチウムイオン二次電池１２０は、図６に示した薄膜形成装置７０を用いて作製することができる。
【００５４】
図６に示した薄膜形成装置７０は、ローラ７２と、蒸発源８０とを有しており、ローラ７２および蒸発源８０は、チャンバー７１内に配置されている。チャンバー７１には、真空ポンプ８１が取り付けられている。ローラ７２の外周には、送り出し軸７４から送り出されたフィルム（下地フィルム）７８が位置しており、フィルム７８は、支持ローラ７６で支持されながら、ローラ７２の回転によって送り出される。ローラ７２の周囲には、シャッター７３が配置されており、そして、蒸発源８０側方向のローラ７２の周囲は、シャッター７３によって塞がれていない。蒸発源８０から蒸発した物質は、ローラ７２の外周に沿って移動しているフィルム７８上に蒸着し、そして、フィルム７８上に薄膜（例えば、アノード６１）が形成される。その後、巻き取り軸７５によって巻き取られる。
【００５５】
薄膜形成装置７０を用いた作製方法を簡単に説明すると、アノード材料を蒸着した後に、蒸着源８０を取り替え、電解質材料、正極材料の順で蒸着を繰り返して、１単位の薄膜電池を作る。さらに、多層電池は、このサイクルの繰り返しで作製される。
【００５６】
次に、図７を参照しながら、本実施の形態１における携帯電話の電池交換方法について説明する。
【００５７】
まず、図７に示した本実施の形態１の携帯電話１００に内蔵することが可能な金属−空気電池１１０は、負極（金属部１０）が取り出し可能な構造となっており、その負極（金属部１０）は、金属カード１１０ａの形態で、所定の店舗（例えば、コンビニエンスストアー、スーパーマーケット、電器製品販売店など）２００に配置（陳列）されている。この金属カード１１０ａは、金属−空気電池１１０の負極１０が空気に接触しないように被覆された構造となっており、本実施の形態１では、被覆材料（例えば、ポリエチレン）１１８によって負極（例えば、多孔性亜鉛）が覆われている。この被覆材料は、図３に示したキャップ１８の役割を兼ねてもよい。
【００５８】
本実施の形態１の携帯電話１００における一次電池（金属−空気電池）１１０の電池の容量は、筐体部１５０に設けられた所定の回路（例えば、電池容量検出回路あるいは、電圧および／または電流測定回路）によって検知されており、その電池容量が一定レベル以下になった時、電池交換の時期を、例えば画像表示部に表示してユーザーに通知する。この時、携帯電話１００における、金属−空気電池１１０の負極を構成する金属カード１１０ａ（すなわち、使用済みカード）は、例えばユーザーによって抜き取られ、抜き出された金属カード１１０ａが存在していた箇所に、新たな金属カード１１０ａ（すなわち、未使用カード）が挿入される。抜き出された金属カード（使用済みカード）１１０ａは、所定の店舗２００で回収すればよい。
【００５９】
好ましくは、今日普及している乾電池（例えば、マンガン乾電池、アルカリ乾電池）のように、本実施の形態１の金属−空気電池１１０は、複数の店舗または種々の店舗で陳列されて何処でもユーザーが購入可能な状態となっていることが望ましい。そうすれば、二次電池１２０を一回充電したら、相当の時間、再充電しなくても、金属−空気電池１１０を買い足していくだけで携帯電話１００を長時間使用することが可能となる。
【００６０】
実際の使用時間は、機器の使用電力に依存するので使用時間の効果を一般化するのは困難であるが、電池のエネルギー密度の観点から述べると、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は約４００Ｗｈ／ｌで、亜鉛−空気電池のエネルギー密度は約１０００Ｗｈ／ｌであるので、仮に、２つの電池の体積比率を１：１にした場合、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度の１．８倍にすることができる。
【００６１】
また、使用済みの金属カード１１０ａを販売店舗２００で回収することは、ゴミ・環境問題や安全性の問題を解決することを容易にする。その問題をより完全に解決するには、金属カード１１０ａを抜き出す工程および金属カード１１０ａを挿入する工程は、所定の店舗２００内でユーザーまたは店員によって行うようにし、そして、使用済みの金属カード１１０ａはユーザーの手元に残らないように確実に店舗２００で回収するようにすればよい。
【００６２】
金属カード１１０ａの流通を好適にする観点から、本願発明者が金属カード１１０ａの形状を検討したところ、金属カード１１０ａの形状は、板状（例えて言うなら、チューインガムまたは板ガムの形態）であることが好ましいと考えた。これは、板状にすることにより、携帯電話の筐体部１５０内の限られたスペースでも、容易に、複数個（複数枚）の金属カード１１０ａ（または、負極である金属部１０）を挿入することができるからである。また、板状にすることによって、例えば板ガムの販売形態のように、複数枚をパッケージ販売することができ、この場合、限られた売り場スペースに数多くの電池（金属−空気電池１１０）を配列（陳列）することができて、便利である。
【００６３】
本実施の形態１における板状形態の金属−空気電池１１０は、厚さ２〜６ｍｍ程度の長方形をしており、その寸法を例示的に示すと、縦（長手方向長さ）１０〜４０ｍｍ、幅２０〜４０ｍｍ程度である。より好適な例を示すと、厚さ３〜５ｍｍ、縦２０〜３０ｍｍ、幅２５〜３５ｍｍである。なお、携帯電話用リチウムイオン二次電池の典型的なものの寸法は、厚さ５ｍｍ、縦５０ｍｍ、幅３０ｍｍである。
【００６４】
本実施の形態１では、一次電池の金属−空気電池１１０として、亜鉛−空気電池を例として説明したが、他の金属−空気電池（例えば、アルミニウム−空気電池）を用いることも可能である。また、携帯電話を例として説明したが、広く、携帯用電子機器（例えば、ＰＤＡ、ノートＰＣ）にも適用できる。ただし、部品の実装面積が少なく、使い捨て一次電池の利用により、使用時間を長くするという本アイデアは、携帯電話により好適にフィットすると思われる。また、携帯電話の多機能化が益々加速し、あらゆる電子端末（例えば、ＴＶ電話としての端末、家電製品リモコンとしての端末、メインのインターネット用端末など）を携帯電話が兼ねるようになると、それだけ電力使用量も多くなるため、本発明の技術はより重要な意義を持つようになる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、金属−空気電池からなる一次電池と二次電池とが組み合わされて配置される電池部を有する携帯電話（または携帯用電子機器）の筐体部に、金属−空気電池の本体部に設けられた空気孔へと空気を導入するための開口部が形成されているので、金属−空気電池へ空気の導入をすることができ、その結果、携帯電話（または携帯用電子機器）をより長時間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の構成を模式的に示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の構成を模式的に示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る金属−空気電池の構成を模式的に示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の構成を模式的に示す側面図
【図５】本発明の実施の形態１に係る固体電解質リチウムイオン二次電池の断面構成を模式的に示す図
【図６】薄膜形成装置の構成を模式的に示す図
【図７】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の電池交換方法を説明するための図
【図８】今日普及している携帯電話およびその充電の様式を説明するための図
【符号の説明】
１０  金属部（負極）
１２  正極端子
１４  負極端子
１６  把持部
１８  キャップ
３０  空気孔
３２  ガス拡散層
３４  撥水巻
３６  触媒層
３８  セパレータ
４０  電解質（電解液）
５０  本体部
６０  固体電解質
６１  アノード
６２  カソード
６３  コレクター
６４  保護膜
６５  基板
７０  薄膜形成装置
７１  チャンバー
７２  ローラ
７３  シャッター
７４  送り出し軸
７５  巻き取り軸
７６  支持ローラ
７８  フィルム
８０  蒸発源
８１  真空ポンプ
１００  携帯電話
１１０  一次電池（金属−空気電池）
１１０ａ  金属カード
１１８  被覆材料
１２０  二次電池
１３０  電池部（電源）
１４１  スピーカ部
１４２  画面表示部
１４３  マイク部
１４４  入力ボタン
１４５  アンテナ
１５０  筐体部
１５１  第１部位
１５２  第２部位
１５３  連結部位
１５７  先端部
１６０  開口部
２００  店舗
１０００  携帯電話
１１００  電池
１２００  制御回路
１３００  安全保護回路
１４１０  スピーカ部
１４２０  液晶表示部
１５００  本体部
１６００  アダプタ
１８００  商用電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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