(57)【要約】【課題】空気孔の径が大きな空気電池において、大きな体積損失をすることなく、電池使用者が針などを入れることを防止する空気孔保護板を提供する。  【解決手段】電池ケースに空気孔を持つ空気電池の空気孔の外側に取り付けられた空気孔保護板であって、前記空気電池の空気孔の外側に、空気孔保護板上に円形穴状、スリット状、または網目状の貫通孔穴が設けられており、前記貫通孔の最大開口範囲は直径０．５ｍｍの円以下である空気電池用空気孔保護板を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の酸素を活物質として用い、電池ケースに空気孔を持つ空気電池の空気孔の外側に取り付けられた空気孔保護板であって、前記空気孔保護板上に円形穴状、スリット状、または網目状の貫通孔穴が設けられており、前記貫通孔の最大開口範囲は直径０．５ｍｍの円以下であることを特徴とする空気電池用空気孔保護板。
【請求項２】
前記貫通孔穴は円形穴状であり、前記穴の最大径が、０．５ｍｍ以下である請求項１記載の空気孔保護板。
【請求項３】
前記貫通孔穴はスリット状であり、前記スリットの開口部の幅が、０．５ｍｍ以下である請求項１記載の空気電池用空気孔保護板。
【請求項４】
前記貫通孔穴は網目状であり、前記網目の開き目が、０．５ｍｍ以下である請求項１記載の空気電池用空気孔保護板。
【請求項５】
材質が樹脂である請求項１から４のいずれかに記載の空気電池用空気孔保護板。
【請求項６】
前記空気電池の空気孔の最小径が、０．６ｍｍ以上である請求項１から５のいずれかに記載の空気電池用空気孔保護板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気電池に関し、特に空気電池の空気孔を保護する空気孔保護板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンや携帯電話などの情報・通信端末をはじめ、多くの電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでいる。これらの駆動用電源としては、エネルギー密度が高く、充電して繰り返し使える利便性から、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが使われることが多い。しかし、最近では機器の多機能化により消費電力が増大する傾向にあり、上記二次電池にも更なるエネルギー密度向上が求められる。しかし、それらの二次電池のエネルギー密度も既に限界に近づいている。このようなニーズへの対処として、よりエネルギー密度の高い空気電池を一次電池、または二次電池として使用する方法がある。しかし、空気電池の発電の原理として、大きな電流を得る場合には活物質である酸素を電池外から多く取り込む必要があり、そのためには空気孔数を多くするか、空気孔の孔径を大きくする必要がある。しかし、実際上、金属製などの電池ケースに例えば直径０．５ｍｍ以下の小さな貫通孔を例えば４０個以上といった多数設けることは生産効率面から困難であり、例えば孔径１ｍｍ以上といった大きな孔を開けることになる。この場合の課題として、電池ケースが剥き出し式の電池では、この孔径の大きな貫通孔に、電池使用者が針など細く鋭利なものを入れる危険がある。これを避けるために、従来は電池の外側に付加した電池パックに開けた孔を電池ケースの孔とずらした位置に設けたり、電池の空気孔の開口方向を完全に覆い、開口方向と垂直な方向に設けた空気経路から空気を得る構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第５３２８７７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のどちらの場合も、空気の通過を妨げないために電池ケースと保護板あるいは保護板の間に０．５ｍｍ以上の大きな隙間を空ける必要があり、電池またはパックの体積損失が大きくなるという課題があった。本発明はこのような課題を解決するものであり、大きな体積損失をすることなく、電池使用者が針などを入れることを防止する空気孔保護板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために本発明は、電池ケースに空気孔を持つ空気電池の空気孔の外側に取り付けられた空気孔保護板であって、前記空気孔保護板上に円形穴状、スリット状、または網目状の貫通孔穴が設けられており、前記貫通孔の最大開口範囲は直径０．５ｍｍの円以下であることを特徴とする空気電池用空気孔保護板を用いる。
【０００５】
また、前記貫通孔穴は円形穴状であり、前記穴の最大径が、０．５ｍｍ以下である空気孔保護板を用いる。また、前記貫通孔穴はスリット状であり、前記スリットの開口部の幅が、０．５ｍｍ以下である空気電池用空気孔保護板を用いるのが好ましい。
【０００６】
また、前記貫通孔穴は網目状であり、前記網目の開き目が、０．５ｍｍ以下である空気電池用空気孔保護板を用いるのが好ましい。
【０００７】
本構成により、大きな体積損失をすることなく、電池使用者が針などを入れることを防止する空気孔保護板を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、電池または電池パックにおいて大きな体積損失をすることなく、空気電池の空気孔内部へ針など細く鋭利なものが入り込むことを防止する空気孔保護板を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、空気中の酸素を正極活物質として使い、電池ケースに空気を取り込むための空気孔を持つ空気電池において、空気孔の外側に取り付けられた空気孔保護板であって、前記空気孔保護板上に円形穴状、スリット状、または網目状の貫通孔穴が設けられており、前記貫通孔の最大開口範囲は直径０．５ｍｍの円以下であることを特徴とする空気電池用空気孔保護板である。これは空気孔保護板に空気が通過する貫通孔が必要であるが、一方で、太さが０．５ｍｍを超える針などの鋭利なものが通れない構造とするための構成である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の空気孔保護板において、前記貫通孔穴が円形穴状であり、前記穴の最大径が、０．５ｍｍ以下であるものである。
【００１２】
図２（ａ）に本発明の空気孔保護板の縦断面図、（ｂ）に上面図を示す。空気孔保護板３ａには、円形穴状の貫通孔４ａが開けられており、その最大径は、０．５ｍｍ以下である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の空気電池用空気孔保護板において前記貫通孔穴はスリット状であり、前記スリットの開口部の幅が、０．５ｍｍ以下であるものである。
【００１４】
図３（ａ）に本発明の空気孔保護板の縦断面図、（ｂ）に上面図を示す。空気孔保護板３ｂには、スリット状の貫通孔４ｂが開けられており、その開口部の幅は、０．５ｍｍ以下である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の空気電池用空気孔保護板において、前記貫通孔穴は網目状であり、前記網目の開き目が、０．５ｍｍ以下であるものである。
【００１６】
図４（ａ）に本発明の空気孔保護板の縦断面図、（ｂ）に上面図を示す。空気孔保護板３ｃには、網目状の貫通孔４ｃが開けられており、その網目の開き目は、０．５ｍｍ以下である。
【００１７】
これらの空気孔保護板は、加工のしやすさから、材質が樹脂であり、針などの鋭利なもによっても破れて貫通しない程度の強度のものであることが適する。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、ＡＢＳ樹脂、ガラス繊維入りエポキシ樹脂が適し、厚みは０．２〜０．７ｍｍがより好ましい。この範囲より薄いと強度が足りず、厚いと電池または電池パックの体積損失が大きくなるためである。これら以外の材質でも、前述の効果を達成できるものであればよい。
【００１８】
前述の発明は、前記空気電池の空気孔の最小径が、０．６ｍｍ以上である場合に最も効果がある。これは、空気電池の空気孔の最小径が０．５ｍｍ以下である場合、通常の針は通過しにくいためである。以上の発明は、負極活物質に亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の金属を使う空気電池において、特に、電池の小型化、電池パックの体積損失低減を図る場合に効果がある。また、空気を用いる発電素子、例えば燃料電池などにおいても、同様な作用効果が期待できる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１に本実施例で用いた空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図を示す。図１において、１は空気亜鉛電池、２は空気孔、３は空気孔保護板、４は貫通孔である。負極活物質が亜鉛であり、正極の触媒により空気中の酸素を活物質として用いて発電する空気電池を電源として用いる携帯電話において、図１の構成のように、空気亜鉛電池１の空気孔２の外側に本発明の空気孔保護板３を取り付けた空気亜鉛電池Ａを得た。空気孔２の最小径は０．６ｍｍであり、空気孔保護板３の貫通孔４は円形穴状であり、最大開口範囲は直径０．５ｍｍ以下の円である。また、空気孔２の面に距離は０．３ｍｍを空けて材質厚み０．４ｍｍのポリプロピレン製の空気孔保護板３が設置してあるため、空気孔保護板３を設置したことによる空気亜鉛電池の高さ方向の寸法増加は、０．７ｍｍである。
【００２１】
（比較例１）
図５に比較例として用いた空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図を示す。図５に基づいて、空気電池用空気孔保護板３ｄの貫通孔４ｄの最大開口範囲の直径が０．６ｍｍであること以外は、実施例１と同様である空気亜鉛電池Ｂを得た。
【００２２】
（比較例２）
図６に別の比較例として用いた空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図を示す。図６に基づいて、空気電池用空気孔保護板３ｅの貫通孔４ｅが空気孔保護板３ｅの横側に設けてあり、前記空気亜鉛電池の空気孔の面と空気孔保護板の距離が０．８ｍｍであること以外は実施例と同様である空気亜鉛電池Ｃを得た。
【００２３】
空気亜鉛電池Ａ、空気亜鉛電池Ｂ、および空気亜鉛電池Ｃの空気孔保護板の貫通孔の数、配置、および空気亜鉛電池の空気孔面との距離は、空気亜鉛電池の実用放電において必要十分かつ、過剰にならないように設定してある。例えば、空気亜鉛電池の空気孔面との距離は大きくとるほど空気亜鉛電池への空気の供給には有利になるが、電池全体の体積が大きくなるため本発明の目的としては不利となるためである。また、比較例２においては、空気孔保護板の貫通孔を空気亜鉛電池の空気孔と離れた側面に設けてあるため、空気の拡散距離が大きくなり、実施例と同等の放電性能を得るために、空気孔保護板と空気亜鉛電池の空気孔面との距離をより大きくとる必要があった。
【００２４】
空気亜鉛電池Ａ、空気亜鉛電池Ｂ、および空気亜鉛電池Ｃについて、裁縫用針を空気孔保護板の貫通孔と空気亜鉛電池の空気孔が重なった孔から挿入し、さらに空気電池の空気孔の中に突刺すような行為を行い、空気亜鉛電池が漏液するかを評価した。試験は、未放電の電池５個と放電後の電池５個について行い、室温で２４時間放置した後電池外に電解液の漏出があるかどうかを確認した。ここで用いた針は、市販の裁縫用縫い針の中でも特に細い部類であり、先端から長さ方向１．５ｍｍの位置の平均最大径は０．５２ｍｍである。その評価結果は（表１）の通りである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
（表１）より、空気亜鉛電池Ａでは電解液が漏出するものはなかった。一方、空気亜鉛電池Ｂでは、８割の高い確立で電解液の漏出が起こった。この理由は、空気亜鉛電池Ａでは、設置された空気孔保護板の貫通孔の最大径が小さいため、針が空気亜鉛電池の空気孔の奥深くまで貫通することができなかったためである。一方、空気亜鉛電池Ｂでは、空気孔保護板の貫通孔の最大径が大きいため、針が空気亜鉛電池の撥水膜まで到達し、破ったためと考えられる。また、空気亜鉛電池Ｃでは、針が空気亜鉛電池の撥水膜に到達し電解液が漏出するものはなかったが、電池全体の寸法が実施例の空気亜鉛電池Ａより０．５ｍｍ大きくなっており、電池設計上不利である。
【００２７】
なお、本実施例では、空気孔が円形穴状で最大径が０．６ｍｍの空気亜鉛電池を用い、空気孔保護板にはポリエステル製の厚み０．４ｍｍの素材を用いたが、空気孔に針等が貫通する可能性のある空気電池においては空気孔の形状、寸法によらず例えば網目状、細かいスリットなどでも本発明は有効であり、空気孔保護板の材質および厚みは、小さな貫通孔を加工でき、針を刺すような力から空気電池を保護できる強度をもつものであれば限定されない。また、空気を外部から取り込み放電する電池であれば、負極には亜鉛でなくともよい。さらに、本実施例では、ボタン型空気亜鉛電池の空気孔の外側のみに設置する空気孔保護板を示したが、単数または複数の空気電池の全体または、空気孔の面を含む他方面を覆ったパック状の保護板でも、同様な機能を持たせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の空気孔保護板は、空気電池に用いられ、この空気電池は補聴器や携帯電子機器等の電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の空気孔保護板の縦断面図（ｂ）図２（ａ）の上面図
【図３】（ａ）本発明の別の実施の形態の空気孔保護板の縦断面図（ｂ）図３（ａ）の上面図
【図４】（ａ）本発明のさらに別の実施の形態の空気孔保護板の縦断面図（ｂ）図４（ａ）の上面図
【図５】本発明の一比較例による空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図
【図６】本発明の他の比較例による空気電池用空気孔保護板の付いた空気電池の断面図
【符号の説明】
【００３０】
１  空気亜鉛電池
２  空気亜鉛電池の空気孔
３  空気孔保護板
４  貫通孔
【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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