JP3655898B2 - 二次電池販売用包装構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池又はそれを用いた電池パックを販売するための包装構造であって、特に二次電池又は電池パックを一次電池から充電できる充電機能を設けた二次電池販売用包装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＤＡ、デジタルカメラなどの携帯電子機器の電源としてリチウムイオン二次電池やニッケル−水素蓄電池などの二次電池が広く用いられている。二次電池は充電により繰り返し使用できるが、繰り返し使用できる回数は有限であり、充電と放電とを繰り返す毎に劣化が進行するサイクル寿命特性を有している。二次電池が劣化の進行により使用に耐えられない状態となったときには二次電池を交換することになるが、現状の二次電池は、それを適用した機器の専用の電池パックとして構成されているため、乾電池のように汎用電池として市販され、どこでも入手できるものではない。また、二次電池を適用した携帯電子機器の携帯時に二次電池の放電容量がなくなる所謂電池切れの状態になったときには、その携帯電子機器は使用できなくなる。
【０００３】
そこで、二次電池又はそれを用いた電池パックを機器毎の専用品でなく、同種機器に共通して装着することが可能な汎用品として、乾電池のようにどこでも入手できるように販売する汎用二次電池が構想され、二次電池の汎用化の進展が期待されている。この汎用二次電池が機器に適用されていることによって、電池切れや電池寿命に陥ったときにも、外出先で交換用の汎用二次電池が容易に入手できることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二次電池は充電状態（満充電）で保存すると劣化や自己放電によって容量が減少し、満充電に近いほど、保存環境の温度が高いほど容量の減少が大きくなるため、放電状態で販売する必要がある。従って、購入した二次電池は充電器に接続して充電した後に機器に装填することになる。二次電池を電源とする機器には専用の充電器が付属しているので、購入した二次電池を充電することができるが、外出先、例えば旅行先では充電は不可能で、二次電池を購入できても交換して使用することはできない課題があった。
【０００５】
本発明が目的とするところは、二次電池又はそれを用いた電池パックの販売用包装体に二次電池を簡易に充電することができる機能を設けて購入時に速やかに二次電池に充電して機器に装填できるようにした二次電池販売用包装構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願第１発明に係る二次電池販売用包装構造は、二次電池又はそれを用いた電池パックである被充電二次電池と、この被充電二次電池の外部接続端子に接続する被充電二次電池接続体と、前記被充電二次電池を充電するに足りる電圧の充電電力を供給する一次電池と、この一次電池の外部接続端子に接続する一次電池接続体と、被充電二次電池接続体と一次電池接続体との間を電気的接続する接続手段と、一次電池から被充電二次電池への充電回路を開閉する充電回路開閉手段とが、包装体に内装されてなることを特徴とする。
【０００７】
上記第１発明の構成によれば、包装体内には販売対象とする被充電二次電池に加えて、被充電二次電池を充電する機能が設けられているので、携帯電子機器の二次電池が電池切れになったとき、充電器のない外出先でも電池切れに対応させることができる。
【０００８】
また、本願第２発明に係る二次電池販売用包装構造は、二次電池又はそれを用いた電池パックである被充電二次電池と、この被充電二次電池の外部接続端子に接続する被充電二次電池接続体と、前記被充電二次電池を充電するに足りる電圧の充電電力を供給する一次電池の外部接続端子に接続する一次電池接続体と、被充電二次電池接続体と一次電池接続体との間を電気的接続する接続手段とが、包装体に内装されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記第２発明の構成によれば、所定の一次電池を一次電池接続体に装填することにより被充電二次電池に対する充電を開始することができる。一次電池として入手が容易な乾電池を適用することにより、乾電池により被充電二次電池に対する充電が可能となる。
【００１０】
上記各構成において、被充電二次電池接続体は、被充電二次電池を保持する被充電二次電池保持手段と、被充電二次電池の外部接続端子に接触するように配設された被充電二次電池接触端子とを構成することにより、輸送や取り扱い上で振動や衝撃が加わっても被充電二次電池に対する被充電二次電池接触端子の接触状態を維持することができる。
【００１１】
また、一次電池接続体は、複数の一次電池を保持する一次電池保持手段と、複数の乾電池の外部接続端子に接触して複数の乾電池を直列及び／又は並列に接続する一次電池接触端子とを備えて構成することにより、複数に乾電池により被充電二次電池を充電するに足りる電圧を得ることができる。
【００１２】
また、充電回路開閉手段は、任意回路上に配設された対向接触接点間に嵌入された絶縁体を取り外すことにより対向接点間が導通接触するように構成すると、絶縁体の取り外しにより充電を開始させることができる。
【００１３】
また、充電回路開閉手段は、任意回路上に配設された対向接点間に金属体を嵌入させることにより対向接点間が導通するように構成すると、添付の金属片あるいは手持ちの硬貨により接点回路基板を導通させて充電を開始させることができる。
【００１４】
また、充電回路開閉手段は、被充電二次電池接続体への被充電二次電池の装填又は一次電池接続体への一次電池の装填により回路形成がなされるように構成すると、特に開閉接点を設けることなく簡易に構成することができる。
【００１５】
また、被充電二次電池の充電状態を表示する充電表示手段を設けて構成することにより、充電開始あるいは充電終了を知ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１７】
以下に示す実施形態は、リチウムイオン二次電池を用いて構成された汎用電池パックを販売するための包装体内に、汎用電池パックを充電するための充電回路を簡易に構成したものである。リチウムイオン電池のようにエネルギー密度の高い二次電池では、外部短絡や過充電、高温環境に放置された場合などに二次電池が劣化したり破裂に至ることを防止するために保護・安全装置が設けられ、二次電池と共に外装体に収容して電池パックに構成されるのが一般的な形態であり、以下に記述する二次電池は、二次電池単体の場合と上記のごとき電池パックの場合とを含むものである。
【００１８】
前述したように二次電池は劣化を防止するために放電状態（充電量が少ない状態）にして流通させる必要があるため、ユーザが購入した時点で二次電池を機器に装填しても、機器を動作させ得る放電容量が得られないか、動作させることができても短時間の動作しかなし得ない。従って、二次電池を充電した後に機器に装填する必要がある。しかし、機器の多くが携帯電子機器であり、外出先での電池切れに対応させる場合に充電器に代わる充電手段が必要となるため、二次電池を簡易に充電する機能を二次電池の販売用包装体に設けることが望まれる。
【００１９】
図１は、実施形態に係る二次電池販売用ブリスターパック（二次電池販売用包装構造）１の構成を示すもので、台紙１０上に二次電池接続体（被充電二次電池接続体）５内に保持された二次電池（被充電二次電池）２と、乾電池接続体（一次電池接続体）６内に保持された３本の乾電池（一次電池）３ａ〜３ｃとが充電接続回路によって接続された状態に配置され、透明カバー１１により被覆したブリスターパックの包装構造が構成されている。この販売状態では充電接続回路は後述する充電開始接点（充電回路開閉手段）４が開いた状態になっているので、乾電池３ａ〜３ｃから二次電池２への充電動作はなされない。
【００２０】
この販売用包装体１を購入したユーザが透明カバー１１を開き、硬貨投入溝９に手持ちの硬貨を挿入すると、充電開始接点４が硬貨で導通され、充電接続回路はＯＮの状態になって直列接続された乾電池３ａ〜３ｃから二次電池２に充電電力が供給され、二次電池２の充電が開始される。本実施形態における二次電池２はリチウムイオン二次電池を用いた電池パックであり、放電状態にあるので正極外部接続端子１２、負極外部接続端子１３（図５参照）間の電圧は３．０〜３．６Ｖ程度なので、乾電池３ａ〜３ｃは３本の単三型乾電池を乾電池接続体６によって直列接続しているので、４．５Ｖの電圧の充電電力で二次電池２に対する充電がなされる。
【００２１】
二次電池２である電池パックは、過充電や過放電、過電流から電池を保護する保護回路ユニットを内装しており、充電の進行を電池電圧から監視し、二次電池２の電圧が充電停止電圧（例えば、４．２Ｖ）になると自ら充電入力を遮断して充電を停止させる。二次電池２が前記保護回路ユニットを備えていない場合には、後述する充電完了を表示する表示手段を設けることができる。
【００２２】
上記台紙１０上に構成される二次電池接続体５、乾電池接続体６、乾電池３ａ〜３ｃなどの構成要素は、二次電池２を充電する１回限りの使用で使い捨てとなる可能性が大きく、また、販売対象である二次電池２そのものの価格を大幅に上回ることがないように簡易に構成すると共に、ゴミとして廃棄される際に金属やプラスチック、紙などに分別する作業を容易に行い得るように構成されている。二次電池接続体５及び乾電池接続体６は、図２に示すように、樹脂成形により二次電池容器（被充電二次電池保持手段）１９、乾電池容器（一次電池保持手段）２０及び硬貨投入溝９を一体形成した容器上に構成される。
【００２３】
図１において、乾電池接続容器６は、３本の乾電池３ａ〜３ｃを保持する乾電池容器２０の相対向する短側面には３本の乾電池３ａ〜３ｃそれぞれの正極、負極に接触して３本の乾電池３ａ〜３ｃを直列接続する乾電池接続端子板（一次電池接触端子）１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを設けて構成されている。各乾電池接続端子板１７ａ〜１７ｅは、乾電池容器２０に形成された切欠部３１ａ〜３１ｅから短側面に嵌入される。
【００２４】
直列接続した正極端となる乾電池接続端子板１７ａは、図３（ａ）に示すように、切欠部３１ａに嵌入させるための嵌入片１６の乾電池容器２０内側に乾電池３ａの正極に接触させる乾電池接触片３２が形成され、嵌入片１６から延出形成して先端に二次電池正極接触片（被充電二次電池接触端子）３３が設けられた正極接続回路板（接続手段）７が設けられている。また、直列接続した負極端となる乾電池接続端子板１７ｅは、図３（ｂ）に示すように、切欠部３１ｅに嵌入させるための嵌入片１６に乾電池３ｃの負極に接触させる乾電池接触片３２が形成され、嵌入片１６から延出形成して先端に二次電池負極接触片（被充電二次電池接触端子）３４が設けられた負極接続回路板（接続端子）８が設けられている。また、乾電池接続板１７ｂは、図３（ｃ）に示すように、切欠部３１ｂに嵌入させるための２連嵌入片１５に乾電池３ａの負極に接触させる乾電池接触片３２と、乾電池３ｂの正極に接触させる乾電池接触片３２とが形成され、乾電池３ａの負極と乾電池３ｂの正極との間を接続できるように形成されている。
【００２５】
また、乾電池接続端子板１７ｃ，１７ｄは、図４に示すように、切欠部３１ｃ，３１ｄに嵌入させるための嵌入片１６に、乾電池容器２０内側に他の乾電池接続端子板１７ａ，１７ｂ，１７ｅと同様に乾電池接触片３２が形成され、硬貨投入溝９内側に充電開始接点４が形成されている。この乾電池接続端子板１７ｃ，１７ｄを切欠部３１ｃ，３１ｄに嵌入させると、硬貨投入溝９内の壁面には乾電池接続端子板１７ｃに形成された充電開始接点４と、乾電池接続端子板１７ｄに形成された充電開始接点４とが、所定間隔を隔てて並列配置されることになる。
【００２６】
上記乾電池接続端子板１７ａ〜１７ｅは、図２に示すように、乾電池容器２０をその開口部側を上向きにした状態で各切欠部３１ａ〜３１ｅからそれぞれ乾電池容器２０の短側面に挿入される。乾電池接続端子板１７ａに延出形成された正極接続回路板７は、図２に示す正極回路板保持溝３５ａ，３５ｂに挿入され、図１に示すように、二次電池容器１９内に二次電池正極接続片３３が位置するように装着される。また、乾電池接続端子板１７ｅに延出形成された負極接続回路板８は、図１に示すように、乾電池接続端子板１７ｅから乾電池容器２０の長側面に沿って延出させ、図２に示す負極回路板保持溝３６に挿入して二次電池容器１９内に二次電池負極接続片３４が位置するように装着される。
【００２７】
乾電池容器２０に乾電池接続端子板１７ａ〜１７ｅを装着した乾電池接続体６には、図１に示すように、３本の乾電池３ａ〜３ｃをその正極、負極の向きを設定して挿入される。一方、正極接続回路板７及び負極接続回路板８の一端が配設された二次電池接続体５には二次電池２が挿入されると、図５に示すように構成された二次電池２の正極外部接続端子１２に二次電池正極接触片３３が接続され、負極外部接続端子１３に二次電池負極接触片３４が接続される。
【００２８】
本実施形態において適用した二次電池２は、図５に示すように、外装体の一端に設けられた３か所の凹部内に正極外部接続端子１２、負極外部接続端子１３、温度検出端子１４が形成されているので、前記二次電池正極接触片３３及び二次電池負極接触片３４は凹部内の正極外部接続端子１２及び負極外部接続端子１３に接触できるように幅を狭くして先端がアール形状に形成されている。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、正極接続回路板７及び負極接続回路板８には屈曲部２２が形成されているので、二次電池容器１９内に二次電池２を収容すると、二次電池正極接触片３３及び二次電池負極接触片３４がそれぞれ正極外部接続端子１２及び負極外部接続端子１３に弾性加圧された状態で接触する。
【００２９】
二次電池２及び乾電池３ａ〜３ｃを収容した二次電池接続体５及び乾電池接続体６は、図６に示すように、加熱成形により二次電池接続体５及び乾電池接続体６の形状寸法に対応する凹部２４が形成され、台紙１０を保持するための折り返し辺２５を三辺に設けた透明カバー１１の前記凹部２４内に収められ、透明カバー１１の折り返し辺２５に台紙１０をスライド挿入することにより凹部２４が閉じられる。台紙１０を挿入した透明カバー１１の上端側には吊り下げ販売用の吊り下げ穴２６が台紙１０と共に打ち抜かれ、最後に透明カバー１１の上端辺２７を台紙１０側に折り返し加工することにより、ブリスターパックの包装構造に形成される。
【００３０】
上記構成において、二次電池容器１９及び乾電池容器２０は、図１に示すように外周枠だけで構成して、台紙１０及び透明カバー１１により両面を被覆するようにしてもよいが、輸送中や取り扱い上の振動や衝撃により二次電池２及び乾電池３ａ〜３ｃが位置ずれすることを確実に防止するためには、図２に示すように、二次電池容器１９及び乾電池容器２０は底面を設けた容器状に形成することが望ましい。尚、硬貨投入溝９は台紙１０上に置いた状態で硬貨が挿入できるように、上下に貫通した貫通溝に形成されている。
【００３１】
本実施形態に係る二次電池販売用ブリスターパック１においては、３本の乾電池３ａ〜３ｃはサービス品の位置づけで同梱されており、ユーザは購入した二次電池２を所有する電子機器の交換用とする場合には持ち帰って電子機器専用の充電器を用いて充電すればよく、最も使用範囲の広い単三型の乾電池３ａ〜３ｃは他の使用目的に利用することができる。旅行先などで携帯電子機器の二次電池が電池切れの状態になった場合の応急目的で購入した場合には、硬貨投入溝９に手持ちの硬貨を挿入すると、充電開始接点４、４に接触した硬貨により乾電池接続端子板１７ｃ，１７ｄ間が導通するので、３本の乾電池３ａ〜３ｃの直列接続回路が形成されて二次電池２の充電がなされる。充電が終了した二次電池２は、二次電池容器１９に形成された取り出し穴３８から二次電池２を押し出すと簡単に取り出すことができる。
【００３２】
前述したように本実施形態に係る二次電池２のように満充電状態になったとき、二次電池２自らが充電回路を遮断する機能を備えた電池パックである場合には、充電開始状態から放置しておいても充電終了と共に充電動作が停止される。満充電になったとき自動的に充電を遮断する機能がない二次電池の場合には、二次電池の電池電圧もしくは充電電流を検出して充電終了を表示する充電終止表示手段を設けることが好ましい。
【００３３】
充電終止表示手段として、例えば、電流によって温度上昇して熱感受性物質が色変化する電池テスターあるいは起電力チェッカーと称される公知技術の適用、あるいは、図７に回路図として示すように、電池電圧で満充電状態を表示する手段を適用することができる。図７に示す充電終止表示回路は、二次電池２の両端に発光ダイオード２９と定電圧ダイオード３０とを直列にして接続し、定電圧ダイオード３０のツェナー電圧を二次電池２の満充電状態に対応する電池電圧になるように設定しておくと、二次電池２が満充電状態になったとき定電圧ダイオード３０のブレークダウンにより発光ダイオード２９が発光して満充電が表示される。
【００３４】
尚、二次電池２がリチウムイオン二次電池である場合、充電電圧として推奨される電圧は４．２Ｖであるが、３本の乾電池３ａ〜３ｃを直列接続した充電電圧は４．５Ｖであり、二次電池２の充電電圧としては好ましいものではない。従って、３本の乾電池３ａ〜３ｃによる充電電圧が４．２Ｖになるように、０．３Ｖの電圧降下が生じる値の抵抗値を有する抵抗器を充電回路に接続することが好ましい。
【００３５】
以上説明した二次電池販売用ブリスターパック１では、充電を開始させるために充電開始接点４、４間を硬貨で導通させるように構成しているが、硬貨に代わる導通用の金属片を同梱して、金属片により充電開始接点４、４間を導通させるように構成することもできる。また、充電開始接点４は対向接触する一対の接点に構成して、一対の接点間に絶縁物を介在させた状態で販売し、充電開始するときに絶縁物を取り除いて一対の接点間を導通させるように構成することもできる。また、二次電池２を充電開始時に二次電池接続容器５内に収納する方法、あるいは、乾電池３を充電開始時に乾電池接続容器６内に収納する方法、あるいは、乾電池３は別途購入して乾電池接続容器６内に収納する方法を用いると、特に充電開始接点４を設ける必要はない。
【００３６】
また、包装形態はブリスターパックに限定されるものではなく、透明窓を設けた紙器、透明シートで形成した包装箱を適用することができる。
【００３７】
また、二次電池２及び乾電池３ａ〜３ｃとの電気的接続構造や充電接続回路の構成は、輸送や販売時点での振動や衝撃に耐えられ、販売上の体裁を損なわない構造であれば、実施形態に示した構造に限定されるものでなく、簡易な構造に構成することもできる。
【００３８】
また、一次電池として乾電池３ａ〜３ｃを用いた例を示したが、他の一次電池、例えばリチウム一次電池を適用することもできる。
【００３９】
また、本実施形態に係る構成は、二次電池２に対する充電を終了した後、あるいは、二次電池２及び乾電池３ａ〜３ｃを任意の電子機器に装填した後、包装及び接続構造物を廃棄するときには、乾電池接続端子板１７ａ〜１７ｅなどの金属物は二次電池容器１９及び乾電池容器２０から容易に離脱させることができるので、電池、金属物、プラスチック類、紙に簡単に分別することができ、不燃ゴミ、資源ゴミ、焼却ゴミ等に分別する作業も容易である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、二次電池にそれを充電する機能を設けて販売用包装構造は構成されているので、放電状態で販売される二次電池であっても一次電池からの充電が可能であり、旅行先など充電器がない状態でも携帯電子機器の二次電池の電池切れに対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る二次電池販売用ブリスターパックの構成を示す平面図。
【図２】二次電池及び乾電池を保持する容器の構成を示す斜視図。
【図３】乾電池接続端子板の構成を示す斜視図。
【図４】充電開始接点を設けた乾電池接続端子板の構成を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図。
【図５】二次電池の一例である電池パックの構成を示す斜視図。
【図６】透明カバーの構成を示す斜視図。
【図７】充電表示手段の例を示す回路図。
【符号の説明】
１ 二次電池販売用ブリスターパック（二次電池販売用包装構造）
２ 二次電池（被充電二次電池）
３ａ〜３ｃ 乾電池（一次電池）
４ 充電開始接点
５ 二次電池接続体（被充電二次電池接続体）
６ 乾電池接続体（一次電池接続体）
７ 正極接続回路板（接続手段）
８ 負極接続回路板（接続手段）
９ 硬貨投入溝
１０ 台紙（包装体）
１１ 透明カバー（包装体）
１２ 正極外部接続端子
１３ 負極外部接続端子
１７ａ〜１７ｅ 乾電池接続端子板（一次電池接触端子）
１９ 二次電池容器（被充電二次電池保持手段）
２０ 乾電池容器（一次電池保持手段）

Claims (8)

1. 二次電池又はそれを用いた電池パックである被充電二次電池と、この被充電二次電池の外部接続端子に接続する被充電二次電池接続体と、前記被充電二次電池を充電するに足りる電圧の充電電力を供給する一次電池と、この一次電池の外部接続端子に接続する一次電池接続体と、被充電二次電池接続体と一次電池接続体との間を電気的接続する接続手段と、一次電池から被充電二次電池への充電回路を開閉する充電回路開閉手段とが、包装体に内装されてなることを特徴とする二次電池販売用包装構造。
2. 二次電池又はそれを用いた電池パックである被充電二次電池と、この被充電二次電池の外部接続端子に接続する被充電二次電池接続体と、前記被充電二次電池を充電するに足りる電圧の充電電力を供給する一次電池の外部接続端子に接続する一次電池接続体と、被充電二次電池接続体と一次電池接続体との間を電気的接続する接続手段とが、包装体に内装されてなることを特徴とする二次電池販売用包装構造。
3. 被充電二次電池接続体は、被充電二次電池を保持する被充電二次電池保持手段と、被充電二次電池の外部接続端子に接触するように配設された被充電二次電池接触端子とを備えてなる請求項１に記載の二次電池販売用包装構造。
4. 一次電池接続体は、複数の一次電池を保持する一次電池保持手段と、複数の乾電池の外部接続端子に接触して複数の乾電池を直列及び／又は並列に接続する一次電池接触端子とを備えてなる請求項１又は２に記載の二次電池販売用包装構造。
5. 充電回路開閉手段は、任意回路上に配設された対向接触接点間に嵌入された絶縁体を取り外すことにより対向接点間が導通接触するように構成されてなる請求項１又は２に記載の二次電池販売用包装構造。
6. 充電回路開閉手段は、任意回路上に配設された対向接点間に金属体を嵌入させることにより対向接点間が導通するように構成されてなる請求項１に記載の二次電池販売用包装構造。
7. 充電回路開閉手段は、被充電二次電池接続体への被充電二次電池の装填又は一次電池接続体への一次電池の装填により回路形成がなされるように構成されてなる請求項１に記載の二次電池販売用包装構造。
8. 被充電二次電池の充電状態を表示する充電表示手段が設けられてなる請求項１又は２に記載の二次電池販売用包装構造。

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