JPH09511610A - 強さ表示器付き電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電池に用いられる電池強さテスタは電池の強さを表示するための表示器部材と、表示器部材を電池の端子間に置いて電池の架電を表示するために回路を完成するように簡単に使用できるスイッチ部材とを有し、そしてこのスイッチは、所定の時間間隔または温度に達した後、電池の端子間の電気的接続を切るように自動的に開放する。表示器材料として用いられる発光材料は電池強さテスタの別の大きな特色である。

Description

【発明の詳細な説明】 強さ表示器付き電池 １．発明の分野 本発明は電池の強さ、電圧または容量を決定するための改良された強さ試験装 置を組み込まれた電池または電池容器に関する。より詳細には、本発明は、スイ ッチが入れられると、所定の時間が経過した後に自動的にスイッチが切られ、そ の時間中に使用者へ電池の強さの視覚的な表示を提示する、スイッチによって制 御される表示セルを有する電池または電池容器に関する。 ２．関連技術の説明 懐中電燈、携帯用ランタン、携帯用ラジオおよびテレビ受像機、カメラ、ビデ オレコーダ、携帯用録音機等は国内外において広範に使用されている。ほとんど の各家庭および職場には少なくとも１つの懐中電燈またはランタンおよびラジオ がある。多くの家庭および職場は、それらのエネルギー源として電池を使用する レコーダ、携帯用ラジオおよびテレビ受像機、計算機、カメラ等のような数多く の装置を有している。懐中電燈のような、これらの装置のいくつかは、停電等の 緊急の場合、屋外での使用或いは照明のない屋根裏や床下の空間での使用におけ るように慣用の家庭用電流によって作動する光源を使用することが不便である場 合のように、まれにしか使用されない。携帯用ラジオのような、その他の装置は 非常時に使用される。これらの電池式装置のほとんどは非充電型乾電池を使用し ている。 エバレディ(EVEREADY)、デュラセル(DURACELL)、レイオバック（RAY-OVAC）等 の商品名で販売される非充電型アルカリ電池は、充電型電池よりも数多くの利点 を有している。重量対重量および容積対容積において、アルカリ電池は充電型電 池の３から４倍の電力を供給できる。加えて、非充電型乾電池は充電型乾電池よ りも高い電圧を発生する。充電型乾電池の多くは、使用していない場合でも、電 池に永久的な障害が生じるのを防止するために電池が一定の充電レベル以下に落 ちるのを避けるように定期的に充電しなければならない。頻繁に使用されるアル カリ電池は３から４年の在庫または保存可能期間を有することができる。この 期間中、電池の保守を行う必要はない。これとは対照に、充電型湿電池および乾 電池のほとんどは最後の充電から６ヶ月またはそれ以下で完全に放電してしまう 。 ほとんどの人は、電池を組み込んだ装置のスイッチを入れることによってその 電池を試験している。装置が作動した場合、電池は作動可能であると満足する。 人によっては電池の状態を決定するのに電池テスタで電池を試験している。人に よっては電圧降下を測定するように負荷状態と非負荷状態で電池を試験すること まで行っている。電池を試験することが面倒でないとしても、装置を分解して電 池を取り外し、電池を測定し、そして試験に合格したときは、再び電池を装置に 組み込むことは時間の浪費である。新しい電池を購入時に試験することは、電池 保護の包装のために通常不可能である。 デュラセル商標の電池の製造者は電池の使用期限を指示するようにその包装お よび電池に日付を表示している。この日付印字は購入者にとってある程度有益で はあるが、電池の実際の状態を購入者に伝えていない。 本発明の譲受人に付与された米国特許第５,０１５,５４４号および第５,１５ ６,９３１号を含む、「ラベル」形電池テスタに関する多くの特許が発行されて いる。総体的に、テスタは一連の薄層と、それに接触する電流感応部材を有する 導電層をその上に配置され、次いで非導電性表面層を配置された総体的な基板層 とから構成される。電流が導電層を流れると、感応部材が活性化されて電池の強 さを指示する。テスタは電池または包装の側部に取り付けられそして電池を表示 器に接続するようにテスタを押し下げることによって作動される。 多くの電池テスタの設計において、スイッチは表示器を電池に電気的に接続す る位置に好適に採用されるがしかしながら、効果的で信頼性のあるスイッチ装置 がないことが製造上における重大な問題である。総体的にスイッチは、電池の電 極に接続された２つの導電体を接続するようにスイッチ装置を押し下げることに よってオンに切り換えられる。スイッチは、表示器が電池の強さを表示するまで この位置に保持され、そのとき押し下げを解放するとスイッチはオフに切り換わ る。このことは前記の米国特許第５,０１５,５４４号および第５,１５６,９３１ 号に示されている。カタルディ（Cataldi）他への米国特許第５,０５９,８９５ 号では、スイッチは導電層を誘電性基板層の孔を介して電池の表面に接続するよ うにスイッチに圧力を加えることによって切り換えられる。同様な設計がツコル スキィ（Tucholski）他への米国特許第５,２２３,００３号に示されている。上 述のすべての特許は本説明において参照事項として組み込まれている。 マコーリフ（McAuliff）への米国特許第４,５２０,３５３号は、電池を試験用 負荷に短時間だけ接続し、次いで電池の電圧を検出する前に電池を切り離すため の電子的なスイッチを使用することを開示している。 異なった設計として、米国特許第５,２５０,９０５号は、陽極層の下に標印受 け層を含む表示器セルから構成されそして電池が放電されたときに陽極が見えな くなる（空になる）ことで電池の強さが指示される連続的な電気化学的テスタを 有する電池を示している。 従って、本発明の目的は、表示器セルにスイッチを備えた表示器セルまたはセ ルのための分離されたスイッチ装置を有し、電池の強さまたは状態を迅速かつ容 易な手段で確実に決定できる改良された組込み式電池強さテスタを提供すること である。 本発明の別の目的は、作動された（オンに切り換えられた）後に、所定の時間 間隔に達したときに自動的に停止される（オフに切り換えられる）スイッチを採 用した改良された組込み式電池強さテスタを提供することである。 本発明のその他の目的および利点は後述から容易に明らかとなるであろう。 発明の概要 本発明は電池と電池強さテスタとから構成される改良された電池を企図するも のであり、電池強さテスタはスイッチ部材によって制御される表示器部材を有し 、スイッチ部材は、作動されたときに、所定の時間間隔だけオン位置にあるよう に適合され、その間に表示器は電池に電気的に接続して電池の強さの表示を行う ものである。スイッチ部材は通常オフ位置にあり、そして“オン”位置では所要 の時間間隔だけ電池と表示器部材の間の回路を接続して完成し、その後、元のオ フ位置に復帰する。作動されたときに所要の時間間隔、例えば３〜１０秒間だけ オン状態を保ち、次いで自動的に遮断する電子的スイッチを採用し得る。一定の 時間間隔だけ制御することのできるその他のいかなるスイッチも使用し得る。 同様に、電流の流れによって作動できるいかなる表示器も採用し得る。 本説明で述べる好適な実施例において、電池強さテスタを有する改良された電 池は第１端子と第２端子とを有する乾電池と；所定の電流が流れるときに視覚的 変化を行う、電池の側部に取着された層に形成された電池表示器、および表示器 と電池の第１端子の間を電気的に接続する第１導電体と；電池の側部上に配設さ れた弾性で非導電性の変形可能な層と、弾性層の下側に形成されたスイッチチャ ンバと、チャンバから延びかつ表示器に接続された第２導電体とから構成され、 第２導電体の部分がスイッチ接点を構成するスイッチチャンバ内に導かれる、電 気的に開放（オフ）位置に偏移された電池スイッチとから構成される。スイッチ チャンバ上の弾性層を押したとき、スイッチ接点は柔軟に変形されそして電池の 第２端子と電気的に接続したチャンバの導電層と電気的に接続する位置に配置さ れ、それにより使用者に電池の強さを迅速に指示するように表示器を電池の両端 子間に電気的に接続する位置に配置する。この改良された電池の実施例において 、スイッチの導電体の接点は、所定の温度および／または時間間隔でその内部構 造を変化しそしてその最初の非変形形状に復帰して、接続を外してスイッチを遮 断する形状記憶合金により構成される。 形状記憶合金は周知でありそして前述の米国特許第５,０１５,５４４号で述べ られているように電池表示器装置に火工（pyrotechnic）材料または色指示材料 の代わりに用いられている。このような合金は、カリフォルニア州アーバインの トキ・アメリカン・テクノロジーズ、インコーポレーテッドによってバイオメタ ル（BIOMETAL）の商品名で売られておりそして、基本的に、これらの合金は所定 の温度でその内部構造を変化して全く新しい広がりとなる。総体的に、この合金 は、物理的に変形された（スイッチを押した）ときにその形状を変え、そして（ 例えば、そこを流れる電流によって）所定の温度または時間間隔に達するまでそ の状態に保持され、そのときその元の非変形形状に戻る。 本説明で述べる別の好適な実施例において、電池強さテスタを有する改良され た電池は、第１端子と第２端子を有する乾電池と；所定の電流が表示器を流れそ して第１導電体が表示器と電池の第１端子の間に電気的に接続されるときに視覚 的変化を行う、電池の側部に取着される電池表示器と；電池の側部上の弾性で非 導電性の変形可能な層と、弾性層の下側に形成されたスイッチチャンバと、チャ ンバの一端から表示器へ延びる第２導電体と、チャンバの他端から電池の第２端 子へ延びる第３導電体とから構成された電池スイッチとから構成されており、該 電池スイッチは電気的に開放位置に偏移されている。第２および第３導電体のい ずれか一方または両方は形状記憶合金でありそしてスイッチチャンバ上の弾性層 を押したとき、該合金は物理的に変形されそして使用者に電池の強さを示すよう に第２および第３導電体が接続して表示器を電池の端子間に電気的に接続した状 態にし、次いで該合金は所定の温度および／または時間間隔で元のオフ（開放） 位置へとその非変形形状に解放する。 更に別の実施例において、本発明は電池に適用するための帯状またはラベル状 の電池強さテスタを意図しており、それは、第１非導電性絶縁または誘電性基台 層と該基台層上に接触される導電層とから構成される一体化された電池強さ表示 器または電圧計を備えている。非導電性の絶縁または誘電性層が該導電層上に接 触して設けられる。熱（温度）、電流感知型またはその他の色指示材料が該導電 層に接触する。感熱材料のために導電層は、温度感知型色指示材料に色変化を発 生させるように所定の電圧または電流となったときに、十分な熱発生容量を有す る。導電層は抵抗を有するように縮小された断面区域を有して適切に形成され、 それにより、導電層を流れる最小の所定電圧の電流が所定の温度までその区域を 熱くする。基台層は、導電層の下の熱溜まり（heat sinking）を解消しそして電 池強さ表示器または電圧計を含む帯状体が、典型的に電気的に導電性のハウジン グを有する電池の側部またはハウジングに適用されるときに温度感応型の色指示 材料が機能できるように熱的絶縁を提供するのに十分な厚さである。電池強さ表 示器または電圧計からなる帯状体はまた、所定の時間間隔だけ電池の端子と電気 的に接続するように適合された電子的な時限スイッチおよび／または形状記憶合 金により構成されたスイッチ部材を含む。 本発明のスイッチ部材の一実施例では、非導電性の基台層と；基台層に取着さ れて、第１および第２の離間して対向した内部壁を有するチャンバをその一部と 基台層とで部分的に形成する弾性で非導電性の頂部層と；チャンバの第１内部壁 の第１導電性接続部材と；チャンバの第２内部壁の第２導電性接続部材と；頂部 層と基台層との間に独立して別々に挟み込まれそして第１および第２部材にそれ ぞれ接続される第１および第２導電層とから構成され、チャンバの回りの頂部層 は基台層を押すように適合され、それにより第１および第２接続部材は第１導電 部材から第２導電部材へ電流が流れることができるように接続状態となる。第１ および第２接続部材のいずれか一方または両方は形状記憶合金である。 本発明のスイッチ部材の互換的な実施例において、スイッチ部材は非導電性の 基台層と；基台層に取り付けられてその一部と基台層とで第１および第２の離間 されて対向した内部壁を有するチャンバを形成する弾性で非導電性の頂部層と； スイッチチャンバの第１内部壁の第１および第２の離間された導電性接続部材と ；チャンバの第２内部壁の第３導電性接続部材とから構成され；第１および第２ 導電性部材は頂部層と基部層の間に独立して別々に挟み込まれそして第１および 第２導電性接続部材にそれぞれ接続され、チャンバの回りの頂部層は基部層に向 かって押さえられるように適合され、それにより第３導電性接続部材は第１およ び第２導電性部材と共に電気的接続を完成するように第１および第２導電性接続 部材に接続する。第１、第２または第３導電性接続部材のいずれか一つまたは全 ては形状記憶合金であり得、好ましくは第３導電性接続部材が形状記憶合金であ る。 本発明と共に使用できる電池強さ表示器部材は非導電性の基台層と；その一部 と基台層とで両者間にチャンバを形成する、基台層に取着される非導電性の頂部 層と；頂部層と基台層の間に別々にとせ区立して配置されそしてチャンバ内に延 びて、密閉されたチャンバ内のその端部を電池に電気的に接続するように適合さ れた第１および第２導電性部材と；電極間の電圧電位が所定の電圧を超えたとき または所定の電圧になったときに視覚的変化を行うように適合された密閉された チャンバ内の表示器部材とから構成される。表示器部材は、電極または電極板間 の電界所定の電圧値を超えたときまたは近づいたときに相を変化する液晶合成物 であることができる。好ましくは、チャンバは密閉される。 本発明と共に使用できる表示器部材の互換的な実施例において、電池強さ表示 器部材は第１非導電層と；第１および第２の対向した内部壁を有するチャンバを その一部と第１層とで両者間に形成する、第１層に取着される第２非導電層と； 第１層に取着される高誘電性の接続を有する第３非導電層と；第３絶縁層と第１ 層との間に挟み込まれてチャンバから絶縁された第１導電板部材と；第２内部壁 の第２導電板部材と；第１および第３並びに第１および第２非導電層間に別々に 独立して配置され、その一端部が第１および第２導電板部材にそれぞれ電気的に 接続され、他端部が電池に電気的に接続されるように適合された第１および第２ 導電性部材と；第１および第２板部材間の電界が所定の値を超えたときまたは近 づいたときに視覚的な相の変化を行うように適合された密閉されたチャンバ内の 液晶合成物とから構成される。好ましくは、チャンバは密閉される。 本発明のスイッチと共に使用できる別の表示器部材において、電池強さ表示器 部材は第１非導電層と；その一部と第１非導電層とで両者間にチャンバを形成す る、第１非導電層に取着される第２非導電層と；第１および第２非導電層間に挟 み込まれ、チャンバ内で小さな断面区域に縮小される導電層と；そこを流れる電 流電圧が所定の値を超えたときにチャンバの導電層が所定の温度に上昇してその 温度が所定の値を超えたときまたは近づいたときに色変化を行うように適合され るチャンバ内の感熱型色指示材料とから構成される。 本発明のスイッチと共に使用できる別の表示器部材は、スイッチが作動されて 電流が表示器を流れるときに発光（光る）材料をその中に用いる。このような材 料は、例えば、電流が流れることによりまたは表示器セルの電極間に確立する電 圧電位により発生される熱によって活性化される。 このような発光材料の例としては米国特許第４,７７５,９６４号に示されてお り、それは本説明において参照事項として組み込まれる。基本的に、蛍光発光（ electroluminescent）装置が示されており、それにより２つの電極がエポキシ樹 脂のようなバインダの中にある蛍光体（phosphor）からなる蛍光発光層を分離す る。最終的な装置は本質的に容量性回路エレメントでありそして交流またはパル ス電圧が２つの電極間に適用されるとき、蛍光体が採用された蛍光体によって種 々の色で光るまたは発光する。総体的に、蛍光体材料は約１０から２５ミクロン でありそして重合体バインダは、硬化されたときに低い電気的損失および湿り抵 抗特性（moisture resistant qualities）を示す（例えば、ビスフェノールＡク ラスの）エポキシ樹脂である。蛍光体／バインダ混合物の例としては、１０か ら２５ミクロンの間の大きさの粒子にふるい掛けされて分けられたＧＴＥシルバ ニア（GTE Sylvania，商標）ナンバー７２７蛍光体２.５部に、エイベルスティ ック・ラボラトリーズ（Abelstick Laboratories）よりエイベルボンド（ABELBO ND，商標）６８１-１４として商業的に入手可能な熱硬化型ビスフェノールＡエ ポキシバインダ１部を、容積部で、混合されたものである。 本発明はまた少なくとも１つの電池と；電池に電気的に接続されたときに電池 の強さを表示するための電池強さ表示器装置からなる電池強さ表示器部材と；表 示器装置を電池に電気的に接続するように適合された所定の時間間隔（例えば、 タイミング式または温度反応式）でスイッチングする導電性部材と；電池および 電池強さテスタ部材のためのパッケージ部材とから構成される。 電池強さ表示器およびスイッチに接続して用いられる変形可能な非導電性の帯 状の１つの層または複数の層は、電池ハウジングまたは電池のパッケージに適用 するために粘着テープのようなプラスチックフィルムで作成され得る。好ましく は、電池強さ表示器およびスイッチのチャンバは密閉されたチャンバでありそし てプラスチックフィルムは熱溜まりを防止するように熱的に絶縁する。 図面の簡単な説明 図１は本発明の電池強さテスタ装置の平面図であり； 図２は電池強さテスタを有する本発明の電池の斜視図であり； 図３は典型的な表示器セルの図１の線３-３に沿った垂直断面図であり； 図４は電池強さ表示器装置の平面図であり； 図５は図４の線５-５に沿った垂直断面図であり； 図６は「オフ」位置にあるスイッチを有する本発明のスイッチの垂直断面図で あり； 図７は“オン”位置にある図６のスイッチの縦断面図であり； 図８は本発明の互換的なスイッチのの縦断面図であり； 図９は本発明の電池強さテスタの互換的な実施例の縦断面図であり； 図１０は電池強さテスタを有する本発明の電池パッケージの斜視図であり； 図１１は電池強さテスタを有する本発明の電池パッケージ回路の模式的な回路 図であり； 図１２は本発明のスイッチの互換的な実施例の縦断面図であり； 図１２Ａは“オフ”位置にある本発明のスイッチの縦断面図であり； 図１２Ｂは“オン”位置にある図１２Ａのスイッチの縦断面図であり；そして 図１３は本発明に有効な電池強さ表示器装置の別の実施例の縦断面図である。 好適な実施例の説明 図１を参照すると、本発明の電池強さテスタ装置１０が示されている。テスタ 装置は帯状体１６に形成された表示器チャンバ、セルまたはバブル１２およびス イッチ２４を有する。好ましくは、本発明のセルおよびスイッチは密閉されたセ ルである。導電層１４が離間された電極を形成するように帯状体の長さを走って 表示器バブルに入っている。表示器バブル、表示器セル両端の電圧電位が所定の 値を超えたときに視覚的な変化（例えば、色を変化したり、光を発する等して） を行う表示材料１７を内包している。お火状体１６の少なくとも一側は透明また は半透明である。スイッチは“オフ”位置にあり、かくして、表示器装置は、ス イッチが“オン”のときだけ作動されることによって、電池の定常的な消耗を防 止する。 本発明の改良された電池が図２に示されている。電池は陽極２０とその基部の 陰極（図示なし）とを有する。テスタ装置１０は電池の側部に取り付けられてお り、装置の両端は陽極２０と陰極とに接続される。 図３を参照すると、本発明で使用できる典型的な表示器装置は第１層３０と、 第２層３２と、第１および第２層間に挟み込まれた導電層のたは線１４とから構 成されている。導電線の一端は、表示器材料３３で充満された表示器チャンバま たはセル１２に延びる。導電線の両端は電極３６を形成する。図３の装置の第２ 層は、セルの一側に形成するバルジ３７を有して形成される。セルの他側は第１ 層によって形成される。第１層は透明な材料、半透明な材料または不透明な材料 であることができる。第２層は透明または半透明な材料であるのが好ましい。第 １層は、バルジの領域が透明または半透明である限り、不透明な材料であること ができる。第１層が不透明である場合、第１層の内方側部３１は、表示器材料の 視認性を高めるように、アルミニウムまたはアルミニウムフォイル、或いは高反 射性の白色材料のような反射材料で被覆できる。 表示器材料は、電極間の電圧電位が所定の電圧を超えたときまたは以下に下が ったときに色変化のような視覚的な変化を行うことができるものであればいかな る材料でもよい。例えば、該材料には、スターリング（Sterling）の米国特許第 １,４９７,３８８号の合成物、または「無機定量分析(INORGANIC QUANTITATIVE ANALYSIS)」１９３９年版、３９１〜３９３頁にエッチ・エー・フォールズ（H.A .Fales）およびエフ・ケニー（F.Kenny）によって開示された合成物等のような 酸化還元反応合成物を使用できる。互換例として、該合成物は、カーク−オスマ ー（Kirk-Othmer）による「化学技術事典(ENCYCROPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOG Y)」第３版、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ社（John Wiley & Sons）発行 、第７巻、第７２４〜７５１頁および第１４巻第３９５〜４２７頁に開示された 合成物の一つのような液晶合成物を使用できる。 電圧色表示装置は、少なくとも１つの透明または半透明窓を有する密閉された セルにより構成される。該セルは水溶性フェノールフタレイン溶液のような水溶 性または非水溶性合成物で充満される。セルの２つの離間された電極は色表示溶 液に接続されている。電圧電位が電極の両端間に引き起こされると、酸化還元反 応作用が色表示溶液に色変化を発生させることができる。各溶液は、酸化還元反 応作用が始まるそれ自体の特定のしきい値電圧を有する。電池の電圧がしきい値 電圧よりも低いと、酸化還元反応作用は起こらず、色変化は生じない。 本発明に使用できる互換的な実施例の電池強さ表示器装置１０Ｂが図４および ５に示されている。表示器装置１０Ｂは第１層３０と、第２層３２ａと、電極３ ６に接続されたそれらの間に挟み込まれた導電線または層１４とを有する。第２ 層３２ａは、表示器セル１２の一側を画定する凹部またはキャビティ３８（表示 器材料３４で充満されている）を有し、セルの他側は第１層３０の内面３１によ り画定される。キャビティは曲面で示されているが、垂直または非垂直状態で配 設された直線状の側部を有することもできる。層の一方または両方は透明または 半透明である。層は相対的に厚く図示されているが、実際には種々の表示器のた めのおよび本発明のスイッチの層は、通常１２.７または２５.４ミクロン（０. ５または１ミル）の高さまたは深さを有して２５.４または５０.８ミクロン（１ または２ミル）のように極めて薄くできる。 本発明の一実施例のスイッチ４４が図６および７に示されている。スイッチ４ ４は基台層４６と、基台層に取着された弾性の頂部層４８とを有する。導電線ま たは層５０ａおよび５０ｂが２つの層間に挟み込まれそして空間５１によって分 離されたスイッチ接点５２を形成する。頂部層の一部はバブルエレメント５６を 形成するように外側へ膨らんでいる。「バイオメタル」の商標で販売されている ような形状記憶合金からなる導電性の帯状体または被覆５４がバブルエレメント の内側５５に取着される。バブルエレメントは図６に示されるように基台層４６ から離れて偏移されており、それにより導電性の帯状体または被覆は離間された スイッチ接点５２と接続状態にはならない。かくして、スイッチは、通常、“オ フ”位置に偏移される。バブルエレメントが図７に示されるように基台層に向か って押し下げられたとき、導電性の帯状体５４は柔軟に変形され、それによりス イッチ接点５２を接続し；かくして接点をつなぎそして、図７に示されるように 、導電線または層５０ａおよび５０ｂ間の接点を電流が流れることができる。導 電性の帯状体５４は電流が流れたときに熱くなるために十分な抵抗を有する。帯 状体５４は電流に関連して寸法付けられており、それにより特定の温度または時 間間隔が形状記憶効果を達成するのに十分なものとなると、帯状体５４はその最 初の非変形形状に戻りそしてバブルエレメントは基台層から離れてスイッチ接点 ５２間の接続を切る。 本発明の互換的な実施例のスイッチ４４Ａが図８に示されている。このスイッ チは基台層４６、弾性の頂部層４８および２つの層間に挟み込まれた導電線また は層５０を有する。頂部層はバブルエレメント５６を形成するように膨らんでい る。離間されたスイッチ接点５２は形状記憶合金で作成されそしてバブルエレメ ントの内側に配置されている。導電性の帯状体５４または被覆が基台層４６の打 ち側に取着されている。このスイッチは図６および７のスイッチと同様な手段で 作動する。バブルエレメントは変形するように押し下げられてスイッチ接点５２ を導電性の帯状体５４に接続させ、かくして、２つの接点を電気的に架橋する。 特定の温度または時間間隔に達すると、形状記憶合金はその最初の非変形形状に 戻りそしてバブルエレメントは導電性の帯状体から離間し、かくして、スイッチ 接点と導電性の帯状体との間の電気的接続を切る。 本発明の組合せ型の単一セル（表示器およびスイッチ）の電池強さテスタの実 施例が図９に示されている。該装置１０Ｃは第１層３０と第２層３２とを有する 。導電層１４ａおよび１４ｂはそれぞれ装置の左側および右側に第１層と第２層 の間に独立して別々に挟み込まれる。第１層の一部は表示器セル１２を形成する ようにバルジ３７の形状に形成される。形状記憶合金プレート６０ａがセル内の 頂部層の内面３１に取着されて導電層１４ａと電気的に接続される。第２プレー ト６０ｂが表示器セル内の第２層３２の内面３５に取着されて導電層１４ｂに電 気的に接続される。第２プレート６０ｂは形状記憶合金でもよい。表示器セルは 、本説明で述べた材料のような表示器材料１７で充満される。少なくとも１つの 層およびそれに取着されたプレートは透明または半透明であり(或いは層の一方 が透明または半透明で、それに取着されたプレートが極めて薄い)、それにより スイッチ接点６０ａおよび６０ｂ間を接続させるようにバブル３７を押し下げた ときに表示器材料の変化を視認できる。所定の温度または時間間隔に達したとき 、スイッチ接点６０ａはその最初の形状に戻りそしてバブルエレメントは基台層 から離れてスイッチの接続を切る。 本発明の別の実施例が図１０および１１に示されている。電池パッケージ８０ はパッケージ枠８２に装着された２つの電池１８から構成される。導電線１４ａ および１４ｂは電池の陰極２２に電気的に接続して枠の基部に固定される。導電 線１４が、本説明のいずれかの電池強さ表示器１０に線１４ａおよび１４ｂを接 続する。導電層５０が、導電性のＴ字形接続部８６に接続されたスイッチ４４を 表示器１０に接続する。スイッチ４４は作動された後に所定の時間間隔または温 度に達すると自動的にオフに切り換わる。Ｔ字形接続部は導電層５０および導電 性のフラップ８６を介して電池の陽極２０に電気的に接続される。パッケージは スイッチ４４への物理的な接近路および表示器１０への視覚的な接近路を付与す る透明なカバーで覆われるのが望ましい。図１４０の実施例において、電池は並 列接続である。図１１は、スイッチ４４および表示器１０に直列に接続された２ つの電池を備える電池パッケージの電気回路を示している。 好適な実施例において導電線、スイッチおよび表示器はパッケージ枠に取着さ れた層である。導電線はパッケージ枠に直接印刷またはスクリーン印刷され得 る。パッケージ枠はスイッチ４４および表示器１０のための非導電性の基台層で あることができる。 本発明の別の実施例のスイッチ４４が図１２に示されている。スイッチは基台 層４６と、基台層に取着される頂部層４８とを有する。導電線または層５０ａお よび５０ｂが２つの層間に挟み込まれている。装置の左側の導電層５０ａはチャ ンバ４０内にスイッチ接点５２ａを形成しており、そして装置の右側の導電層５ ０ｂはチャンバ４０内にスイッチ接点５２ｂを形成している。スイッチ接点５２ ａおよび／または５２ｂは形状記憶合金である。頂部層の一部と底部層とはバブ ルエレメント５６ａおよび５６ｂを形成するように膨らんでいる。バブルエレメ ントはスイッチ接点が接続状態とならないように相互に離間される。かくして、 スイッチは通常“オフ”位置にある。バブルエレメントが図１２の矢印で示され るように共に押されたとき、スイッチ接点は変形して接続状態となり、接点間、 および導電線または層５０ａおよび５０ｂを電流が流れるのを可能にする。特定 の時間間隔または温度に達すると、バブルエレメントは非変形状態となって相互 に離間し、２つのスイッチ接点間の接続を切る。 本発明の別の実施例のスイッチ４４が図１２Ａおよび１２Ｂに示されている。 スイッチは基台層４６と、基台層に取着された頂部層４８とを有する。導電線ま たは層５０ａおよび５０ｂは２つの層間に挟み込まれる。該線は形状記憶合金で あり得、そしてこのスイッチにおいて導電層５０ａは形状記憶合金でありそして チャンバ４０にスイッチ接点５２ａの形状に形成される。導電層５０ｂはチャン バにスイッチ接点５２ｂの形を形成する。頂部層の一部はバブルエレメント５６ ａを形成するように膨らんでいる。スイッチ接点５２ａおよび５２ｂは相互に離 間するように示されており、それによりスイッチはオフ位置にある。バブルエレ メントが図１２Ｂの矢印で示されているように押されたとき、スイッチ接点は、 接点間および導電線または層５０ａおよび５０ｂを電流が流れるのを許容する接 続状態となる。特定の温度または時間間隔に達すると、スイッチ接点５２ａはそ の最初の非変形形状（図１２Ａに示すように）に戻り、接点を放してスイッチを オフに切り換える。 本発明は、電池の容量が所定量以上であるか以下であるかを電圧計および／ま たは電流計を用いることなしに電池の使用者がすぐに決定するのを可能にする。 電池の近似的な容量は電池の無負荷出力電圧によって決定できる。本発明の表示 器装置は、特有な無負荷電圧しきい値を示すように製造できる。例えば、電池が 約２０％消耗されたものか、約５０％消耗されたものか−どんなものも意図され た目的にとって好適である−を表示できる電圧しきい値を選定できる。 本発明のスイッチと共に利用される別の表示器は、液晶合成物を含む、密閉さ れて全体を包み込まれたセルからなる液晶合成物を有するものである。好ましく は、セルの一側は透明であり、単に半透明ではない。液晶表示器セルの基台層は 高誘電性材料、選択的に、液晶合成物に接触した誘電性鏡で被覆された材料であ ることができる。頂部層は透明であるのが好ましく、選択的に、液晶合成物に接 触した面に適用された透明な導電性被覆を有する。電圧差は、電場を誘導するよ うに高誘電性の基台材料か高誘電性の透明な頂部層かのいずれかへ液晶合成物を 横切って生起される。電場の変化は、液晶がネマチック相からスメクチック相に 変化するときのように、液晶の光学特性に変化を生じる。このような場は、高誘 電性基台材料および／または高誘電性頂部層材料を用いることによって、電池か らの小さな電圧入力であっても容易に達成される。かくして、本発明の液晶検電 器が非励起段階にあるとき、一つの液晶の‘休息’相（'at rest'phase）の光学 的現象特性を有する。表示器装置が作動され、そして電場が液晶合成物を横切っ て発生されたとき、液晶合成物は別の相に変化する。互換的に、表示器は“常に オン”（“always on”）状態に保持しそして電池の強さを常時表示させること もできる。電池が、それにより液晶合成物を一方の相から他方の相に変化するし きい値の高誘電性電場（threshold high-dielectric field）を達成するのに十 分な電圧を有していないと、変化は見られない。かくして、各液晶表示器セルは 、サンドイッチ状の誘電性材料の厚さ、プレート間または電極間の間隔、および 誘電性合成物を調整することによって合わせられる。採用可能な典型的な液晶合 成物はメトキシベンジリデンブチルアニリン（methoxybenzylidenebutylaniline ）およびテレフタル−ビス−パラ−ブチル−アニリン（terephthal-bis-p-butyl -anillne）を含む。 図１３の表示器装置において、電極６２ａおよび６２ｂは第１の高誘電性の定 常的な層および第３の非導電性の層３０および３４と第１層および第２の非導電 性の層３０および３２の間にそれぞれ独立して別々に挟み込まれる。表示器セル ４０を形成するように、第１層から外向きに延びるバルジが第２層に形成される 。第２層３２の内側のセル内は線１４ｂに電気的に接続された導電プレート６２ ａである。プレート６２ｂが第１および第２層間で表示器セルの下側に配置され そして導電層１４ａに電気的に接続される。表示器セル１２は液晶合成物４０で 充満される。第２層とプレート６２ａおよび／または第１および第３層とプレー ト６２ｂは、液晶合成物４０の変化を視認するために、透明または半透明である 。チャンバの底部には合成物４０の変化を視認性を強めるように高反射性被膜等 を備えることができる。いかなるスイッチ表示材料も図１３の表示器セルまたは その他のいかなるセル設計にも使用し得ることを認識されるべきである。例えば 、熱、電流、電圧差等、或いはそれらの組合せによって活性化される発光材料を 使用し得る。 電池強さ表示器および制御スイッチのその他の構造は本発明の範囲内と考えら れる。例えば、表示器は、非導電層を挟み込んだ導電性の頂部および基台層で製 造できる。セルは本説明で述べたように頂部および底部層間に形成される。非導 電層はセル内には延びていないが、しかしながら、この層は頂部層を底部層から 電気的に絶縁している。セルは本説明で述べたように表示器材料で充満されそし て頂部および底部層は電池の異なった極に接続されるように独立して採用される 。頂部および／または底部層は透明または半透明である。 本発明は、あるかり、亜鉛、またはニッケルカドミウム電池のように、乾電池 または湿電池と共にそして充電式および非充電式電池と共に使用できる。しかし ながら、利便性のために、本説明において本発明は乾電池に関連して説明された 。 かくして、前述の目的、前述の説明から明らかとなった目的は効果的に達成さ れそして、本発明の主旨および範囲から逸脱することなしにある程度の変更は行 われ得るので、上述または添付図面に示された全てのものは例示として解釈され るべきであり、限定を意図するものではない。 本発明は最も実際的で好適な実施例を考慮して図示され、説明されたが、多く の変更が可能でありそしてそれらは本発明の範囲内となるものであり、それ故、 添付の請求の範囲は全ての範囲の等価のものに権利を与えるものであることを認 識されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．表示器とスイッチ部材とを有する電池強さテスタを有する電池であって、 第１端子と第２端子を有する電池と、 前記電池の側部に取着され、表示器と電池の第１端子の間に電気的に接続され た第１導電線およびそれ自体に所定の電流が流れるときに視覚的変化を行う表示 器と、 作動されたときに所定の時間間隔だけオン位置の作動状態に維持し、電池の側 部上に配置される、電気的に開放位置にある電池スイッチ、スイッチから表示器 に延び、その一部がスイッチ内に延びてスイッチ接点を構成する第２導電線、お よびスイッチ内にスイッチ接点を形成しそして電池の第２端子に電気的に接続さ れる導電層と から構成され、 それにより、スイッチを作動すると電池の強さを表示するように表示器が電池 の端子間に電気的に接続された状態となり、所定の時間間隔に達するとスイッチ がその開放位置に戻って電池の端子間の電気的接続を切る ことを特徴とする電池。 ２．表示器とスイッチ部材とを有する電池強さテスタを有する電池であって、 第１端子と第２端子を有する乾電池と、 電池の側部に取着された層に形成され、所定の電流がそこを流れたときに視覚 的変化を行う電池表示器と、電池表示器と電池の第１端子の間に電気的に接続さ れる第１導電体と、 電池の側部上に配置される弾性で非導電性の変形可能な層、弾性層の下側に形 成されるスイッチチャンバ、およびそのチャンバ内の部分がスイッチ接点を構成 し、チャンバから延びそして表示器に接続される第２導電体とから構成される、 電気的に開放位置にある電池スイッチと、スイッチ接点から離間されそして電池 の第２端子に電気的に接続された導電層と から構成され、 それにより、スイッチチャンバ上の弾性層を押したとき、スイッチ接点が変形 されて、電池の第２端子に電気的に接続された導電層に電気的に接続する状態に 位置され、それにより使用者に電池の強さをただちに表示するように表示器を電 池の端子間に電気的に接続する状態に位置し、そしてそこにおいてスイッチ接点 は形状記憶合金により構成されそして所定の時間間隔または温度に達した後に形 状記憶合金がその最初の非変形形状に戻って電池の端子間の電気的接続を切る ことを特徴とする電池。 ３．表示器とスイッチ部材をを有する電池強さテスタを有する電池であって、 第１および第２端子を有する乾電池と、 電池の側部に取着され、所定の電流がそこを流れるときに視覚的変化を行う電 池表示器、および表示器と電池の第１端子の間に電気的に接続された第１導電体 と、 電池の側部上に配置された弾性で非導電性の変形可能な層、弾性層の下側に形 成されたスイッチチャンバ、チャンバの一端から延びて表示器に接続された第２ 導電体、およびチャンバの他端から電池の第２端子に延びた第３導電体から構成 される電池スイッチであって、電池スイッチが電気的に開放位置に偏移されるよ うに導電体が分離されており、第２導電体または第３導電体の少なくとも一方が 形状記憶合金により構成されていることと から構成され、 それにより、スイッチチャンバ上の弾性層を押したときに第２導電体または第 ３導電体の少なくとも一方が物理的に変形されそして２つの導電体が接続してス イッチをオンに切り換え、スイッチは使用者に電池の強さをただちに表示するよ うに表示器を電池の端子間に電気的に接続した状態に位置し、そして所定の時間 間隔または温度に達した後に形状記憶合金がその最初の非変形形状に戻って電池 の端子間の電気的接続を切る ことを特徴とする電池。 ４．前記弾性層はチャンバ付近で透明であることを特徴とする請求項３記載の電 池。 ５．前記弾性層はチャンバ付近で半透明であることを特徴とする請求項３記載の 電池。 ６．前記表示器は表示器間の電圧電位が所定の電圧に近づいたときに色を変化す る化学的酸化還元反応合成物により構成されることを特徴とする請求項３記載の 電池。 ７．前記表示器は表示器間の電場が所定の値に近づいたときに相を変化する液晶 合成物により構成されることを特徴とする請求項３記載の電池。 ８．前記表示器は表示器に加えられる電圧が所定の値に近づいたときに視覚的変 化を行う発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項３記載の電池 。 ９．前記表示器は表示器の温度が所定の値に変化するときに色を変化するサーモ クロミック（thermochromic）材料により構成されることを特徴とする請求項３ 記載の電池。 10．前記表示器はスイッチがオンであるときに発光することになる材料により構 成されることを特徴とする請求項３記載の電池。 11．材料はエポキシバインダ中の蛍光体であることを特徴とする請求項１０記載 の電池。 12．表示器とスイッチ部材を有する電池強さテスタを有する電池パッケージであ って、 パッケージ枠と、 パッケージ枠に装着された、第１および第２端子を有する少なくとも１つの電 池と、 パッケージ枠に装着されそして電池の第１端子に電気的に接続された電池強さ 表示器と、 作動したときに作動状態のオン位置に所定の時間間隔だけ維持され、パッケー ジ枠上に配置されそして電池の第２端子および表示器に電気的に接続された、電 気的に開放位置にある電池スイッチと から構成され、 それにより、スイッチが作動されたときに表示器が電池の端子間に電気的に接 続した状態に配置されそして所定の時間間隔または温度に達した後にスイッチが その開放位置に戻って電池の端子間の電気的接続を切る ことを特徴とする電池パッケージ。 13．表示器とスイッチ部材を有する電池強さテスタを有する電池パッケージであ って、 パッケージ枠と、 パッケージ枠に装着された、第１および第２端子を有する少なくとも１つの電 池と、 パッケージ枠に装着されそして電池の第１端子に電気的に接続された電池強さ 表示器と、 パッケージ枠上に配置された弾性で非導電性の層、弾性層の下側に形成された スイッチチャンバ、チャンバの一端から延びて表示器に接続された第１導電体、 およびチャンバの他端から延びて電池の第２端子に接続された第２導電体とから 構成され、電気的に開放位置に偏移されたスイッチ接点を第１および第２導電体 が形成し、導電体の少なくとも１つが形状記憶合金により構成される電池スイッ チと から構成され、 それにより、スイッチチャンバ上の弾性層を押したときに第１導電体および第 ２導電体の少なくとも一方が物理的に変形されそして、第１導電体および第２導 電体が接触して表示器を電池の端子間に電気的に接続した状態にしそして所定の 時間間隔または温度に達した後、記憶形状合金が最初の非変形形状に戻って電池 の端子間の電気的な接続を切る ことを特徴とする電池パッケージ。 14．基台部と、 基台部の一部とで２つの離間して対向された内部壁を有するチャンバを形成す る、基台部に取着された弾性で非導電性の頂部層と、 チャンバの内部壁の一方の第１の電気的な接点と、 少なくとも一方を形状記憶合金により構成される、チャンバの他方の内部壁の 第２の電気的な接点と、 頂部層と基台部の間に独立して別々に挟み込まれて第１および第２接点にそれ ぞれ接続された第１および第２導電体であって、チャンバ付近の頂部層が基台部 に向かって押されるように適合され、それにより第１および第２接点の少なくと も一方が物理的に変形されて第１導電帯から第２導電体へ電流が流れるのを許容 するように接続状態となり、そして所定の時間間隔または温度に達した後、形状 記憶合金がその最初の非変形形状に戻って電池の端子間の電気的接続を切ること と から構成されることを特徴とする電池強さテスタのための電気的スイッチ。 15．基台部と、 基台部の一部とで２つの離間して対向された内部壁を有するチャンバを形成す る、基台部に取着された弾性で非導電性の頂部層と、 チャンバの一方の内部壁の第１および第２の離間された導電性接点と、 形状記憶合金により構成される、チャンバの他方の内部壁の第３の導電性接点 と、 頂部層と基台部の間に独立して別々に挟み込まれそして第１および第２導電性 接点にそれぞれ接続された第１および第２導電体であって、チャンバの付近の頂 部層は基台部に向かって押されるように適合され、それにより第１導電帯から第 ２導電体へ電流が流れるのを許容するように第３導電性接点が物理的に変形され て第１および第２導電性接点に接続した状態となりそして所定の時間間隔または 温度に達した後、形状記憶合金がその最初の非変形形状に戻って電池の端子間の 電気的接続を切ることと から構成されることを特徴とする電池強さテスタのための電気的スイッチ。