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乾電池｜特定技能 ビルクリーニング
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植村 貴昭 この内容を書いた専門家 元審査官・弁理士 行政書士（取次資格有） 登録支援機関代表 |
乾電池
電池は、電気を蓄え、必要な際に放電するという機能があります。
放電によって発生する電気は「直流」で、乾電池を使って動作する電気機器は、
直流で動作するように作られています。
乾電池の仕組み
乾電池の仕組みは、
亜鉛の筒をマイナス極、中心に入っている炭素棒やマンガンをプラス極とし、
内部に充填した電解質の反応にマイナス極からプラス極へ電子を動かします。
亜鉛の筒と炭素棒だけでは当然反応しないため、
反応を促進させるための材料として電解質が充填されています。
鉛蓄電池のように、電解質が液体では時計に入れられず、
テレビのリモコンとしても使えません。
乾電池に充填されている電解質は、不織布に染み込ませて固定化してあり、
保存や運搬、取り付けが簡単です。
乾電池を分解して中の電解質を見てみると、粉末状の個体が入っていることが分かります。
「乾いた電解質」を使用していることが、乾電池と言われる由来です。
乾電池の容量
乾電池の単１・単２・単３…という規格は、電池の容量とサイズを規格化しています。
大容量の電気機器には、単１電池を使用することで効率よく長時間運転出来ます。
小型化されている電気機器では、運転時間は短くなりますが、
単４や単５電池を使用することで、機器本体を小さく出来ます。
単１電池の場合１００㎃の電流では、１５０時間後に終止電圧になりますが、
単３電池の場合１００㎃の電流では、２０時間程度で終止電圧となります。
単の数字が小さいほど長時間の運用に耐え、瞬間的な大電流にも耐性があります。
余談ではありますが、マンガン乾電池は黒色を超高性能、赤色を高性能と区分しており、
黒色の方が、同じマンガン乾電池でも長時間運用・瞬間的な大電流を流す性能が高くなります。
新品の乾電池を使用する場合、赤と黒は性能が違うので混在させてはなりません。
マンガン乾電池の種類と構造
マンガン乾電池は、１個あたり１．５Ｖの電圧を供給出来る乾電池で、
テレビのリモコンや時計など、微小な電力を長時間使用する機器に適しています。
従来の単価はアルカリ乾電池の半額程度でありますが、
今ではアルカリ乾電池の単価がかなり下がっていて、大きな差が感じられなくなりました。
マンガン乾電池は掛け時計や置き時計など小さな電力で長時間動く電気機器や、
大きな電力を必要とする場合でも、
それが瞬間的であるもの（ガスコンロ点火用等）に使用する乾電池に適しています。
マンガン乾電池は、中心に集電体と呼ばれる炭素棒があり、
正極活物質に二酸化マンガン、負極活物質に亜鉛を充填し、
電解液に塩化亜鉛や塩化アンモニウムを使用した一次電池で、充電出来ません。
正極と負極は互いがセパレーターによって区分されています。
炭素棒、正極、負極は絶縁チューブによって覆われ、外装にジャケットを施しています。
マンガン乾電池の電解液である塩化亜鉛水溶液は、その性質がほぼ中性であるため、
万が一液漏れし人体に接触しても、被害を小さく抑えられます。
電気機器の内部で液漏れが発生しても、粉が吹く状態にはなりますが、
金属を腐食させることもなく、比較的安全です。
公称電圧は１．５Ｖで、
放電特性や容量により「普及品」「高性能品」「超高性能品」
というグレード分類がなされています。
アルカリ乾電池の種類と構造
アルカリ乾電池は、マンガン乾電池よりも高出力で、
瞬時に大出力が必要なカメラのストロボや、
モーター等の回転機器の駆動用に適している乾電池です。
ミュージックプレイヤーやラジコンカーなど、
モーターを長時間駆動させる電気機器に適しています。
アルカリ乾電池は、集電体にメッキ処理が施された真鍮棒が使用され、
正極活物質に二酸化マンガン、負極活物質に亜鉛、
電解液に苛性アルカリを使用した一次電池で、マンガン乾電池と同様に充電出来ません。
自然放電が少なく、長期の保存に適しています。
公称電圧はマンガン電池と同様、１．５Ｖです。
アルカリ乾電池の電解液は、
アルカリ濃度の高い水酸化カリウム水溶液が使用されているため、
液漏れ時の被害が大きくなります。
電気機器内部で液漏れが発生すると、端子部の腐食はもちろん、
人体に触れることで皮膚を痛める可能性があります。
テレビのリモコンや掛け時計、ガスコンロ点火用など、
長時間使用する可能性がある電気機器では、アルカリ乾電池ではなく、
マンガン電池であれば内部端子の腐食等を最小限に抑えられます。
オキシライド乾電池（生産終了）
オキシライド乾電池は、アルカリ乾電池の後継として販売された乾電池で、
電圧は０．１Ｖ程度から１．６Ｖと高く供給されています。
カメラのストロボ用にとして使われ、
アルカリ乾電池よりも多くの枚数を撮影出来ますが、
それ以外の用途では電圧の上昇により、寿命を短くしたり故障の原因になったりするため、
使い方に注意が必要です。
長時間微弱電流を供給する機器には向かないため、オキシライド乾電池を使用せず、
従来のマンガン電池やアルカリ乾電池を使用すべきとされてされます。
エボルタ電池
アルカリ乾電池の一種で、極めて長い放電時間と使用推奨期限を持つ乾電池です。
低負荷電流領域から高負荷電流領域まで、総合性能が高められています。
正極材料にオキシ水酸化チタンを添加することで、二酸化マンガンの反応の促進を図り、
負極材料の亜鉛の純度・粉末度を高めることで、反応性が向上しています。
初期電圧は１．６Ｖ、公称電圧は１．５Ｖとなっており、
アルカリ乾電池と全く同様に使用出来ます。
リチウム電池の種類と構造
リチウム電池には、使用開始から終止に至るまでの電圧が安定している酸化銀電池、
携帯ゲーム機に多用されるアルカリボタン電池、
パソコンやデッキ類の時計機能やメモリー保持に利用される
コイン形リチウム電池などがあります。
リチウム電池は液漏れに対して強いですが、
過放電、逆装填、ショート、新旧同時使用など、
適正ではない使い方をすると液漏れを発生する危険性は同じです。
酸化銀電池
酸化銀電池は、使用開始時と終止電圧がほぼ同一という特徴があるため、
時計や電子体温計など、精密な動作が必要な電気機器用の電池として利用されています。
経年劣化が極めて少なく、２０年という長期保存も可能であり、
他の電池より高価な電池として分類されています。
名称として「ＳＲ・・」「ＳＲ・・Ｗ」「ＳＲ・・ＳＷ」といつた表記がされていますが、
「ＳＲ・・」のような無表記製品は一般用途、「ＳＲ・・Ｗ」は腕時計用途で、
バックライトやアラームなど指針を動かすだけの腕時計に向くもの、
「ＳＲ・・ＳＷ」はアナログ時計など指針を動かすだけの腕時計に向くもの、
という使い分けがされています。
用途と違う電池を使用すると適切な時間計測が出来なかったり、
消耗が激しくなる等の不具合に繋がるため注意が必要です。
アルカリボタン電池
アルカリボタン電池は、酸化銀電池と似た形状と電圧を持っていますが、
正極に酸化銀ではなく二酸化マンガンを使用しています。
生産コストを抑えられますが、酸化銀電池の特徴である電圧保持性能がなく、
放電により電圧が低下していきます。
時計など精密動作を求める電気機器への利用は避け、
携帯ゲーム機や万歩計など、電圧の低下が影響を及ぼさない電気機器への利用が推奨されます。
一般用として「ＬＲ４４」といつた名称で流通しています。
コイン形リチウム電池
ビデオデッキやパソコン、炊飯器など、
電気機器のメモリー保持や時計を動作させるために多用されているリチウム電池であります。
利用範囲は極めて幅広く、リモコン、電子辞書、万歩計など
多用な電気機器の内蔵電池として採用されています。
正極に二酸化マンガン、負極にリチウムを用いたボタン電池で、
公称電圧は３Ｖ、終止電圧は２Ｖです。
一般用として「ＣＲ２０３２」といつた名称で流通しています。
次回は乾電池使用の注意点を紹介します。
