5.3　乾電池からは直流が出てくる

　じつは多くの電気機器は直流で動作します。 直流（DC：Direct Current（ダイレクト カレント））とは，正負が一定していて決まった方向に流れる電気のことです。 電池はこの直流の電気を発生・供給できます。
　元々電池は，時計など電力消費が非常に少ない機器や，電力消費が小さくて移動して使用する機器に用いられてきました。 室内でエンジンの排ガスを好まないが移動して使う機器や車椅子・自転車・自動車，非原子力駆動の潜水艦などでは，蓄電池が大きな動力源として使われています。

［A］

図 5.5 乾電池の構造
	（a）マンガン電池 　　　　　　　　　（b）アルカリ電池

　電気化学反応を利用する電池は，基本的には図 5.5のように，酸化剤でできた正極（陽極ともいう）と，消耗する金属（亜鉛）の負極（陰極ともいう）および電解液から成っています。
　マンガン（Mangan）電池とアルカリ（Alkaline）電池では，内部構造が反転していて，前者は中心部に二酸化マンガンとそこから電気を集める炭素棒があり，後者は中心部に粉末状の亜鉛をペースト（Paste）状にしたものと集電用の電極があります。

　電池としての動作のりくつはかなり複雑です。 化学式を見ると頭が痛くなりますが，以下のようにして電気が取り出せるといわれています。

［A］
　種類は大きさと性能で分けられます。

　懐中電灯などに使う円筒型の乾電池は，使い捨てなので，世界中どこで買っても大きさに互換性がないと困ります。 IEC（International Electrotechnical Commission : 国際電気標準会議）規格では表 5.2のように寸法が決まっています。
　通称角型（積層型とも呼ばれる）乾電池といわれている電圧が9Vの電池は，内部に6個の1.5Vの電池セルが直列に積層されています。 これに対して1.5Vの電池は，電池セルが一つなので“単〜”という呼び方がされています。

表 5.2 円筒型乾電池の大きさ（φは直径，Hは高さ）
	単5　単4　単3　　単1　　単2　　006P
	日立マクセルHPより（現在リンク不能）

　カメラ用に作られたリチウム（Lithium）乾電池は，セル電圧が3Vあるので，誤用しないように汎用の1.5Vの乾電池とは表 5.3のように寸法が異なっています。
　なお，4LR44はアルカリ電池のLR44を4セル入れて封をしただけの円筒型電池です。

表 5.3 カメラ用乾電池の 大きさ

φは直径 Dは奥行き Wは幅 Hは高さ

　丸くて薄い形状のボタン（Button）型（リチウム電池についてはコイン（Coin）型ともいう）の電池は，電卓や腕時計などに使われたのを手始めとして，今や多くの電子機器で使われています。 その形状は，表 5.4に示すようにいろいろとあり，名称は種類および直径と厚さで表されているものが多いです。

表 5.4 主なボタン電池 の大きさ 　LR：アルカリ 　SR：酸化銀 　PR：空気 　CR：リチウム CR2032 Wikimediaより 2005/7/28 Krzysztof Woznica氏

　電池の性能は，第一にはその保（も）ち，すなわち容量で決まります。 電池の容量（Ah）は，前にも述べたように流せる電流とその時間の積（Ah）で表します。 乾電池容量の向上は，本章の扉で紹介した屋井先蔵がそれまでの液体電池を改良して以来，絶え間なく進められて来ました。 しかし，マンガン電池の改良だけでは限界があり，方式を改良することで大幅な大容量化を実現しました。
　マンガン電池自体も材料や構造の改良で，表 5.5に示すようにまず赤容器（高出力），そうして黒容器（超高出力）へと変り，第二次世界大戦後すぐのころは，単一型でわずか1Ahしかなかった容量は，最近では約3倍に伸びました。

表 5.5 乾電池の構造と性能

　電池の容量は，実用に耐えなくなった時までの電流の積算量です。 通常は端子電圧が0.9Vまで低下したら打切り電圧として，そこまでの積算量を容量と考えます。 電球方式の懐中電灯以外の電子機器では，内部の電圧を一定に保つために電子回路で昇圧していますので，電池の端子電圧が下がるほど消費電流が増えます。 そのような状態では急速に消耗します。

表 5.6 単一型アルカリ電池の 放電電流による 容量変化例

パナソニック2009年 発表のグラフからの 読取り値

　なお，電池の容量は使い方で大きく変り，表 5.6に示すように大電流（単一型で1A程度）で使うと，その1/10程度の中電流で使う場合と比べ，容量が半分程度に下がってしまうことがわかります。 また，間歇使用するとマンガン電池は回復して長持ちすることが知られています。

［A］
　いちばん簡単で解りやすいのは，豆電球式の懐中電灯に入れて点けてみて明るさを比べることです。 ただ，多くの懐中電灯では乾電池が二つないと調べることができません。 図 5.6のような電池残量の多寡（たか）を調べることができる電子式の電池チェッカ（残量検査器）と言う製品もあります。 しかし，電池残量は電池の種類によって測り方が異なりますので，ある程度正確に知りたいときは電池の種類ごとに専用の測定器を使うのが好ましいです。

図 5.6 電池チェッカ

旭電機化成HPより ADC-07型（乾電池のみ可）

　打切り電圧になったかどうかを正確に調べるには，Q7.26で説明する電圧計をつかいます。 この時は実際の使用状態に近付けるために，電池に負荷をつないだ状態で測る方が正確です。