萩原おもちゃ病院　電池虎の巻（修理未然防止対策）

　　最近特に多い、使用玩具の電池切れ・電池の液漏れによる故障。ドクターが原因と対応方法をお知らせします。
　　電池を使用する各種家電製品も同じですので参考にして下さい。ここでは電池に関する様々な雑学と計算・対処方法を述べます。

　電池の基本的な知識　大きさや用途などを記載します。

　交換用の電池を買うとき、参考にして下さい。
　Ni-MH(ニッケル水素蓄電池)は容量の違いで寸法に差が出ます。単３型で2500mAh以上は嵩が大きくて入らない場合があります!

　乗用系おもちゃに使われる鉛蓄電池は6V/4Ah規格の角型が一般的。大きなおもちゃ病院には常備しています（美濃加茂・高山など）。
※萩原の場合、顧問常備品で対応可能です。事前（前日まで）にお尋ねください。　

　その１．電池の液漏れ対策：過放電させるな！（電池の過労死）

　電池を使う玩具は電池切れ・電池の液漏れによる電源端子発錆・腐食などで動かなくなるケースが後を断ちません。
　皆さん心当たりはありませんか？それはなぜか疑問に思いませんか？

　自分も子供の頃、電池を入れっぱなしにして折角のおもちゃを台無しにした苦い経験を持っています。当時はマンガン電池が主流で、錆び方も大抵赤錆になりました。
　化学的には酸化反応です。電池の中には電解液が入っており、マンガン乾電池には塩酸が入っているため完全放電すると電池本体の亜鉛缶が腐食して穴があき、液が漏れて錆びてしまいます。最近は塩化亜鉛を使用しているため液漏れは減りましたが、それでも過放電には注意が必要ですね。

　反応式：マイナス極　Zn→Zn2+＋2e-　、プラス極　2H+＋2e-＋MnO2→Mn(OH)2　※亜鉛の缶が腐食して穴が開く訳です。

　だから昔から液漏れの悲劇を知っている電池メーカーは「電池は器具を使わないときは外してください」と注釈を加えてました！

　実は！現在主流のアルカリ乾電池も液漏れを起こします(爆)
　意外なことに、液漏れが少ないと謳われた「アルカリ電池」の液漏れが多く、電子系玩具の待機電力で過放電になるケースが散見されます。
　スイッチを押していなくとも回路にはわずかながら電流が流れており、仮に1mAとしても2000mAhの電池(標準的な単３型電池)では2000時間[約83日]で完全放電してしまいます。
　マンガンorアルカリ電池は「金属亜鉛が錆びる」ことにより電力が得られます。逆にその酸化反応がなければ電力は発生しません！過放電も化学反応が正常である証拠です。
　それだけに取扱には細心の注意が必要です！過放電≒電池の過労死！使わない電池はすぐ外しましょう。

　液漏れの基本は過放電！場合によっては玩具まで過労死、後遺症発生もありえます。
※子育てママさんへ：子供のオムツを交換する話と同じだと思って、めんどくさがらずに電池も交換してください。

キーボード、電池を入替えても音が鳴らない。 電池の液漏れにより端子が錆びている。 処置は電極研磨が基本。金属部位が出ればok ひどい場合は端子を作り直します。	端子の裏側も錆びていた。しかも悪いことに リード線まで断線、ボロボロになっていた。 電線にまで液が伝っていった様子です。 腐食した電線は交換が基本。ハンダ付け必須。

液漏れのメカニズム（おさらい）　電池を入れっ放しで使う→待機電力で消費→８３日で完全放電→それ以上使う→缶が酸化腐食する→穴が開く→液漏れ

待機電力1mA,電池容量2000mAの電池の場合の完全放電所要時間：2000mAh/24h/1mA=83.333(day)　３ヶ月弱で完全放電。

※ニッケル水素蓄電池は割と過放電に強く液漏れも起きにくいですが、それで電池にダメージを及ぼし充電容量が減る場合があります。
　この式を参考に、定期的な充電をお願いします。

　その２．電池切れの小噺（意外によくある事例集）

　子供の特性として、旅先でおもちゃが欲しくなって駄々こねることはよくある話。値段も手ごろなのでつい買ってしまうことも多々あります（リアル子育て体験者の実話）
　そういう玩具は電池付で売られていたりしますが、その電池が既に劣化しているケースが往々にあります。
　メーカーから仕入れて相当の年月が経って放電しているにもかかわらず、未使用だから新品同様だと考えている方がとても多い！
　結果「電池は使ってないのに動かない…」「買ってすぐダメになった…」と嘆く貴兄も少なくありません。

　電池は使っていなくとも年月がたつと自己放電してしまいます。だから電池には使用推奨期限が書いてあるのですが…見る人はわずかです！
　我輩は電気技術者、電池チェッカーで調べないと安心して使えません。残量を見ないと正常動作は期待できませんよ？

　おもちゃ病院で預かる玩具には必ず電池を入れてください！その電池、未使用でも経年劣化しているかもしれませんよ？

※電池の自己放電計算式

　待機電力と同じ考えです。自己放電0.1mA,容量2000mAhと仮定すると 2000mAh/24h/0.1mA=833.33(day) → 約２年３ヵ月で放電します。
＃ディズニーランドにありがちな電池つき販売もほめられたものではありません。
＃おもちゃを長期保存したければ、新品でも一度封を開けて電池を取り除いて下さい！自己放電もバカになりませんよ？永久保存したいなら尚更

　その３．電池の電圧、内部抵抗、など。

　電池の発生電圧を測るには「電池チェッカー」を使います。特段高価な測定器ではありません、百均で販売されている安物で充分です！
　電池チェッカーでは、普段見えない電池の「内部抵抗」が見えます。内部抵抗は電池の化学反応と関係があり、反応速度が低下すると内部抵抗も低下しやすくなる傾向があります。もちろん電流が多く流れると電池の内部抵抗による電圧も低下しがち。
　電気技術者の使用するアナログテスターには１０Ωの負荷抵抗がついた電池チェッカーが内蔵されており、それで判定すると一目瞭然です。（電池が消耗するので測定は４〜５秒程度）
　普段負荷のない乾電池は起電力１．５Ｖですが、内部で消耗していると１０Ω負荷をかけたとき１．２〜１．３Ｖ程度に落ちます。これが内部抵抗の仕業です。

　我々が使う自家用車の鉛蓄電池もエンジンの始動モーターを回すとき内部抵抗のため電圧が大幅に低下します。特に冬は低温により起電力も低下するためエンジンがかからないこともあります。
　寒冷地仕様の自家用車は大容量のバッテリーを積載し、低温でも始動性を確保できるようにしています。
※昭和中期製の気動車（ディーゼルカー）は再始動不能を恐れ、冬季は一晩中エンジンを回していました。

　冬になると使えなくなる電池が出てくるのはそうした事情もあるもの。所詮電池も生ものですよ！
　逆に夏は電池内化学物質の反応により内部抵抗が大きくなる場合もあります。直射日光の当たる自動車内に置いてある電池が早く痛むのはそのため。
　電池も人間と同じく、使う環境を選ぶものだと思ってください。

※　熟練したおもちゃドクターは、単２・単３電池の容量をプラレール動力車のモーター音で判別します！
　　プラレール動力車は部品ドナーであるだけでなく、電池テスターにもなる代物。これがホントのおもちゃドクターの手腕だ（爆）

　その４．中古電池のリユース

　公民館など使用済み電池回収箱に捨ててある電池。とはいえ数本セットで使われていたものはまだ残り容量が結構あったりします。
　数本まとめて販売されている電池も、人間同様十人十色、特性もばらつくため一本だけ早く寿命が来るパターンは多く存在します。
　一本だけ劣化していると使えないけど、かといって他の電池と混ぜても非効率的（残り容量が判らないなら尚更）。

　こういうとき電池を１本だけ使う機器があると便利です。単２or単３乾電池一本で動くプラレール動力車は将に電池リユースの終着駅(笑)美濃加茂市環境フェアで中古電池を利用したプラレールひろばを開催、結果まだ充分使えることをアピールできました(笑)。
※プラレール動力車は単２・単３型乾電池のバッテリーチェッカーとしても使える優れもの(爆)　ベテランはモーター音だけで電池の残り容量を一瞬で判断します(笑)

　さらに最近はニッケル水素蓄電池が捨ててある場合があります。これこそリユースの王道！！（笑）
　最近はＵＳＢ電源を利用した充電器もあるので、直流１２Ｖカー電源・独立型ソーラー発電と組み合わせてエコの王道を行く手もあります。
　とりあえず回収して、バッテリー寿命判定機能つきの充電器で充電してみてください。まだ使えるなら儲けモノですよ（爆）貧乏技術者の奥の手

　その５．鉛蓄電池の使い方〜乗用玩具オーナー各位へ

　子供が乗って電気で動く電動バイク・電動カーのおもちゃ、電源は鉛蓄電池…自動車用バッテリーと同じです。
　鉛蓄電池は長期間充電されないと硫酸鉛の結晶（サルフェーション）が極板に発生、充電ができなくなります。そのため満充電での保管が基本です。
　基本特性：満充電に近いほうが極板劣化を防げて長持ちする

　おもちゃ病院へ持ち込まれる電動乗用玩具は大半が鉛蓄電池が劣化、充電ができません…原因の大半は長期放置による鉛蓄電池の過放電・極板劣化。充電器で月１回、夜間フル充電すれば避けられます。

※　鉛蓄電池の正しい使い方・注意事項　※

・　月１回〜最低半年に１度は充電する（一度完全放電すると早く劣化し、パルス充電しない限り復活しません）
※製造後の容量保存特性（１００％→６０％）：１０℃：２４ヶ月、２５度：１２ヶ月、４０℃：４ヶ月。満充電でも一夏過ぎると確実に放電します。
・　６Ｖバッテリーの場合、８Ｖ以上印加しない（鉛蓄電池を破壊します）
・　充電時は１Ａ以上流さない（一般的な６Ｖ４Ａｈ品なら、１．２Ａが限度です）　電圧可変電源なら７．５V以下＆１Ａ以下に調整。

　鉛蓄電池の劣化と判定されたときは新品バッテリーを購入できます（顧問が保有）。受付へ相談ください。［価格\1,000］

※詳しいことは独立型ソーラー蓄電を経験しているドクター（顧問）にお尋ねを。

　その６．リチウムイオン蓄電池を長持ちさせるには？

　近年、携帯電話・スマートフォン・タブレット・ノートＰＣ…など、多くの電子機器に採用されているリチウムイオン蓄電池。
　小型大容量の特性を生かし、おもちゃのＲＣ（ラジコン）電動ミニヘリコプターにも使われています（だから新コーナーを作った）

　リチウムイオン電池の長所はセル電圧の高さによる重量・体積あたりの電気容量が大きいこと。小型化要求にも応えられます。
　実際、電気容量的な密度は鉛蓄電池の約４倍…これが電気自動車普及にまで至る大きな要素でしょう。
　さらに、ポリマー電池に至っては変形の容易さからノートPCなど限られたスペースに収める場合によく使われます。
　逆に短所は…高温に弱い・低温にも弱い・劣化しやすい・発火しやすい、など。デリケートかつ物騒な代物ですね!!(爆)
　サイクル寿命も多くはないため、場合によっては鉛蓄電池のほうがトクになるケースも。
　充電量にも注意！満タン近くでも空近くでも劣化します！！５０％（真ん中）を狙うべし。

　交通の脱石油化を目指して作られたエンジンのない次世代自動車「電気自動車」にもリチウムイオン蓄電池が使われています。
　これはリチウムイオン電池の上記ネガを打ち消すために各種工夫をしていますが…夏季の満充電が元で劣化する事例も数知れず。
※唯一、三菱の軽規格車（アイミーブＭ・ミニキャブミーブ）だけがリチウム酸化物系電池（ＳＣｉＢ）の使用で難を逃れています(爆)

　ではリチウムイオン蓄電池の長持ちする使い方です。
１．満充電を避け、２０〜８０％の間で使う。満充電したら少し使って容量を減らすのが吉。
２．夏など、高温状態での保存は避ける。
３．スマートフォンなど、使いながらの充電は過熱するので避ける。充電は電源を切るかスタンバイ状態で！
４．冬の低温は電池の活性が鈍くなり容量が減ります。暖めてからお使いください。
５．電気自動車の急速充電と気温の連関：夏は電池の熱を逃がしてから、冬は走行直後の暖かい状態で！（アイミーブで実体験）
※急速充電器の選び方とも関連。夏は中速以下か普通、冬は高速充電がお勧め。

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