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Memorandumの小部屋

         

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EVOLTA NEOを買われてしまいました。 単1乾電池持ち時間を調べようの巻

  10種類の単1形乾電池について、電圧変化、電流容量を調べた結果を公開します。 なお、本Webページの記載内容は当方が実際に調べた結果や個人的感想を記載したもので す。 測定条件(環境条件温度・測定方法など)により測定結果は変わりますし、その測定結果に関する感想は判断する人により変わります。  なお、コスト関連は全て税込み金額で計算しています。


目次

1. はじめに 

2. 結果まとめ

3. 個別データ

3.1 Panasonic EVOLTA LR20(EJ) [パナソニック(株)]

3.2 Panasonic EVOLTA NEO LR20(NJ) [パナソニック(株)]

3.3 Panasonic アルカリ乾電池 LR20(XJ) [パナソニック(株)]

3.4 MrMax(金) アルカリ乾電池 LR20/1.5V [(株)ミスターマックス]

3.5 MrMax(橙) アルカリ乾電池 LR20/1.5V [(株)ミスターマックス]

3.6 Power Energy アルカリ乾電池 LR20 1.5V [(株)トライアルカンパニー]

3.7 NAFCO アルカリ乾電池 LR20/1.5V [株式会社ナフコ/FDK株式会社]

3.8 ALKALINE アルカリ乾電池 LR20/1.5V [Can★Do/株式会社モリトク]

3.9 DAISO&HW アルカリ乾電池 LR20 1.5V [(株)大創産業]

3.10 Panasonic マンガン乾電池 20RPRJ [パナソニック(株)]

4.測定方法

5.あい路


1.はじめに

  ある日、玄関になぜかともて高価な単一乾電池Panasonic EVOLT NEO 4本セットがありました。 家人に「これはどうしたの?」と聞くと、「懐中電灯の電池がないようなのいで電池を買った。 宣伝でこの電池が長持ちすると言っていたのでEVOLTA NEOを買った」 と、のたまうではありませんか。 こんな高価な乾電池は見たことはあっても手に取った事すらありません。 宣伝の洗脳は怖いもので、電気に疎い家人にEVOLTAの素晴らしさを確信させています。

 

値段を見ただけでスルーする電池です。

【 玄関で見つけた乾電池 】

 

 しかし、私は知っています、 「ラジオ電池駆動時間が短い? 単4形乾電池持ち時間を調べようの巻」で単4乾電池のEVOLTA NEOの実力を。 ということで、今回は単一乾電池について測定調することにしました。 以下にその結果を紹介します。

 


2. 結果まとめ

 今回は下記の10種類の単1形乾電池を測定しました。 測定は一部の単1形乾電池を2回測定しており、延べ15回分の測定データ得ました。

 

No.

ブランド名/型式

メーカ

外観

Panasonic

EVOLTA

LR20(EJ)

パナソニック(株)

Panasonic

EVOLTA NEO

LR20(NJ)

パナソニック(株)

Panasonic

アルカリ乾電池

LR20(XJ)

パナソニック(株)

MrMax(金)

アルカリ乾電池

LR20/1.5V

(株)ミスターマックス

MrMax(橙)

アルカリ乾電池

LR20/1.5V

(株)ミスターマックス

Power Energy

アルカリ乾電池

LR20 1.5V

(株)トライアルカンパニー

NAFCO

アルカリ乾電池

LR20/1.5V

株式会社ナフコ

ALKALINE

アルカリ乾電池

LR20/1.5V

株式会社モリトク

購入先:Can★Do

DAISO&HW 

アルカリ乾電池

LR20 1.5V

(株)大創産業

10

Panasonic

マンガン乾電池

20RPRJ

パナソニック(株)

 

 今回の測定方法などは後述の「4.測定方法」「5.あい路」を参照願います。 上記電池の電圧変化の結果を 以下に掲載します。
 最初に基本的な結果として電池電圧の時間変化(放電継続時間と記載)を比較しました。  アルカリ乾電池に関しては放電初期は同じような変化をしていますが、18時間を超える頃からPanasonic製乾電池(EVOLTA、EVOLTA NEO、Panasonic アルカリ乾電池)は急激に電圧低下が生じています。 多少のぱらつきはありますがPanasonic製乾電池(EVOLTA、EVOLTA NEO、Panasonic アルカリ乾電池)の変化は似たような様をしており、かつ、他のアルカリ乾電池とは異なる挙動を示してました。 表現は適切ではないですが、同じような製品をブランド名を変えて販売していると言ってもおかしくないような変化でした。
 なお、マンガン乾電池は電源オン初期から電池電圧低下は大きくなっています。

 

【 電池電圧時間変化(全データ) 】

 

 上記測定結果をベースにして、データの見方を変えてみました。

 次は前記グラフの縦軸/横軸を逆にして、電池電圧に対する放電継続時間をグラフ化しました。 

 

【 放電終了電圧到達時間:電圧依存全データ) 】

 

 これ以降、コストパフォーマンス関係をグラフ化しました。 下記は縦軸に電池1本当たりの購入価格100円に対する電流容量[Ah]]を、横軸に電池電圧としてグラフ化してみました。 電池電圧1V以下では、購入価格の高い EVOLTA、および、EVOLTA NEOの電流容量が低いのが目立ちます。 逆に、マンガン乾電池は購入価格が安価なため数字としては電流容量は高くなっていますが、電圧を維持する能力が低いため短時間しか利用できないことを忘れてはいけません。

 

【 100円当たりの電流容量 】

 

 次は電池1個あたりの購入価格(電池単価と記載)に対する電流容量をプロットしました。 さすがにマンガン乾電池は電流容量は相当低いですが、アルカリ乾電池はどれもほぼ同じ電流容量の分布となっています。 つまり、乾電池単価の安価なものと高価なものでの差異は無いと判断 しました。 これをみただけでも100円均一品もしくはそれに近い商品のコストパフォーマンスがよいようです。

 

【 電池単価 v.s. 電流容量  】

 

 次は前記の電流容量の代わりに放電継続時間をプロットしてみました。

 

【 電池単価 v.s. 放電継続時間 】

 

  次は電池1個あたりの購入価格に対する電流容量1Ah当たりのコスト(購入価格)、および、100円当たりの電流容量をプロットしました。 マンガン乾電池は安価ではありますが、電流容量が小さいためコスト的なメリットを感じることができない結果となりました。 また、100円均一品もしくはそれに近い商品のコストパフォーマンスがよいようです。

 

【 電池単価 v.s. 1Ah当たりのコスト  】

 

【 電池単価 v.s. 100円当たりの電流容量  】

 

 

 以上の結果より下記の感想を持ちました。 「ラジオ電池駆動時間が短い? 単4形乾電池持ち時間を調べようの巻」の感想をほぼコピーした表現となりました。

 

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3.個別データ

3.1  Panasonic EVOLTA LR20(EJ) [パナソニック(株)]

データNo.

ブランド名/型式・型番

Panasonic EVOLTA LR20(EJ)

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

パナソニック(株)

単価(10%税込み)

249.5円

質量

135.41g

使用期限までの期間

77ヶ月

製造国

日本

パッケージ外観

 

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.2  Panasonic EVOLTA NEO LR20(NJ) [パナソニック(株)]

データNo.

ブランド名/型式・型番

Panasonic EVOLTA NEO LR20(NJ)

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

パナソニック(株)

単価(10%税込み)

299.5円

質量

136.1g

使用期限までの期間

107ヶ月

製造国

日本

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.3  Panasonic アルカリ乾電池 LR20(XJ) [パナソニック(株)]

データNo.

ブランド名/型式・型番

LONG LASTING DAISO&HW No.4585

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

(株)大創産業

単価(10%税込み)

199.5円

質量

132.85g

使用期限までの期間

112ヶ月

製造国

日本

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.4  MrMax(金) アルカリ乾電池 LR20/1.5V [(株)ミスターマックス]

データNo.

ブランド名/型式・型番

MrMax(金) アルカリ乾電池 LR20/1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

(株)ミスターマックス

単価(10%税込み)

112.5円

質量

131.61g

使用期限までの期間

67ヶ月

製造国

CHINA

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.5  MrMax(橙) アルカリ乾電池 LR20/1.5V [(株)ミスターマックス]

データNo.

ブランド名/型式・型番

MrMax(橙) アルカリ乾電池 LR20/1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

(株)ミスターマックス

単価(10%税込み)

112.25円

質量

129.88g

使用期限までの期間

79ヶ月

製造国

CHINA

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.6  Power Energy アルカリ乾電池 LR20 1.5V [(株)トライアルカンパニー]

データNo.

ブランド名/型式・型番

Power Energy アルカリ乾電池 LR20 1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

(株)トライアルカンパニー

単価(10%税込み)

114.52円

質量

131.50g

使用期限までの期間

73ヶ月

製造国

CHINA

パッケージ外観

 

 

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.7  NAFCO アルカリ乾電池 LR20/1.5V [株式会社ナフコ/FDK株式会社]

データNo.

ブランド名/型式・型番

NAFCO アルカリ乾電池 LR20/1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

株式会社ナフコ/FDK株式会社

単価(10%税込み)

18.3円

質量

使用期限までの期間

18ヶ月

製造国

インドネシア

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.8  ALKALINE アルカリ乾電池 LR20/1.5V [Can★Do/株式会社モリトク]

データNo.

ブランド名/型式・型番

ALKALINE アルカリ乾電池 LR20/1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

Can★Do/株式会社モリトク

単価(10%税込み)

110円

質量

128.72g

使用期限までの期間

55ヶ月

製造国

CHINA

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.9  DAISO&HW アルカリ乾電池 LR20 1.5V [(株)大創産業]

データNo.

ブランド名/型式・型番

DAISO&HW アルカリ乾電池 LR20 1.5V

電池種類

アルカリ乾電池

メーカ

(株)大創産業

単価(10%税込み)

110円

質量

130.84g

使用期限までの期間

71ヶ月

製造国

CHINA

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

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3.10  Panasonic マンガン乾電池 20RPRJ [パナソニック(株)]

データNo.

10

ブランド名/型式・型番

Panasonic マンガン乾電池 20RPRJ

電池種類

マンガン乾電池

メーカ

パナソニック(株)

単価(10%税込み)

55円

質量

95.33g

使用期限までの期間

28ヶ月

製造国

インドネシア

パッケージ外観

乾電池外観

電圧変化

(約2.3Ω抵抗時)

 

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4.測定方法

 測定回路には機械的接触を有しています。 当初は電池ボックス「単1電池ボックス(1本用) Item No:70148」を用いていましたが接触抵抗の影響なども有り、最終体には乾電池の+極・−極に金属板を溶接することにしました。 金属板は負荷抵抗用、電圧測定、および、電流測定で下表のように合計5ヶ所に溶接しました。 なお、溶接は「パルスバッテリスポット溶接機 S788H」を利用しました。

 

 上側

電流校正用電源接続用(−側)

中央

電池電圧・電流測定用

下側

負荷接続用

【 測定時外観(−極側金属板接続) 】

 

 上側

電池電圧・電流測定用

下側

負荷接続用

【 測定時外観(+極側金属板接続) 】

 

 今回の測定時の負荷は、「JIS C8515:2017日本工業規格  一次電池個別製品仕様」の「6.1.2 形式:LR20.R20P.R20S:LR20,R20P,R20S」に掲載の放電負荷条件2.2Ω(携帯電灯)に近い約2.3Ωの負荷抵抗としました。  具体的には、主負荷として抵抗2.2Ω、電流測定用10 Wセメント抵抗0.1Ω、電源オンオフ用スイッチを直列に接続した負荷を測定対象の乾電池に接続しました。 測定回路は5組用意して、5種類の電池を同時に測定しています。 それを3回繰り返して合計15回分の測定データを得ました。 電池の種類は10種類ですが、一部の電池については念のため2回測定 しており、延べ1 5回の測定 となりました。 なお、負荷抵抗や配線抵抗にばらつきがありますので、電池から見た負荷抵抗値にはばらつきがあります。 そのため電池電圧が同一電圧でも測定回路ごとに電流にばらつきが生じます。

 今回の測定で主負荷と電流測定用抵抗を別々に設けたのは、電流測定用抵抗の発熱を低減するためです。 例えば0.6Aの負荷電流が流れた場合、主負荷の消費電力は約0.8Wですが、電流測定用10 Wセメント抵抗の消費電力は約0.04Wとなります。 このように消費電力を低減することで温度上昇による抵抗値変動を低減することを目的としています。

 以下に測定時の外観を掲載します。

 

測定回路5組で同時に5種類の乾電池を測定しました。

【 測定時外観(測定時) 】

 

 「単1電池ボックス(1本用) Item No:70148」は乾電池の転倒防止のために利用しています。 電気的な接続はありません。 

【 測定時外観(1組取出し時) 】

 

 

 上側の赤い電線は電流検出+側引出し用です。 電流校正時には赤い電線接続部位からスライドスイッチまでの間のリード線に電流校正用電源の+側を接続します。

【 測定時外観(電気的接続状態) 】

 

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5.あい路

 上記に掲載の方法で再現性のある安定した測定ができましたが、ここに至るまで多くの時間・電池代をかけてしまいました。 その経過、あい路事項をメモしておきます。

 過去に「ラジオ電池駆動時間が短い? 単4形乾電池持ち時間を調べようの巻」で電池ボックスを利用して測定していました。 この経験から今回も「単1電池ボックス(1本用) Item No:70148」を利用して測定を開始しました。 その際の測定回路を下記に掲載します。 負荷としては主負荷として抵抗2.2Ω、電流測定用10Wセメント抵抗0.1Ωのみで電池ボックスの取出し端子に直接ハンダ付けしました。 乾電池オンオフスイッチは設けず、乾電池の脱着でオンオフとしていました。

 

【最初の測定回路】

 

 この測定回路で測定すると、下図のように測定波形の急変や連続した変動が観測されました。 

 

赤色:電圧波形 緑色:電流検出信号

【最初の測定回路の測定結果(一部)】

 

 「単1電池ボックス(1本用) Item No:70148」の取出し金具は2分割されていますので、この影響かと考え、測定回路にこの取出し金具どうしの接触の無い部位で測定しようと考えました。 この対応として「対策1:測定用銅板を電池と電池ボックス金具の間に設ける」方法を試しました。  残念ながら、測定結果には変動が生じており、効果はありませんでした。

 

【 対策1 】

 

 それならばと、「対策2:電池ボックス金具の電池接触側の金属に測定用電線をハンダ付け」する方法を試しました。 これも測定結果には変動が生じており、効果はありませんでした。

 

【 対策2 】

 

 さらに手軽にできる方法として、「対策3::電池ボックス金具の電池接触側の金属に測定用電線と負荷回路をハンダ付け」する方法を試しました。 またもや測定結果には変動が生じており、効果はありませんでした。 なお、この対策から負荷オンオフ用スイッチを設けました。

 

【 対策3 】

 

 これで観念しました。 単4形乾電池と違い単1型乾電池の負荷電流は600mA前後流します。 そのため数10mΩの接触抵抗や電線などの銅損が測定結果に影響を与えます。 そのような接触抵抗・銅損を低減するためには、電線を電池電極に溶接するしかありません。 ということで数年前に購入して未使用保管「パルスバッテリスポット溶接機 S788H」を立ち上げて「対策4:金属板を溶接して電線を取り出す」する方法を試しました。 

 

【 対策4 】

 

 これで完璧と判断して、とても高価なEVOLTやEVOLTA NEOの測定を行いました・・・・・・ またまた測定結果には変動が生じており、効果はありませんでした。 なぜ???????

 やっとこの原因が判明しました。 追加スイッチに接触不良が生じていました。 数10年前に入手したジャンクのスイッチを使ったのがいけませんでした。 「対策5:スライドスイッチ型式変更」として、手持ちのスライドスイッチに交換しました。 スイッチの電流定格が使用条件を満足していませんでしたが、そこはお遊びです。 そこは目をつむり測定を行いました。 結果はokであり、定格外使用でも全て良しです。

 

【 対策5 】

 

 時間は要するし、電池代はかかりるし、使い終わった電池もとても重くなりました。 手抜き対策は遠回りするだけでした。

 

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