JP2022179206A - Liquid detection sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属空気電池を備えた液検知センサに関し、特に、優れた発電性能を備え、かつ、長期保管性に優れた液検知センサに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid detection sensor equipped with a metal-air battery, and more particularly to a liquid detection sensor having excellent power generation performance and excellent long-term storage stability.
建造物、地下施設、工場、医療現場等で、液漏れや冠水を検知する液検知センサが使用されることがある。液検知センサは、液漏れや冠水を防止するべき箇所に配置される。液検知センサは、液検知センサが備える電池に外部から液体が接触した際に生じる電気的変化を捉えて液漏れを検知する。 2. Description of the Related Art In buildings, underground facilities, factories, medical sites, and the like, liquid detection sensors that detect liquid leakage and flooding are sometimes used. The liquid detection sensor is arranged at a location where liquid leakage and flooding should be prevented. The liquid detection sensor detects liquid leakage by capturing an electrical change that occurs when liquid comes into contact with the battery included in the liquid detection sensor.
液検知センサとしては、例えば、漏出した液体によって発電する水電池を備えた医療現場用の液検知センサがある（特許文献１）。特許文献１の液検知センサでは、水電池が粘着性を有する固定テープによって吸収性部材上に固定されており、吸収性部材に吸収して拡散された血液、点滴液等の液体が水電池全体に接触して供給されることで、水電池が発電し、液漏れを検知する。
As a liquid detection sensor, there is, for example, a liquid detection sensor for medical sites equipped with a water battery that generates electricity with leaked liquid (Patent Document 1). In the liquid detection sensor of
また、液検知センサとしては、例えば、マグネシウム電池からなる漏液センサ部を備えた医療現場用の液検知センサがある（特許文献２）。特許文献２の液検知センサでは、マグネシウム電池は、正極シートと、触媒シートと、シート状セパレータと、負極シートとが順次積層されたものであり、漏液センサ部に電気的に接続され、かつマグネシウム電池の電力により検知信号を送信する発信部と、発信部から送信された検知信号を受信する受信部と、受信部からの検知信号に基づき漏液状態を警報する警報手段を有した受信端末と、を備えている。 漏液センサ部は、注射針から漏れた血液または注射液を電解液としてマグネシウム電池が発電した状態を、漏液状態として検知するものである。
Further, as a liquid detection sensor, there is, for example, a liquid detection sensor for medical sites, which includes a liquid leakage sensor portion composed of a magnesium battery (Patent Document 2). In the liquid detection sensor of
液検知センサでは、液漏れは精度よく検知する必要があるが、検知対象である血液等が電解液として機能する特許文献１、２の液検知センサでは、液検知の対象として、医療現場における血液等の検知以外には特に提案されておらず、汎用性に乏しい。 Liquid detection sensors need to detect liquid leakage with high precision. It is not particularly proposed other than detection of such as, and lacks versatility.
一方で、液漏れや冠水を検知することは、医療現場だけではなく、建造物、地下施設、工場、治水現場等、広汎な分野で要求されており、液検知センサには、水の検知や油の検知等、汎用性が要求されることがある。しかしながら、上記の通り、特許文献１、２の液検知センサは、汎用性に乏しい点で、問題があった。
On the other hand, the ability to detect liquid leaks and submersion is required not only in the medical field, but also in a wide range of fields such as buildings, underground facilities, factories, and flood control sites. Versatility may be required, such as oil detection. However, as described above, the liquid detection sensors of
また、液検知センサに汎用性を付与するにあたり、建造物、地下施設、工場等の液漏れや河川の周囲等の冠水を液検知センサにて監視する際に、監視員が液漏れや冠水の現場から離れた場所にて監視することが利便性に優れることもある。液検知センサが、液漏れや冠水の現場から離れた場所まで確実に警報を伝達するには、液検知センサに搭載する電池の発電性能を向上させる必要がある。 In addition, in giving versatility to the liquid detection sensor, when monitoring liquid leaks in buildings, underground facilities, factories, etc., and flooding around rivers, etc. It may be convenient to monitor at a remote location. In order for the liquid detection sensor to reliably transmit an alarm to a remote location from the site of liquid leakage or flooding, it is necessary to improve the power generation performance of the battery mounted in the liquid detection sensor.
液検知センサに搭載する電力源として金属空気電池が使用される場合、電解質として、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩を使用することで、金属空気電池の発電性能を向上させることができる。例えば、金属空気電池の正極と負極の間に設けられたセパレータにあらかじめアルカリ金属塩を含ませておき、アルカリ金属塩を含んだセパレータが検知対象の液体である水と接触した際に、アルカリ金属塩を含んだ水の作用にて正極と負極との間のイオン伝導度が向上することで、金属空気電池が優れた発電性能を発揮できる。 When a metal-air battery is used as the power source mounted on the liquid detection sensor, the power generation performance of the metal-air battery can be improved by using an alkali metal salt such as sodium chloride or potassium chloride as the electrolyte. For example, a separator provided between the positive electrode and the negative electrode of a metal-air battery is previously impregnated with an alkali metal salt, and when the separator containing the alkali metal salt comes into contact with water, which is the liquid to be detected, the alkali metal The ion conductivity between the positive electrode and the negative electrode is improved by the action of water containing salt, so that the metal-air battery can exhibit excellent power generation performance.
しかし、セパレータにアルカリ金属塩を含ませた状態で液検知センサを長期間設置しておくと、セパレータ内のアルカリ金属塩が吸湿して液化することで、金属空気電池の負極を劣化させてしまうことがある。液検知センサを長期間設置している間に金属空気電池の負極が劣化してしまうと、液漏れや冠水を精度よく検知できず、また、金属空気電池が優れた発電性能を発揮できないという問題がある。 However, if the liquid detection sensor is installed for a long period of time with the alkali metal salt contained in the separator, the alkali metal salt in the separator will absorb moisture and liquefy, degrading the negative electrode of the metal-air battery. Sometimes. If the negative electrode of the metal-air battery deteriorates while the liquid detection sensor is installed for a long period of time, it will not be possible to accurately detect liquid leakage or flooding, and the metal-air battery will not be able to exhibit excellent power generation performance. There is
上記事情に鑑み、本発明は、汎用性を有し、長期間設置しても電力源である金属空気電池の劣化を防止でき、また、電力源である金属空気電池が優れた発電性能を発揮できる液検知センサを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention has versatility, can prevent deterioration of the metal-air battery that is the power source even if it is installed for a long period of time, and the metal-air battery that is the power source exhibits excellent power generation performance. It is an object of the present invention to provide a liquid detection sensor capable of
本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］正極と、前記正極に対向した第１の部位を有する負極と、前記第１の部位とは異なる前記負極の第２の部位に対向して配置された電解液構成成分と、を有する金属空気電池を備え、
前記電解液構成成分が、樹脂製袋体の内部に封入され、前記樹脂製袋体の樹脂が、検知対象の液体に対する溶解性または分散性を有する液検知センサ。
［２］前記電解液構成成分が封入されている前記樹脂製袋体が対向して配置された前記第２の部位が、前記第１の部位と対向した領域を有する［１］に記載の液検知センサ。
［３］前記正極と前記第１の部位との間に、前記正極と前記第１の部位を所定間隔あけて支持する支持部材が、さらに設けられ、前記支持部材が、前記第１の部位から前記第２の部位に対向した前記電解液構成成分が封入されている前記樹脂製袋体の位置まで延在している延在部を有する［１］または［２］に記載の液検知センサ。
［４］前記電解液構成成分が封入されている前記樹脂製袋体と前記第２の部位の間に、前記支持部材の延在部が配置されている［３］に記載の液検知センサ。
［５］前記支持部材の延在部と前記第２の部位の間に、前記電解液構成成分が封入されている前記樹脂製袋体が配置されている［３］に記載の液検知センサ。
［６］前記樹脂製袋体の樹脂が、水溶性樹脂または油溶性樹脂である［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［７］前記電解液構成成分が封入されている前記樹脂製袋体が、１つまたは複数である［１］乃至［６］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［８］前記電解液構成成分が、水、アルカリ金属塩またはアルカリ金属塩の水溶液を含む［１］乃至［７］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［９］前記負極の活物質が、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む［１］乃至［８］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［１０］前記金属空気電池の電力を受電して液検知を知らせる報知部を有する［１］乃至［９］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［１１］前記金属空気電池の検知信号を、受信部へ無線送信が可能な報知部を有する［１］乃至［９］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［１２］水検知センサである［１］乃至［１１］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
［１３］油検知センサである［１］乃至［１１］のいずれか１つに記載の液検知センサ。
The gist of the configuration of the present invention is as follows.
[1] Having a positive electrode, a negative electrode having a first portion facing the positive electrode, and an electrolytic solution component disposed facing a second portion of the negative electrode different from the first portion Equipped with a metal-air battery,
A liquid detection sensor in which the constituent components of the electrolytic solution are sealed inside a resin bag, and the resin of the resin bag has solubility or dispersibility in the liquid to be detected.
[2] The liquid according to [1], wherein the second portion in which the resin bag containing the electrolytic solution components is arranged to face the first portion has a region facing the first portion. detection sensor.
[3] A support member is further provided between the positive electrode and the first portion to support the positive electrode and the first portion with a predetermined gap therebetween, and the support member extends from the first portion. The liquid detection sensor according to [1] or [2], which has an extension portion extending to a position of the resin bag facing the second portion and in which the electrolyte component is enclosed.
[4] The liquid detection sensor according to [3], wherein the extending portion of the support member is arranged between the resin bag encapsulating the electrolytic solution component and the second portion.
[5] The liquid detection sensor according to [3], wherein the resin bag enclosing the electrolytic solution component is disposed between the extending portion of the support member and the second portion.
[6] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [5], wherein the resin of the resin bag is a water-soluble resin or an oil-soluble resin.
[7] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [6], wherein one or a plurality of resin bags in which the constituent components of the electrolytic solution are enclosed.
[8] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [7], wherein the electrolytic solution component includes water, an alkali metal salt, or an aqueous solution of an alkali metal salt.
[9] The negative electrode active material contains at least one metal selected from the group consisting of magnesium (Mg), aluminum (Al), lithium (Li), calcium (Ca) and zinc (Zn) [1 ] to [8].
[10] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [9], which has a notification unit that receives power from the metal-air battery and notifies detection of liquid.
[11] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [9], which has a notification section capable of wirelessly transmitting a detection signal of the metal-air battery to a receiving section.
[12] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [11], which is a water detection sensor.
[13] The liquid detection sensor according to any one of [1] to [11], which is an oil detection sensor.
上記［１］の態様では、液検知センサの検知対象である液体が金属空気電池の樹脂製袋体と接触すると、樹脂製袋体の樹脂が検知対象である液体に溶解または分散することで、樹脂製袋体の内部に封入されている電解液構成成分が、金属空気電池の負極及び正極と負極の間へ放出される。電解液構成成分が金属空気電池の負極及び正極と負極の間に放出されることで、金属空気電池が発電または発電性能が向上し、また、液検知センサは、金属空気電池が発電することで、検知対象である液体が検知されたことを外部へ知らせる。 In the above aspect [1], when the liquid to be detected by the liquid detection sensor contacts the resin bag of the metal-air battery, the resin of the resin bag dissolves or disperses in the liquid to be detected, The constituent components of the electrolytic solution sealed inside the resin bag are discharged to the negative electrode and between the positive and negative electrodes of the metal-air battery. Electrolyte components are released between the negative electrode and the positive electrode of the metal-air battery and the power generation performance of the metal-air battery is improved. , informs the outside that the liquid to be detected has been detected.
本発明の液検知センサの態様によれば、電力源である金属空気電池の電解液構成成分が検知対象の液体に対する溶解性または分散性を有する樹脂製袋体の内部に封入されていることにより、樹脂製袋体の樹脂種を適宜選択することで、水の検知や油の検知等、検知対象の汎用性が向上する。また、本発明の液検知センサの態様によれば、金属空気電池の電解液構成成分が樹脂製袋体の内部に封入されていることにより、液検知センサが長期間設置されていても金属空気電池が電解液構成成分によって劣化することを防止できる。また、本発明の液検知センサの態様によれば、金属空気電池の電解液構成成分が樹脂製袋体の内部に封入されていることにより、金属空気電池の劣化を防止しつつ金属空気電池に優れた発電性能を付与する電解液構成成分を使用できるので、金属空気電池が優れた発電性能を発揮でき、液漏れや冠水の現場から離れた場所まで確実に警報を伝達することができる。従って、本発明の液検知センサは、液漏れや冠水の現場から離れた場所まで確実に警報を伝達することができることで、利便性と汎用性が向上する。 According to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, the electrolyte component of the metal-air battery, which is the power source, is sealed inside the resin bag having solubility or dispersibility in the liquid to be detected. By appropriately selecting the type of resin for the resin bag, the versatility of detection targets such as water detection and oil detection is improved. In addition, according to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, since the electrolytic solution component of the metal-air battery is sealed inside the resin bag, even if the liquid detection sensor is installed for a long period of time, the metal-air It is possible to prevent deterioration of the battery due to the components of the electrolyte. Further, according to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, since the constituent components of the electrolytic solution of the metal-air battery are sealed inside the resin bag, the metal-air battery can be prevented from deteriorating and the metal-air battery can Since it is possible to use an electrolytic solution component that provides excellent power generation performance, the metal-air battery can exhibit excellent power generation performance, and an alarm can be reliably transmitted to a remote location from the site of liquid leakage or flooding. Therefore, the liquid detection sensor of the present invention can reliably transmit an alarm to a remote location from the site of liquid leakage or flooding, thereby improving convenience and versatility.
本発明の液検知センサの態様によれば、電解液構成成分が封入されている樹脂製袋体が正極に対向した負極の第１の部位とは異なる負極の第２の部位に対向配置されていることで、大気中の湿度や水分の影響によって樹脂製袋体に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分の漏出に起因した、正極及び負極等の金属空気電池を構成する部材の腐食を、防止することができる。 According to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, the resin bag in which the constituent components of the electrolytic solution are enclosed is arranged to face the second portion of the negative electrode that is different from the first portion of the negative electrode that faces the positive electrode. Therefore, even if the resin bag is damaged due to the influence of humidity and water in the atmosphere, the components of the metal-air battery, such as the positive electrode and the negative electrode, will be damaged due to the leakage of the constituent components of the electrolyte solution. Corrosion can be prevented.
また、本発明の液検知センサの態様によれば、電解液構成成分が封入されている樹脂製袋体が対向して配置された負極の第２の部位が、正極に対向した負極の第１の部位と対向した領域を有することにより、樹脂製袋体に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分の漏出に起因した、正極及び負極等の金属空気電池を構成する部材の腐食を、より確実に防止できる。 Further, according to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, the second portion of the negative electrode facing the resin bag in which the constituent components of the electrolytic solution are enclosed is arranged to face the first portion of the negative electrode facing the positive electrode. By having a region facing the part, even if the resin bag is damaged, the corrosion of the members constituting the metal-air battery such as the positive electrode and the negative electrode due to the leakage of the constituent components of the electrolytic solution can be prevented. can be prevented more reliably.
本発明の液検知センサの態様によれば、樹脂製袋体の樹脂が水溶性樹脂であることにより、検知対象である水をより確実に検知できる水検知センサとして機能し、樹脂製袋体の樹脂が油溶性樹脂であることにより、検知対象である油をより確実に検知できる油検知センサとして機能する。 According to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, since the resin of the resin bag is a water-soluble resin, it functions as a water detection sensor that can more reliably detect water, which is the object of detection. Since the resin is an oil-soluble resin, it functions as an oil detection sensor that can more reliably detect the oil to be detected.
本発明の液検知センサの態様によれば、電解液構成成分が封入されている樹脂製袋体が複数であることにより、電解液構成成分が金属空気電池全体に円滑に供給されるので、金属空気電池の発電効率がさらに向上する。 According to the aspect of the liquid detection sensor of the present invention, since the electrolyte component is smoothly supplied to the entire metal-air battery due to the plurality of resin bags in which the electrolyte component is sealed, the metal The power generation efficiency of the air battery is further improved.
本発明の実施形態に係る液検知センサについて、図面を用いながら詳細を説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る液検知センサについて説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態に係る液検知センサの概要を説明する側面図、図２は、本発明の第１実施形態に係る液検知センサの液体検知時の状態を説明する側面図である。 A liquid detection sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a liquid detection sensor according to a first embodiment of the present invention will be described. 1 is a side view for explaining the outline of the liquid detection sensor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is for explaining the liquid detection state of the liquid detection sensor according to the first embodiment of the present invention. It is a side view to do.
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る液検知センサ１は、金属空気電池１０と、金属空気電池１０と電線部１０１を介して接続された報知部１００と、を備えている。報知部１００は、金属空気電池１０から発電された電力を、電線部１０１を介して受電すると、報知手段にて液検知を知らせる機能を有している。
As shown in FIG. 1, the
金属空気電池１０は、正極１１と、正極１１に対向した負極１２と、正極１１と負極１２との間に位置する支持部材１３と、を備えている。液検知センサ１の金属空気電池１０では、正極１１と支持部材１３と負極１２は、いずれも、シート状であり、正極１１と支持部材１３と負極１２の順に積層されたラミネート構造となっている。負極１２は、正極１１に対向した第１の部位４１と、第１の部位４１とは異なる第２の部位４２と、を有している。金属空気電池１０では、第２の部位４２は、第１の部位４１と対向した領域となっており、第１の部位４１が負極１２の表面部、第２の部位４２が負極１２の裏面部となっている。従って、第２の部位４２は、第１の部位４１を介して正極１１に対向しており、正極１１との位置関係は、第２の部位４２は、第１の部位４１よりも遠い位置となっている。
The metal-
支持部材１３は、正極１１と負極１２の第１の部位４１との間に設けられており、正極１１と負極１２の第１の部位４１を所定間隔あけて、正極１１と負極１２を支持している。また、支持部材１３の周縁部１４は、正極１１及び負極１２よりも外方向へ延出しており、正極１１及び負極１２から露出している。支持部材１３は、セパレータとして作用し、正極１１と負極１２が接触することで短絡することを防止するために、正極１１と負極１２を所定間隔あけて支持する機能を有している。また、支持部材１３は、負極１２の第２の部位４２を覆うように延在した延在部１５を有している。従って、負極１２の第２の部位４２側にて、負極１２と支持部材１３の延在部１５は積層構造を形成している。
The
液検知センサ１の金属空気電池１０では、負極１２の第２の部位４２に対向して電解液構成成分２０が配置されている。すなわち、電解液構成成分２０は、正極１１とも、負極１２とも、支持部材１３とも、独立した状態で配置されている。液検知センサ１の金属空気電池１０では、電解液構成成分２０と第２の部位４２の間に、支持部材１３の延在部１５が配置されている。電解液構成成分２０は、金属空気電池１０の電解液を構成する成分または金属空気電池１０の電解液である。金属空気電池１０は、正極１１と負極１２が電解液と接触することで自己発電を開始する。
In the metal-
図１に示すように、電解液構成成分２０は、樹脂製袋体２１の内部に封入されている。従って、電解液構成成分２０は、正極１１と支持部材１３と負極１２のいずれにも接触していない態様となっている。樹脂製袋体２１の態様は、例えば、薄膜の袋状部材、フィルム状の袋状部材、マイクロカプセル等のカプセル状部材などである。樹脂製袋体２１は、電解液構成成分２０を内包し、一定量の電解液構成成分２０を密封包装している。従って、樹脂製袋体２１は、シェルとして機能する。
As shown in FIG. 1, the
上記から、負極１２では、第２の部位４２が第１の部位４１と対向し、負極１２の第２の部位４２に、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が対向して配置されている。また、支持部材１３の延在部１５は、第１の部位４１から第２の部位４２に対向配置された電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１の位置まで延在している。支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１と第２の部位４２の間に配置されている。従って、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１は、支持部材１３の延在部１５を介して負極１２の第２の部位４２と対向している。
From the above, in the
液検知センサ１の金属空気電池１０では、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１は、複数であり、電解液構成成分２０は、一定量ずつ、複数に分割されて、それぞれの樹脂製袋体２１の内部に封入されている。また、負極１２の第２の部位４２に、支持体２２が対向して配置されており、電解液構成成分２０が封入されている複数の樹脂製袋体２１、２１、２１・・・は、支持体２２に保持されている。支持体２２は、正極１１、負極１２、支持部材１３とは別部材であり、また、正極１１、負極１２、支持部材１３とは別体の部材である。支持体２２としては、例えば、多孔質部材が挙げられる。
In the metal-
電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が、負極１２の第２の部位４２に対向配置されている支持体２２に保持されていることで、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１は、正極１１とも、負極１２とも、支持部材１３とも、独立した状態で配置されている。また、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が、負極１２の第２の部位４２に対向配置されている支持体２２に保持されていることで、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１は、正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１よりも、正極１１から遠い位置となっている。従って、支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１を保持した支持体２２と第２の部位４２の間に配置されている。また、支持体２２は、支持部材１３の延在部１５を介して負極１２の第２の部位４２と対向している。
The
支持体２２は、平面視、すなわち、正極１１と支持部材１３と負極１２の積層方向から視認して、負極１２の略全体と重なり合うように設けられている。電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１は、支持体２２の表面部と内部に、分散された状態で配置されている。液検知センサ１では、支持体２２の全体にわたって、電解液構成成分２０が封入されている複数の樹脂製袋体２１、２１、２１・・・が配置されている。電解液構成成分２０が封入されている複数の樹脂製袋体２１、２１、２１・・・は、平面視にて負極１２の略全体と重なり合うように配置されている。
The
樹脂製袋体２１は、液検知センサ１の検知対象の液体に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている。液検知センサ１の検知対象である液体が水または水を含む液体の場合には、樹脂製袋体２１は、例えば、水溶性樹脂で形成される。樹脂製袋体２１が水溶性樹脂で形成されることで、水に対して溶解性または分散性を有するので、液検知センサ１は、水検知センサとして機能する。
The
水溶性樹脂としては、例えば、スルホン酸基またはカルボキシル基からなる共重合体単位を含有するポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１００質量部と、３～６価の多価アルコール１モルに対しアルキレンオキサイド１～４モルを付加反応して得られた付加反応物（Ｂ）３～１００質量部と、を含む樹脂組成物が挙げられる。 As the water-soluble resin, for example, 100 parts by mass of a polyvinyl alcohol resin (A) containing a copolymer unit composed of a sulfonic acid group or a carboxyl group, and 1 mol of a trihydric to hexahydric polyhydric alcohol to 1 alkylene oxide. A resin composition containing 3 to 100 parts by mass of the addition reaction product (B) obtained by addition reaction of up to 4 mol.
ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）は、スルホン酸基またはカルボキシル基からなる共重合体単位を含有するポリビニルエステルのけん化物である。ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 The polyvinyl alcohol-based resin (A) is a saponified product of polyvinyl ester containing a copolymer unit composed of a sulfonic acid group or a carboxyl group. Vinyl esters include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl formate and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
スルホン酸基を含有する単量体としては、ビニルエステルと共重合可能で、けん化後スルホン酸基またはその塩がポリビニルアルコール系樹脂中に存在するものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸のアルカリ金属塩、２－（メタ）アクリルアミド－１－メチルプロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリルアミド－１－メチルプロパンスルホン酸のアルカリ金属塩、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸などのオレフィンスルホン酸、前記オレフィンスルホン酸の金属塩等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは「アクリル及び／またはメタクリル」を意味する。 The monomer containing a sulfonic acid group is not particularly limited as long as it can be copolymerized with a vinyl ester and the sulfonic acid group or its salt is present in the polyvinyl alcohol-based resin after saponification. Specifically, for example, 2-(meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, alkali metal salts of 2-(meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-(meth)acrylamido-1-methylpropane sulfonic acids, alkali metal salts of 2-(meth)acrylamido-1-methylpropanesulfonic acid, olefinsulfonic acids such as ethylenesulfonic acid, allylsulfonic acid and methallylsulfonic acid, metal salts of the above olefinsulfonic acids, and the like. . These compounds may be used alone or in combination of two or more. In this specification, "(meth)acryl" means "acryl and/or methacryl".
カルボキシル基を含有する単量体としては、ビニルエステルと共重合可能で、けん化後カルボン酸またはその塩がポリビニルアルコール系樹脂中に存在するものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、無水マレイン酸、モノアルキルマレイン酸エステル、ジアルキルマレイン酸エステル、イタコン酸、イタコン酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸、アリルカルボン酸、けん化後カルボン酸またはその塩に誘導される（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 The monomer containing a carboxyl group is not particularly limited as long as it can be copolymerized with a vinyl ester and the carboxylic acid or its salt is present in the polyvinyl alcohol-based resin after saponification. Specifically, for example, maleic anhydride, monoalkyl maleate, dialkyl maleate, itaconic acid, itaconic acid alkyl ester, (meth)acrylic acid, allylcarboxylic acid, saponified carboxylic acid or a salt thereof. and (meth)acrylic acid esters. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）中の上記共重合単位の含有量は、特に制限はないが、例えば、優れた水溶性と機械的強度のバランスから、０．１～２０モル％が挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）のけん化度は、例えば、４０モル％以上１００モル％以下である。また、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の粘度平均重合度は、例えば、２００以上１００００以下である。 The content of the copolymer units in the polyvinyl alcohol-based resin (A) is not particularly limited, but is, for example, from 0.1 to 20 mol % in view of the excellent balance between water solubility and mechanical strength. The degree of saponification of the polyvinyl alcohol-based resin (A) is, for example, 40 mol % or more and 100 mol % or less. Moreover, the viscosity average polymerization degree of polyvinyl alcohol-type resin (A) is 200-10000, for example.
付加反応物（Ｂ）の原料である３～６価の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、キシロース、アラビノース、リブロース、ソルビトール等が挙げられる。付加反応物（Ｂ）の原料であるアルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of tri- to hexahydric polyhydric alcohols that are raw materials for the addition reaction product (B) include glycerin, trimethylolpropane, diglycerin, pentaerythritol, xylose, arabinose, ribulose and sorbitol. Examples of the alkylene oxide, which is the raw material of the addition reaction product (B), include ethylene oxide and propylene oxide. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記樹脂組成物を製膜する方法としては、例えば、上記樹脂組成物の水溶液を流延する方法が挙げられる。上記樹脂組成物の樹脂製袋体２１は、水への溶解速度が速く、長期間にわたって電解液構成成分２０を封入した場合でも水溶性を保持でき、機械的強度にも優れている。
Examples of the method of forming a film from the resin composition include a method of casting an aqueous solution of the resin composition. The
また、水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール系重合体と多糖類及びアクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種のポリマーとの樹脂複合体を挙げることができる。上記した樹脂複合体を用いた樹脂製袋体２１の態様としては、例えば、ポリビニルアルコール系重合体を含む第１層と、多糖類及びアクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含む第２層と、を有する樹脂積層体を挙げることができる。
Examples of water-soluble resins include resin complexes of polyvinyl alcohol-based polymers and at least one polymer selected from polysaccharides and acrylic resins. As an embodiment of the
ポリビニルアルコール系重合体としては、例えば、ビニルエステル系モノマーを重合し、得られるポリビニルエステル系重合体をけん化することにより調製される重合体が挙げられる。ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of polyvinyl alcohol polymers include polymers prepared by polymerizing vinyl ester monomers and saponifying the obtained polyvinyl ester polymers. Examples of vinyl ester monomers include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl laurate, vinyl stearate, and vinyl benzoate. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
また、ポリビニルアルコール系重合体は、ビニルエステル系モノマーと、ビニルエステル系モノマーと重合可能な他のモノマーと、の共重合体であってもよい。ビニルエステル系モノマーと重合可能な他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数２～３０のオレフィン類；（メタ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸エチルへキシル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸オクタデシル等の（メタ）アクリル酸エステル類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアミドプロピルジメチルアミン、Ｎ－メチロール（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類；（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物、マレイン酸；マレイン酸エステル；イタコン酸；イタコン酸エステル；ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニル；Ｎ－ビニルホルムアミド、Ｎ－メチル－Ｎ －ビニルホルムアミド、Ｎ－ビニルアセトアミド、Ｎ－メチル－Ｎ－ビニルアセトアミド等のビニルアミド類；Ｎ－ビニル－２－ピロリドン類；Ｎ－ビニル－２－カプロラクタム；２－（メタ）アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリルアミド－１－メチルプロパンスルホン酸、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Also, the polyvinyl alcohol-based polymer may be a copolymer of a vinyl ester-based monomer and another monomer polymerizable with the vinyl ester-based monomer. Other monomers polymerizable with vinyl ester monomers include, for example, olefins having 2 to 30 carbon atoms such as ethylene, propylene and butene; (meth)acrylic acid; methyl (meth)acrylate; (meth)acrylic acid Ethyl, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, ethylhexyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate and other (meth)acrylates; ) acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, diacetone (meth)acrylamide, (meth)acrylamidopropyldimethylamine, N-methylol (meth)acrylamide (meth)acrylamides such as; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, and stearyl vinyl ether; vinyl cyanides such as (meth)acrylonitrile; vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride , vinyl halides such as vinylidene fluoride; allyl compounds such as allyl acetate and allyl chloride; maleic acid; maleic acid ester; itaconic acid; Vinylamides such as vinylformamide, N-methyl-N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-methyl-N-vinylacetamide; N-vinyl-2-pyrrolidones; N-vinyl-2-caprolactam; 2-( Examples thereof include sulfonic acid group-containing monomers such as meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-(meth)acrylamido-1-methylpropanesulfonic acid, ethylenesulfonic acid, allylsulfonic acid and methacrylsulfonic acid. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
ポリビニルアルコール系重合体のけん化度は、例えば、７５モル％以上９９モル％以下である。また、ポリビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度は、例えば、３００以上２５００以下である。樹脂製袋体２１の第１層の調製方法としては、例えば、ポリビニルアルコール系重合体を溶剤に溶解したポリビニルアルコール系重合体溶液を使用する方法（例えば、流延製膜法、溶液コーティング法、湿式製膜法、ゲル製膜法等）が挙げられる。
The degree of saponification of the polyvinyl alcohol-based polymer is, for example, 75 mol % or more and 99 mol % or less. Moreover, the viscosity average polymerization degree of a polyvinyl alcohol-type polymer is 300-2500, for example. As a method for preparing the first layer of the
樹脂製袋体２１の第２層は、多糖類及び（メタ）アクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂を含む。第２層の多糖類としては、澱粉類、セルロース系樹脂が挙げられる。
The second layer of the
澱粉類としては、例えば、馬鈴薯澱粉、コーンスターチ、小麦澱粉、米澱粉等の天然由来の澱粉；天然由来の澱粉を加熱糊化し乾燥した澱粉；アセチル化酸化澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、酢酸澱粉、酸化澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉、ヒドロキシプロピル化リン酸架橋澱粉、リン酸モノエステル化リン酸架橋澱粉、リン酸化澱粉、硝酸澱粉等の加工澱粉等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、セルロース系樹脂としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of starches include naturally occurring starches such as potato starch, corn starch, wheat starch and rice starch; starches obtained by heating and gelatinizing naturally occurring starches and drying them; acetylated oxidized starches, sodium starch octenyl succinate, starch acetate, Processed starches such as starch, hydroxypropyl starch, hydroxypropylated phosphate crosslinked starch, phosphate monoesterified phosphate crosslinked starch, phosphated starch, nitrate starch and the like can be mentioned. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Examples of cellulosic resins include carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and methylcellulose. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
（メタ）アクリル系樹脂としては、例えば、ポリ（メタ）アクリルアミドが挙げられる。 (Meth)acrylic resins include, for example, poly(meth)acrylamide.
樹脂製袋体２１の第２層の調製方法としては、例えば、多糖類及び（メタ）アクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を使用する方法（例えば、流延製膜法、溶液コーティング法、湿式製膜法）が挙げられる。
As a method for preparing the second layer of the
第１層と第２層を有する樹脂積層体である樹脂製袋体２１の調製方法としては、例えば、第１層及び第２層を予め準備しておき、第１層と第２層をラミネートする方法；予め準備しておいた第１層に対して、多糖類及び（メタ）アクリル系樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂を含む第２層を形成するためのコーティング液をコートする方法；予め準備しておいた第２層に対して、ポリビニルアルコール系重合体を含む第１層を形成するためのコーティング液をコートする方法；第１層と第２層を共押し出しする方法；第１層を製造する際、第１層が完全に乾燥または冷却される前に第１層上に第２層を押し出しまたはコーティングして積層し、第１層と第２層とを同時に乾燥または冷却する方法等が挙げられる。
As a method for preparing the
上記以外の水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリビニルメチレンエーテルなどの水溶性ビニル系樹脂；ポリエチレンオキシドなどのポリエーテル系樹脂；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系樹脂；ポリ（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル系樹脂；アルギン酸、プルラン、キサンタンなどの多糖類系高分子等が挙げられる。 Examples of water-soluble resins other than the above include water-soluble vinyl-based resins such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, poly(meth)acrylamide, and polyvinyl methylene ether; polyether-based resins such as polyethylene oxide; carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, cellulose-based resins such as hydroxyethyl cellulose; (meth)acrylic-based resins such as poly(meth)acrylate; and polysaccharide-based polymers such as alginic acid, pullulan, and xanthan.
樹脂製袋体２１に電解液構成成分２０を封入する方法としては、特に限定されず、例えば、樹脂製袋体２１の開口部から電解液構成成分２０を樹脂製袋体２１に入れた後に、樹脂製袋体２１の開口部を接着、熱溶着して封入する方法、Ｗ／Ｏ分散やＯ／Ｗ分散を用いたマイクロカプセル製法などで封入する方法等が挙げられる。また、電解液構成成分２０が封入された複数の樹脂製袋体２１を支持体２２に保持させる方法としては、特に限定されず、例えば、支持体２２の空隙部分に樹脂製袋体２１を圧入する方法、樹脂製袋体２１を溶媒等の分散媒に分散させた後に支持体２２に含浸させて分散媒を乾燥除去する方法、支持体２２を複数に分割し、その間に樹脂製袋体２１を配置させた後に支持体２２を接着させる方法等が挙げられる。
The method for enclosing the
樹脂種が水溶性樹脂である樹脂製袋体２１に封入される電解液構成成分２０としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属とハロゲンとの塩といったアルカリ金属塩、前記アルカリ金属塩の水溶液等が挙げられる。また、その他の電解液構成成分２０としては、水が挙げられる。なお、水溶性樹脂である樹脂製袋体２１内部に、水、アルカリ金属塩、アルカリ金属塩の水溶液を収納しても、樹脂製袋体２１内部で塩析を起こすことから、樹脂製袋体２１は溶解せずに、シェルとして機能する。
Examples of the
また、負極１２の第１の部位４１と支持部材１３との境界部以外には、必要に応じてコーティング等の遮蔽材が施与されていてもよい。具体的には、例えば、負極１２の第２の部位４２と支持部材１３の延在部１５との境界部、支持部材１３の延在部１５と支持体２２との境界部等には、コーティング等の遮蔽材が施与されていてもよい。上記部位にコーティング等の遮蔽材が施与されていることにより、大気中の湿度による腐食や大気中の水分の影響によって樹脂製袋体２１が破壊されても、樹脂製袋体２１に封入されていた電解液構成成分２０に起因した、正極１１、負極１２等の腐食を防止することができる。遮蔽材のうち、コーティングの材質としては絶縁性能を有していることが望ましく、例えば、シリコーン系、フッ素系、エポキシ系、ポリ塩化ビニル系、ポリエチレン系、ポリアミド系の樹脂等が挙げられる。コーティング以外の遮蔽材としては、例えば、絶縁テープ類、ゴムシート類、樹脂板類、フィルム類、紙類等が挙げられる。
In addition, a shielding material such as a coating may be applied to areas other than the boundary between the
負極１２の活物質としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム合金、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、リチウム（Ｌｉ）、リチウム合金、カルシウム（Ｃａ）、カルシウム合金、亜鉛（Ｚｎ）、亜鉛合金等が挙げられる。このうち、発電効率と入手容易性の点から、マグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム合金が好ましい。
Examples of active materials for the
セパレータとして機能する支持部材１３は、電気的絶縁性、イオン透過性、液浸透性を有する材質で形成される。支持部材１３を形成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ポリアミド、（メタ）アクリル樹脂等の樹脂、ガラス等を挙げることができる。また、支持部材１３は、空隙を有する部材であり、例えば、不織布、ガラス繊維、メッシュ構造を有する織布、独立孔や連結孔を有する膜部材が挙げられる。支持部材１３を構成する空隙を有する部材としては、例えば、多孔質構造を有する部材が挙げられる。
The
正極１１は、正極集電体と触媒層とを有している。正極集電体は、負極１２から放出される電子を触媒層へ伝える導電性と、酸素を透過させる通気性とを備えた部材である。正極集電体としては、例えば、金網、発泡金属等を挙げることができる。触媒層は、正極１１の反応部として機能する。
The
次に、液検知センサ１の検知対象である水が金属空気電池１０に接触した場合の金属空気電池１０の発電システムについて説明する。ここでは、説明の便宜上、負極１２がマグネシウム（Ｍｇ）の場合について説明する。水が、金属空気電池１０に接触して、金属空気電池１０全体に浸透していくと、負極１２では、下記（１）で示す酸化反応が生じる。また、正極１１では、下記（２）で示す還元反応が生じる。上記から、金属空気電池１０全体としては、下記（３）で示す反応が生じ、金属空気電池１０が放電、すなわち、自己発電する。
（１）２Ｍｇ→２Ｍｇ２＋＋４ｅ－
（２）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－→４ＯＨ－
（３）２Ｍｇ＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｍｇ（ＯＨ）２
Next, a power generation system for the metal-
(1) 2Mg→2Mg2 + +4e −
(2) O 2 +2H 2 O+4e − →4OH −
(3) 2Mg+ O2 + 2H2O →2Mg(OH) 2
次に、液検知センサ１が検知対象である水を検知した場合の検知動作について説明する。図２に示すように、液検知センサ１の検知対象である水１１０が、液検知センサ１の金属空気電池１０の支持体２２と接触すると、その後、支持体２２全体にわたって浸透していく。検知対象である水１１０が支持体２２全体にわたって浸透していくにともなって、水１１０に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている樹脂製袋体２１が、溶解または分散する。すなわち、樹脂製袋体２１が、検知対象である水１１０によって破壊される。樹脂製袋体２１が溶解または分散すると、樹脂製袋体２１に封入されていた電解液構成成分２０（例えば、塩化ナトリウム、塩化ナトリウムを含む水）が水１１０へ放出される。また、検知対象である水１１０が支持体２２から支持部材１３へ浸透していくと、水１１０が電解液として作用するので、金属空気電池１０が放電する。金属空気電池１０が放電する際には、電解液として作用する水１１０に樹脂製袋体２１から放出された電解液構成成分２０が含まれることとなるので、電解液構成成分２０の作用で正極１１と負極１２との間のイオン伝導度が向上して、金属空気電池１０の発電性能が向上する。
Next, the detection operation when the
金属空気電池１０が発電すると、金属空気電池１０からの電力が電線部１０１を通って報知部１００へ供給される。報知部１００は、金属空気電池１０から発電された電力を受けると、報知部１００に備えられた報知手段にて液検知を報知する。
When the metal-
液検知センサ１では、電力源である金属空気電池１０の電解液構成成分２０が検知対象の液体（水１１０）に対する溶解性または分散性を有する樹脂製袋体２１の内部に封入されていることにより、水１１０の検知であればあらゆる分野で使用でき、汎用性が向上する。また、液検知センサ１では、金属空気電池１０の電解液構成成分２０が樹脂製袋体２１の内部に封入されていることにより、液検知センサ１が長期間設置されていても金属空気電池１０が電解液構成成分２０によって劣化することを防止できる。また、液検知センサ１では、金属空気電池１０の電解液構成成分２０が樹脂製袋体２１の内部に封入されていることにより、金属空気電池１０の劣化を防止しつつ金属空気電池１０に優れた発電性能を付与する電解液構成成分２０を使用できるので、金属空気電池１０が優れた発電性能を発揮でき、液漏れや冠水の現場から離れた場所まで確実に警報を伝達することができる。従って、液検知センサ１では、液漏れや冠水の現場から離れた場所まで確実に警報を伝達することができることで、利便性と汎用性が向上する。
In the
また、液検知センサ１では、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１とは異なる負極１２の第２の部位４２に対向配置されていることで、大気中の湿度や水分の影響によって樹脂製袋体２１に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分２０の漏出に起因した、正極１１、負極１２、支持部材１３等の金属空気電池１０を構成する部材の腐食を、防止することができる。特に、液検知センサ１では、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が対向して配置された負極１２の第２の部位４２が、正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１と対向していることにより、樹脂製袋体２１に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分２０の漏出に起因した、正極１１、負極１２、支持部材１３等の金属空気電池１０を構成する部材の腐食を、より確実に防止できる。
In addition, in the
また、液検知センサ１では、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が複数であることにより、電解液構成成分２０が金属空気電池１０全体に円滑に供給されるので、金属空気電池１０の発電効率がさらに向上する。。
In addition, in the
次に、本発明の第２実施形態に係る液検知センサについて説明する。なお、第２実施形態に係る液検知センサの主要部は、第１実施形態に係る液検知センサと共通しているので、第１実施形態に係る液検知センサと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図３は、本発明の第２実施形態に係る液検知センサの概要を説明する側面図、図４は、本発明の第２実施形態に係る液検知センサの液体検知時の状態を説明する側面図である。 Next, a liquid detection sensor according to a second embodiment of the invention will be described. Since the main part of the liquid detection sensor according to the second embodiment is common to that of the liquid detection sensor according to the first embodiment, the same components as those of the liquid detection sensor according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. will be used to explain. 3 is a side view for explaining the outline of the liquid detection sensor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is for explaining the liquid detection state of the liquid detection sensor according to the second embodiment of the present invention. It is a side view to do.
第１実施形態に係る液検知センサ１では、支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１を保持した支持体２２と負極１２の第２の部位４２の間に配置されていたが、これに代えて、図３に示すように、第２実施形態に係る液検知センサ２では、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１を保持した支持体２２は、支持部材１３の延在部１５と負極１２の第２の部位４２の間に配置されている。すなわち、支持部材１３の延在部１５と負極１２の第２の部位４２の間に、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が配置されている。従って、支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１を介して負極１２の第２の部位４２と対向している。
In the
また、液検知センサ２でも、負極１２の第１の部位４１と支持部材１３との境界部以外には、必要に応じてコーティングが施与されていてもよい。具体的には、例えば、負極１２の第２の部位４２と支持体２２との境界部、支持部材１３の延在部１５と支持体２２との境界部等には、コーティングが施与されていてもよい。上記部位にコーティングが施与されていることにより、大気中の湿度による腐食や大気中の水分の影響によって樹脂製袋体２１が破壊されても、樹脂製袋体２１に封入されていた電解液構成成分２０に起因した、正極１１、負極１２等の腐食を防止することができる。
Further, in the
図４に示すように、液検知センサ２でも、検知対象である水１１０が、液検知センサ２の金属空気電池１０の支持体２２と接触すると、支持体２２全体にわたって浸透していく。検知対象である水１１０が支持体２２全体にわたって浸透していくにともなって、水１１０に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている樹脂製袋体２１が、溶解または分散する。樹脂製袋体２１が溶解または分散すると、樹脂製袋体２１に封入されていた電解液構成成分２０（例えば、塩化ナトリウム、塩化ナトリウムを含む水）が水１１０へ放出される。また、検知対象である水１１０が支持体２２から支持部材１３へ浸透していくと、水１１０が電解液として作用するので、金属空気電池１０が放電する。金属空気電池１０が放電する際には、電解液として作用する水１１０に樹脂製袋体２１から放出された電解液構成成分２０が含まれることとなるので、電解液構成成分２０の作用で正極１１と負極１２との間のイオン伝導度が向上して、金属空気電池１０の発電性能が向上する。
As shown in FIG. 4 , in the
液検知センサ２でも、金属空気電池１０の電解液構成成分２０が検知対象の液体（水１１０）に対する溶解性または分散性を有する樹脂製袋体２１の内部に封入されていることにより、水１１０の検知であればあらゆる分野で使用でき、汎用性が向上する。また、液検知センサ２でも、金属空気電池１０の電解液構成成分２０が樹脂製袋体２１の内部に封入されていることにより、液検知センサ２が長期間設置されていても金属空気電池１０が電解液構成成分２０によって劣化することを防止できる。また、液検知センサ２でも、電解液構成成分２０が封入されている樹脂製袋体２１が正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１とは異なる負極１２の第２の部位４２に対向配置されていることで、大気中の湿度や水分の影響によって樹脂製袋体２１に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分２０の漏出に起因した、正極１１、負極１２、支持部材１３等の金属空気電池１０を構成する部材の腐食を、防止することができる。
In the
次に、本発明の第３実施形態に係る液検知センサについて説明する。なお、第３実施形態に係る液検知センサの主要部は、第１、第２実施形態に係る液検知センサと共通しているので、第１、第２実施形態に係る液検知センサと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図５は、本発明の第３実施形態に係る液検知センサの概要を説明する側面図、図６は、本発明の第３実施形態に係る液検知センサの液体検知時の状態を説明する側面図である。 Next, a liquid detection sensor according to a third embodiment of the invention will be described. Note that the main parts of the liquid detection sensor according to the third embodiment are common to those of the liquid detection sensors according to the first and second embodiments, so the configuration is the same as that of the liquid detection sensors according to the first and second embodiments. Elements are described using the same reference numerals. 5 is a side view for explaining the outline of the liquid detection sensor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is for explaining the liquid detection state of the liquid detection sensor according to the third embodiment of the present invention. It is a side view to do.
第１実施形態に係る液検知センサ１は、水検知センサであり、樹脂製袋体２１が水に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されていた。これに代えて、第３実施形態に係る液検知センサ３では、油検知センサであり、従って、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１が油に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている。
The
このように、本発明の液検知センサは、樹脂製袋体を形成する樹脂の溶解性または分散性を適宜変更することで、検知対象の液体の種類を適宜変更することができる。すなわち、本発明の液検知センサは、検知対象の液体の種類を適宜変更することができる点でも、汎用性に優れている。 Thus, the liquid detection sensor of the present invention can appropriately change the type of liquid to be detected by appropriately changing the solubility or dispersibility of the resin forming the resin bag. That is, the liquid detection sensor of the present invention is excellent in versatility in that the type of liquid to be detected can be appropriately changed.
図５に示すように、液検知センサ３の負極１２では、第２の部位４２が第１の部位４１と対向し、負極１２の第２の部位４２に、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１が対向して配置されている。また、支持部材１３の延在部１５は、第１の部位４１から第２の部位４２に対向配置された電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１の位置まで延在している。支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１と第２の部位４２の間に配置されている。従って、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１は、支持部材１３の延在部１５を介して負極１２の第２の部位４２と対向している。
As shown in FIG. 5, in the
液検知センサ３の金属空気電池１０でも、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１は、複数であり、電解液構成成分３０は、一定量ずつ、複数に分割されて、それぞれの樹脂製袋体３１の内部に封入されている。また、負極１２の第２の部位４２に、支持体２２が対向して配置されており、電解液構成成分３０が封入されている複数の樹脂製袋体３１、３１、３１・・・は、支持体２２に保持されている。支持体２２は、正極１１、負極１２、支持部材１３とは別部材であり、また、正極１１、負極１２、支持部材１３とは別体の部材である。
In the metal-
樹脂製袋体３１は、例えば、油に対して溶解性または分散性を有する樹脂として、油溶性樹脂で形成される。樹脂製袋体３１が油溶性樹脂で形成されることで、液検知センサ３は、油検知センサとして機能する。
The
油溶性樹脂としては、例えば、キャンデリラレジン、水添ロジン酸ペンタエリスリチル、水添アビエチン酸グリセリル等のテルペン系樹脂、トリメチルシロキシケイ酸、ポリメチルシルセスキオキサン、アクリル－シリコーングラフト共重合体等のシリコーン系樹脂、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of oil-soluble resins include candelilla resin, hydrogenated pentaerythrityl rosinate, terpene resins such as hydrogenated glyceryl abietate, trimethylsiloxysilicate, polymethylsilsesquioxane, and acrylic-silicone graft copolymers. and hydrocarbon resins such as polyvinyl isobutyl ether and polyisobutylene. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
樹脂製袋体３１に電解液構成成分３０を封入する方法としては、特に限定されず、例えば、樹脂製袋体３１の開口部から電解液構成成分３０を樹脂製袋体入れた後に、樹脂製袋体３１の開口部を接着、熱溶着して封入する方法、Ｗ／Ｏ分散やＯ／Ｗ分散を用いたマイクロカプセル製法などで封入する方法が挙げられる。また、電解液構成成分３０が封入された複数の樹脂製袋体３１を支持部材１３に担持させる方法としては、特に限定されず、例えば、支持部材１３の空隙部分に樹脂製袋体３１を圧入する方法、樹脂製袋体３１を溶媒等の分散媒に分散させた後に支持部材１３に含浸させて分散媒を乾燥除去する方法、支持部材１３を複数に分割し、その間に樹脂製袋体３１を配置させた後に支持部材１３を接着させる方法が挙げられる。
The method for enclosing the
液検知センサ３の検知対象である油は、金属空気電池１０の電解液構成成分ではない。従って、樹脂種が油溶性樹脂である樹脂製袋体３１には、電解液構成成分３０として電解液が封入されている。電解液構成成分３０としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩を含む水（アルカリ金属塩の水溶液）、または水が挙げられる。
The oil to be detected by the
次に、液検知センサ３が検知対象である油を検知した場合の検知動作について説明する。図６に示すように、液検知センサ３の検知対象である油１２０が、液検知センサ３の金属空気電池１０の支持体２２と接触すると、その後、支持体２２全体にわたって浸透していく。検知対象である油１２０が支持体２２全体にわたって浸透していくにともなって、油１２０に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている樹脂製袋体３１が、溶解または分散する。すなわち、樹脂製袋体３１が、検知対象である油１２０によって破壊される。樹脂製袋体３１が溶解または分散すると、樹脂製袋体３１に封入されていた電解液構成成分３０（例えば、アルカリ金属塩の水溶液）が油１２０中へ放出される。油１２０中へ放出された電解液構成成分３０は電解液として作用するので、金属空気電池１０が放電する。金属空気電池１０が放電する際には、電解液としてアルカリ金属塩の水溶液が樹脂製袋体３１から放出されるので、電解液構成成分３０の作用で正極１１と負極１２との間のイオン伝導度が向上して、金属空気電池１０の発電性能が向上する。
Next, the detection operation when the
液検知センサ３では、電力源である金属空気電池１０の電解液構成成分３０が検知対象である油１２０に対する溶解性または分散性を有する樹脂製袋体３１の内部に封入されていることにより、油の検知に使用できる。また、液検知センサ３では、金属空気電池１０の電解液構成成分３０が樹脂製袋体３１の内部に封入されていることにより、液検知センサ３が長期間設置されていても金属空気電池１０が電解液構成成分３０によって劣化することを防止できる。また、液検知センサ３でも、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１が正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１とは異なる負極１２の第２の部位４２に対向配置されていることで、樹脂製袋体３１に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分３０の漏出に起因した、正極１１、負極１２、支持部材１３等の金属空気電池１０を構成する部材の腐食を、防止することができる。
In the
次に、本発明の第４実施形態に係る液検知センサについて説明する。なお、第４実施形態に係る液検知センサの主要部は、第１～第３実施形態に係る液検知センサと共通しているので、第１～第３実施形態に係る液検知センサと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図７は、本発明の第４実施形態に係る液検知センサの概要を説明する側面図、図８は、本発明の第４実施形態に係る液検知センサの液体検知時の状態を説明する側面図である。 Next, a liquid detection sensor according to a fourth embodiment of the invention will be described. Note that the main part of the liquid detection sensor according to the fourth embodiment is common to the liquid detection sensors according to the first to third embodiments, and therefore has the same configuration as the liquid detection sensors according to the first to third embodiments. Elements are described using the same reference numerals. 7 is a side view for explaining the outline of the liquid detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is for explaining the liquid detection state of the liquid detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention. It is a side view to do.
第３実施形態に係る液検知センサ３では、支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１を保持した支持体２２と負極１２の第２の部位４２の間に配置されていたが、これに代えて、図７に示すように、第４実施形態に係る液検知センサ４では、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１を保持した支持体２２は、支持部材１３の延在部１５と負極１２の第２の部位４２の間に配置されている。すなわち、支持部材１３の延在部１５と負極１２の第２の部位４２の間に、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１が配置されている。従って、支持部材１３の延在部１５は、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１を介して負極１２の第２の部位４２と対向している。
In the
図８に示すように、液検知センサ４でも、検知対象である油１２０が、液検知センサ４の金属空気電池１０の支持体２２と接触すると、その後、支持体２２全体にわたって浸透していく。検知対象である油１２０が支持体２２全体にわたって浸透していくにともなって、油１２０に対して溶解性または分散性を有する樹脂で形成されている樹脂製袋体３１が、溶解または分散する。樹脂製袋体３１が溶解または分散すると、樹脂製袋体３１に封入されていた電解液構成成分３０（例えば、アルカリ金属塩の水溶液）が油１２０中へ放出される。油１２０中へ放出された電解液構成成分３０は電解液として作用するので、金属空気電池１０が放電する。金属空気電池１０が放電する際には、電解液としてアルカリ金属塩の水溶液が樹脂製袋体３１から放出されるので、電解液構成成分３０の作用で正極１１と負極１２との間のイオン伝導度が向上して、金属空気電池１０の発電性能が向上する。
As shown in FIG. 8 , in the
液検知センサ４でも、金属空気電池１０の電解液構成成分３０が検知対象である油１２０に対する溶解性または分散性を有する樹脂製袋体３１の内部に封入されていることにより、油の検知に使用できる。また、液検知センサ４でも、金属空気電池１０の電解液構成成分３０が樹脂製袋体３１の内部に封入されていることにより、液検知センサ４が長期間設置されていても金属空気電池１０が電解液構成成分３０によって劣化することを防止できる。また、液検知センサ４でも、電解液構成成分３０が封入されている樹脂製袋体３１が正極１１に対向した負極１２の第１の部位４１とは異なる負極１２の第２の部位４２に対向配置されていることで、樹脂製袋体３１に損傷が生じてしまった場合でも、電解液構成成分３０の漏出に起因した、正極１１、負極１２、支持部材１３等の金属空気電池１０を構成する部材の腐食を、防止することができる。
In the
次に、本発明の液検知センサの使用方法例を説明する。ここでは、説明の便宜上、本発明の第１実施形態に係る液検知センサ１を用いて、液検知センサの使用方法例を説明する。なお、図９は、本発明の液検知センサの使用方法例の説明図である。
Next, an example of how to use the liquid detection sensor of the present invention will be described. Here, for convenience of explanation, an example of how to use the liquid detection sensor will be described using the
図９に示すように、金属空気電池１０と電線部１０１を介して接続された報知部１００として、例えば、金属空気電池１０から発電された電力を受電すると、受信部２００への送信機能が稼動する送信部が使用される。金属空気電池１０が検知対象である液体（図９では、水１１０）を検知して発電すると、報知部１００は、金属空気電池１０から受電することで送信機能が稼動し、受信部２００へ検知信号を送信する。送信部としては、例えば、無線送信部、有線送信部が挙げられる。図９では、報知部１００として無線送信部が使用され、報知部１００から受信部２００へ、検知信号の無線送信が可能となっている。無線通信としては、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ等、既存の無線方式を使用することができる。
As shown in FIG. 9, as the
受信部２００は、液検知センサ１の報知部１００から検知信号を受信すると、検知対象の液体の漏れ等（図９では、水漏れや冠水）が発生したことを検知し、管理者に水漏れや冠水が発生したことを報知させ、また、必要に応じて自動的に装置等を停止させる。
Upon receiving a detection signal from the
次に、本発明の他の実施形態に係る液検知センサについて説明する。上記した第１～第４実施形態に係る液検知センサでは、電解液構成成分が封入された複数の樹脂製袋体が、支持体全体にわたって分散して配置されていたが、これに代えて、樹脂製袋体が一つ設けられていてもよい。この場合、電解液構成成分は、一つにまとめられた状態で樹脂製袋体に封入されている。 Next, a liquid detection sensor according to another embodiment of the invention will be described. In the liquid detection sensors according to the first to fourth embodiments described above, a plurality of resin bags enclosing the constituent components of the electrolytic solution are arranged dispersedly over the entire support. One resin bag may be provided. In this case, the constituent components of the electrolytic solution are sealed together in a resin bag.
また、第１、第２実施形態に係る液検知センサでは樹脂製袋体は水溶性樹脂で形成され、第３、第４実施形態に係る液検知センサでは樹脂製袋体は油溶性樹脂で形成されていたが、これに代えて、１つの金属空気電池において、水溶性樹脂で形成された樹脂製袋体と油溶性樹脂で形成された樹脂製袋体とを併用してもよい。水溶性樹脂の樹脂製袋体と油溶性樹脂の樹脂製袋体を併用することで、１つの液検知センサで、水の検知と油の検知に対応することができる。 Further, in the liquid detection sensors according to the first and second embodiments, the resin bag is made of water-soluble resin, and in the liquid detection sensors according to the third and fourth embodiments, the resin bag is made of oil-soluble resin. Alternatively, a resin bag made of water-soluble resin and a resin bag made of oil-soluble resin may be used together in one metal-air battery. By using both a resin bag made of water-soluble resin and a resin bag made of oil-soluble resin, one liquid detection sensor can detect water and oil.
また、上記液検知センサの使用方法例では、報知部は、受信部への送信機能を有する送信部であったが、これに代えて、金属空気電池の電力を受電して液検知を管理者に知らせる液検知表示部でもよい。液検知表示部の表示手段としては、例えば、警告灯の点灯、警告音の発出等を挙げることができる。 In addition, in the example of the method of using the liquid detection sensor, the notification section was a transmission section having a function of transmitting to the reception section. It is also possible to use a liquid detection display unit that notifies the user. Examples of display means of the liquid detection display unit include lighting of a warning light and generation of a warning sound.
本発明の液検知センサは、汎用性を有し、長期間設置しても電力源である金属空気電池の劣化を防止でき、また、電力源である金属空気電池が優れた発電性能を発揮できるので、広汎な液検知の分野で利用可能であり、例えば、建造物の漏水や雨漏り検知、各種設備、工場等の漏水や油漏れ検知、道路や地下施設等の冠水検知、河川や湖沼等の水位レベルを検知することによる危険水位到達検知、医療現場における漏血や漏薬液検知、介護現場における排尿検知等の分野で利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The liquid detection sensor of the present invention has versatility, and can prevent deterioration of the metal-air battery, which is a power source, even if it is installed for a long period of time. Therefore, it can be used in a wide range of liquid detection fields, such as water leakage and rain leakage detection in buildings, water and oil leakage detection in various facilities and factories, flood detection in roads and underground facilities, flood detection in rivers and lakes, etc. It can be used in fields such as the detection of reaching a dangerous water level by detecting the water level, the detection of blood or chemical leakage in medical settings, and the detection of urination in nursing care settings.
１、２、３、４ 液検知センサ
１０ 金属空気電池
１１ 正極
１２ 負極
２０、３０ 電解液構成成分
２１、３１ 樹脂製袋体
４１ 第１の部位
４２ 第２の部位
１００ 報知部
1, 2, 3, 4
Claims (13)
前記電解液構成成分が、樹脂製袋体の内部に封入され、前記樹脂製袋体の樹脂が、検知対象の液体に対する溶解性または分散性を有する液検知センサ。 A metal-air battery comprising a positive electrode, a negative electrode having a first portion facing the positive electrode, and an electrolyte component disposed facing a second portion of the negative electrode different from the first portion. with
A liquid detection sensor in which the constituent components of the electrolytic solution are sealed inside a resin bag, and the resin of the resin bag has solubility or dispersibility in the liquid to be detected.
The liquid detection sensor according to any one of claims 1 to 11, which is an oil detection sensor.
Priority Applications (1)
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| JP2021086522A JP2022179206A (en) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Liquid detection sensor |
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Family Applications (1)
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2021
- 2021-05-21 JP JP2021086522A patent/JP2022179206A/en active Pending
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