JP6920571B2 - Liquid detection sensor - Google Patents
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Description
本発明は、金属空気電池を備えた液検知センサに関する。 The present invention relates to a liquid detection sensor including a metal-air battery.
医療現場や屋内での作業現場等で、液漏れ検知システムが使用される。液漏れ検知システムでは、液漏れ箇所に、液検知センサを配置する。液検知センサでは、外部から液体が接触した際の電気的な変化を捉え、液漏れを検知する。 Liquid leakage detection systems are used in medical sites and indoor work sites. In the liquid leakage detection system, a liquid detection sensor is arranged at the liquid leakage location. The liquid detection sensor detects an electric leak when it comes into contact with a liquid from the outside.
例えば、特許文献１、２には、漏血検知用の液漏れ検知システムに関する発明が開示されている。特許文献１に記載の発明では、漏出した液体により発電する水電池を用いたセンサが開示されている。特許文献２に記載の発明では、正極シート、セパレータ、及び負極シートを有するマグネシウム電池を用いたセンサが開示されている。
For example,
水電池を用いた特許文献１に記載の発明では、水電池が吸収性部材の上側或いは内部に配置されており、血液などの液体が吸収部材に広く浸透することで、水電池の内部で電気化学反応を生じさせて発電させる。
In the invention described in
このように、特許文献１では、水電池以外に吸収性部材を必要とし、また、吸収性部材に対する相当量の液体の浸透がないと、適切に液漏れ検知を行うことができない。
As described above, in
マグネシウム電池を用いた特許文献２に記載の発明では、裏側絆創膏と、表面絆創膏と、各絆創膏の間に、漏液センサ部が収納されており、漏れた液体が、裏側絆創膏から漏液センサ部の内部に浸透することで、電気化学反応を生じさせて発電させる。
In the invention described in
このように、特許文献２では、裏側絆創膏から漏液センサ部のセパレータまで液体を浸透させることが必要になり、液漏れ量によっては、適切にセパレータまで、浸透させることができず、検知精度が低下しやすい。
As described above, in
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、特に、セパレータに、液接触領域を一体的に形成し、部品点数を増やすことなく、検知精度を向上させた液検知センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and in particular, to provide a liquid detection sensor in which a liquid contact region is integrally formed on a separator and the detection accuracy is improved without increasing the number of parts. The purpose.
本発明の液検知センサは、正極シートと、負極シートと、前記正極シートと前記負極シートの間に介在するセパレータと、が積層されて構成された金属空気電池と、前記金属空気電池にて得られた検知信号を受信する受信部と、有し、前記セパレータの面積は、前記正極シート及び前記負極シートよりも広く、前記正極シートの面積は、前記負極シートの面積よりも広く形成されており、前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートが、前記セパレータを挟んで重なる検知領域と、前記検知領域から外側に露出する液接触領域と、を有し、前記負極シートの外周端部から外側に、前記正極シートと重なる前記液接触領域が設けられており、前記液接触領域の外周端部は、前記正極シートの外周端部よりも外側に位置しており、前記受信部では、前記検知信号のレベルが閾値を越えた場合に、液漏れと判断することを特徴とする。 The liquid detection sensor of the present invention is obtained by a metal air battery configured by laminating a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the metal air battery. It has a receiving unit that receives the detected detection signal, and the area of the separator is wider than that of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the area of the positive electrode sheet is wider than the area of the negative electrode sheet. The separator has a detection region in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator, and a liquid contact region exposed to the outside from the detection region, and is outside from the outer peripheral end portion of the negative electrode sheet. Is provided with the liquid contact region that overlaps the positive electrode sheet, and the outer peripheral end portion of the liquid contact region is located outside the outer peripheral end portion of the positive electrode sheet. When the signal level exceeds the threshold value, it is determined that the liquid leaks.
または、本発明の液検知センサは、正極シートと、負極シートと、前記正極シートと前記負極シートの間に介在するセパレータと、が積層されて構成された金属空気電池と、前記金属空気電池にて得られた検知信号を受信する受信部と、有し、前記セパレータの面積は、前記正極シート及び前記負極シートよりも広く、前記負極シートの面積は、前記正極シートの面積よりも広く形成されており、前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートが、前記セパレータを挟んで重なる検知領域と、前記検知領域から外側に露出する液接触領域と、を有し、前記正極シートの外周端部から外側に、前記負極シートと重なる前記液接触領域が設けられており、前記液接触領域の外周端部は、前記負極シートの外周端部よりも外側に位置しており、前記受信部では、前記検知信号のレベルが閾値を越えた場合に、液漏れと判断することを特徴とする。 Alternatively, the liquid detection sensor of the present invention is formed on a metal air cell formed by laminating a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the metal air battery. The area of the separator is larger than that of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the area of the negative electrode sheet is larger than the area of the positive electrode sheet. The separator has a detection region in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator, and a liquid contact region exposed to the outside from the detection region, and is an outer peripheral end portion of the positive electrode sheet. The liquid contact region that overlaps with the negative electrode sheet is provided on the outside of the negative electrode sheet, and the outer peripheral end portion of the liquid contact region is located outside the outer peripheral end portion of the negative electrode sheet. When the level of the detection signal exceeds the threshold value, it is determined that the liquid has leaked.
本発明では、前記正極シートの厚みは、０．４〜２．０ｍｍであり、前記負極シートの厚みは、０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍである構成とすることができる。 In the present invention, the thickness of the positive electrode sheet may be 0.4 to 2.0 mm, and the thickness of the negative electrode sheet may be 0.05 mm to 2.0 mm.
本発明では、前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータが積層されたラミネート部分の表面を覆う外皮シートが設けられており、前記外皮シートは、前記正極シートに空気が接触可能に配置される構成とすることができる。 In the present invention, the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the outer skin sheet covering the surface of the laminated portion on which the separator is laminated are provided, and the outer skin sheet is arranged so that air can contact the positive electrode sheet. Can be.
本発明では、前記セパレータは、複数に分離されており、各セパレータに前記液接触領域が形成されている構成とすることができる。 In the present invention, the separator may be separated into a plurality of pieces, and the liquid contact region may be formed in each separator.
本発明では、前記負極シートは、マグネシウムシート、或いは、マグネシウム合金シートであることが好ましい。 In the present invention, the negative electrode sheet is preferably a magnesium sheet or a magnesium alloy sheet.
本発明では、前記金属空気電池の検知信号を、受信部へ無線通信が可能な送信部を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to have a transmitting unit capable of wirelessly communicating the detection signal of the metal-air battery to the receiving unit.
本発明では、前記液検知センサは、例えば、漏血検知センサ、あるいは、漏水検知センサである。 In the present invention, the liquid detection sensor is, for example, a blood leakage detection sensor or a water leakage detection sensor.
本発明の液検知センサによれば、金属空気電池を構成するセパレータを、正極シートと負極シートとの重なり面積より大きく形成し、正極シート或いは負極シートから露出する部分を、液接触領域とした。これにより、液接触領域に接触した液体を、正極シートと負極シート間のセパレータまでスムースに浸透させやすく、部品点数を増やすことなく、検知精度を向上させることができる。 According to the liquid detection sensor of the present invention, the separator constituting the metal-air battery is formed larger than the overlapping area of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the portion exposed from the positive electrode sheet or the negative electrode sheet is defined as the liquid contact region. As a result, the liquid in contact with the liquid contact region can be easily permeated smoothly to the separator between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the detection accuracy can be improved without increasing the number of parts.
以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, one embodiment of the present invention (hereinafter, abbreviated as “embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.
図１Ａ、図１Ｂに示す液検知センサ（液漏れ検知センサ）１は、金属空気電池２を有する。図１０に示すように、液検知センサ１は、更に、送信部６を備えている。なお、図１Ａは、図１Ｂに示すＡ−Ａ線より切断し矢印方向から見た断面図である。
The liquid detection sensor (liquid leakage detection sensor) 1 shown in FIGS. 1A and 1B has a metal-
図１Ａに示すように、金属空気電池２は、負極シート（金属極シート）３と、セパレータ４と、正極シート（空気極シート）５とが、積層されたラミネート構造である。図１Ａに示すように、セパレータ４は、負極シート３と正極シート５との間に介在している。
As shown in FIG. 1A, the metal-
限定するものではないが、各シート間は、粘着層を介して固定され、後述する外皮シートを用いて固定され、或いは、プラスチックなどの筐体により固定される。粘着層は、負極シート３及び正極シート５の縁部に部分的に設けられ、セパレータ４の検知領域４´´には設けられないことが好ましい。ここで、検知領域４´´とは、負極シート３と正極シート５とがセパレータ４を介して重なる部分の領域を指す。
Although not limited, the sheets are fixed via an adhesive layer, fixed using an outer skin sheet described later, or fixed by a housing made of plastic or the like. It is preferable that the adhesive layer is partially provided on the edges of the
負極シート３を構成する金属は、マグネシウム（Ｍｇ）、Ｍｇ合金、亜鉛（Ｚｎ）、Ｚｎ合金、アルミニウム（Ａｌ）、或いは、Ａｌ合金のうちいずれかであることが好ましい。このうち、負極シート３を構成する金属は、Ｍｇ、或いは、Ｍｇ合金であることがより好ましい。
The metal constituting the
セパレータ４は、電気的に絶縁性、イオン透過性、及び、液浸透性を有する材質で形成される。例えば、不織布、織布、多孔性薄膜等である。
The
正極シート５は、集電体と触媒層（反応部）とを有して構成される。集電体に求められる特性は、負極シート３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である。集電体の構成を限定するものでないが、例えば、金網や発泡金属等、既存のものを用いることができる。また、触媒層に求められる特性は、液体を外部に放出しない疎水性及び、酸素を透過させる通気性である。触媒層には既存の材質を用いることができる。触媒層は、少なくとも集電体の一方の面に形成されており、触媒層は、セパレータ４に密接している。
The
図１Ａ、図１Ｂに示すように、セパレータ４は、負極シート３及び正極シート５より大きく形成される。図１Ａ、図１Ｂに示す構成では、正極シート５と負極シート３とは同じ大きさである。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
図１Ａ、図１Ｂに示すように、セパレータ４は、負極シート３及び正極シート５の図示右側の外周端部３ａ、５ａから図示右方向に長く延出している。この実施の形態では、セパレータ４は、負極シート３及び正極シート５の図示上側の外周端部５ｂ（負極シート３の外周端部は不表示）、及び図示下側の外周端部５ｃ（負極シート３の外周端部は不表示）からも多少はみ出している。このように、セパレータ４の図示上下方向の幅寸法も、正極シート５と及び負極シート３より大きく形成することで、正極シート５と負極シート３を、図示上下方向において、セパレータ４内で適切に位置合わせすることができる。したがって、正極シート５と負極シート３の間の全域に、適切にセパレータ４を介在させることができる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
セパレータ４は、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａから延出した液接触領域４´と、負極シート３と正極シート５との間に介在する検知領域４´´と、を有する。液接触領域４´と、検知領域４´´とは、一体的に形成されている。
The
ここで、セパレータ４は、図１Ｂに示すように、図示左右方向に長さＬ１で形成されている。また、負極シート３及び正極シート５（図１Ｂでは、正極シート５のみ図示）は、図示左右方向に長さＬ２で形成されている。限定するものではないが、長さ比（Ｌ１／Ｌ２）は、１．１〜４．０である。図１Ｂに示すように、負極シート３及び正極シート５は、セパレータ４の左右方向の中心よりも図示左側に寄って配置される。これにより、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａより図示右側に、液接触領域４´が形成される。また、セパレータ４と、負極シート３及び正極シート５との図示左端を一致させるより、負極シート３及び正極シート５を、セパレータ４の図示左端より多少内側に配置することが好ましい。
Here, as shown in FIG. 1B, the
限定されるものではないが、正極シート５の厚み（集電体を含む）は、０．４〜２．０ｍｍ程度である。また、負極シート３の厚みは、０．０５〜２．０ｍｍ程度である。
Although not limited, the thickness of the positive electrode sheet 5 (including the current collector) is about 0.4 to 2.0 mm. The thickness of the
図１Ａに示すように、矢印ａ１、ａ２の少なくとも一方から、液体が、セパレータ４の液接触領域４´に接触する。そして、液体は、液接触領域４´から検知領域４´´にまで浸透する。液体が、検知領域４´´に到達すると、例えば、負極シート３を構成する金属が、Ｍｇであるとき、負極シート３側では、下記（１）で示す酸化反応が生じる。また、正極シート５においては、下記（２）で示す還元反応が生じる。したがって、金属空気電池２の全体としては、下記（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
（１）２Ｍｇ →２Ｍｇ２＋＋４ｅ−
（２）Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ− →４ＯＨ−
（３）２Ｍｇ＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ →２Ｍｇ（ＯＨ）２
As shown in FIG. 1A, the liquid comes into contact with the liquid contact region 4'of the
(1) 2Mg → 2Mg 2+ + 4e −
(2) O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH -
(3) 2Mg + O 2 + 2H 2 O → 2Mg (OH) 2
図１Ａ、図１Ｂに示す実施の形態では、液接触領域４´は、負極シート３及び正極シート５から見て図示右方向にのみ形成されているが、更に、図示上方向、図示下方向、或いは図示左方向に設けられていてもよい。このように、液接触領域４´を２方向以上に設けることが可能である。液接触領域４´を２方向以上に設けることで、液漏れの検知範囲を広げることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the liquid contact region 4'is formed only in the right direction in the drawing when viewed from the
図１Ａ、図１Ｂでは、液接触領域４´を、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａから外方に長く延出したため、負極シート３及び正極シート５から離れた箇所の液漏れも適切に検知することができる。
In FIGS. 1A and 1B, since the liquid contact region 4'extended outward from the outer
一方、図２に示す第２の実施の形態では、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａから延出するセパレータ４を折り曲げて、負極シート３の外面３ｄ（図２に示す負極シート３の下面）に重ねている。これにより、液接触領域４´を、負極シート３及び正極シート５と重なるように配置することができる。
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 2, the
図２に示す実施の形態では、矢印ａ３の方向や金属空気電池２の周囲からの液漏れにより、液体が、液接触領域４´に接触する。これにより、液体が、液接触領域４´から、負極シート３と正極シート５に挟まれた検知領域４´´に素早く浸透し、液漏れを精度良く検知することができる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the liquid comes into contact with the liquid contact region 4'due to the direction of the arrow a3 or the liquid leakage from the periphery of the metal-
図２に示す実施の形態の金属空気電池２は、図１Ａに示す金属空気電池２に比べて小型化を実現でき、特に、所定箇所の液漏れを重点的に検知したい用途に優れている。例えば、出血の検知用として用いる場合、検知したい人体部分に、図２に示す金属空気電池２を貼付することで、人体の所定箇所の出血を重点的に検知することができる。また、図２に示す負極シート３に多数の微細孔を設けることで、液接触領域４´に接触した液体は、微細孔を通って、検知領域４´´にまで到達でき、より素早く液漏れを検知することができる。
The metal-
なお、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａから延出するセパレータ４を折り曲げる方向は、負極シート３の外面３ｄ側であっても、正極シート５の外面５ｄ側であってもどちらでもよいが、正極シート５側に折り曲げる場合、正極シート５は空気との接触が必要であるため、空気との接触を可能な構造とする必要がある。このため、セパレータ４を、負極シート３の外面３ｄと重なるように折り曲げることで、正極シート５側の空気との接触を遮断することなく、構造を容易化でき、好ましい。なお、図１Ａ及び図１Ｂには図示していないが、例えば、金属空気電池２を保護する外皮シートを、金属空気電池２の特に、負極シート３、セパレータ４及び正極シート５が積層されたラミネート部分の表面を覆うように設けることが好ましい。このとき、外皮シートは、正極シート５に空気が接触可能に配置される。例えば、外皮シートには、１つ或いは複数の穴が設けられ、該穴が正極シート５に通じている。また、外皮シートが、液接触領域４´を覆う箇所では、液体が、外皮シートを介して液接触領域４´に接触するように、液接触領域４´を覆う部分の外皮シートに多数の微細孔を形成したり、或いは、外皮シートを、液体が浸透可能な材質で形成する。
The direction in which the
また、図２に示す実施の形態の金属空気電池２は、下側に液接触領域４´が設けられるが、図２に示す金属空気電池２をひっくり返して、上側に液接触領域４´が配置されるようにしてもよい。
Further, the metal-
また、図１Ａと図２に示す各実施の形態を組み合わせて、セパレータ４を複数層とし、一方のセパレータ４を、図１Ａに示すように、負極シート３及び正極シート５の外周端部３ａ、５ａから外方に長く延出させ、他方のセパレータ４を、図２に示すように、折り曲げる構成とすることもできる。
Further, by combining the embodiments shown in FIGS. 1A and 2, the
なお、セパレータ４の平面形状は、図１Ｂのものに限定されず、例えば、検知領域４´´は、分離していないが、液接触領域４´の一部、或いは全体に、切り込みが入っている構成であってもよい。
The planar shape of the
図３Ａは、第３の実施の形態における液検知センサの分解平面図であり、図３Ｂは、平面図であり、図３Ｃは、縦断面図である。「分解平面図」では、負極シート１３、セパレータ１４、及び正極シート１５の夫々をずらして図示した。図４以降においても同様である。
3A is an exploded plan view of the liquid detection sensor according to the third embodiment, FIG. 3B is a plan view, and FIG. 3C is a vertical cross-sectional view. In the "disassembled plan view", the
図３Ａ〜図３Ｃに示す金属空気電池１２は、例えば、円形状の負極シート１３と、円形状のセパレータ１４と、円形状から一部を切り欠いた形状の正極シート１５とが、積層されたラミネート構造である。したがって、正極シート１５は、負極シート１３及びセパレータ１４より小さい面積で形成されている。なお、セパレータ１４は、負極シート１３より多少大きく形成されている（図３Ｃ参照）。この実施の形態では、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、セパレータ１４には、正極シート１５の切欠き側の外周端部１５ａよりも外側に露出する液接触領域１４´が形成されている。また、セパレータ１４には、負極シート１３と正極シート１５とがセパレータ１４を介して重なる部分としての検知領域１４´´が設けられている。
In the metal-
図３Ｃに示すように、矢印ａ１の方向から、液体が、セパレータ１４の液接触領域１４´に接触する。これにより、液体は、液接触領域１４´から検知領域１４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
As shown in FIG. 3C, the liquid comes into contact with the liquid contact region 14'of the
なお、正極シート１５が、例えば、セパレータ１４と同様の円形状で形成され、負極シート１３が、それよりも小さい面積の形状で形成されてもよい。かかる場合、負極シート１３の外周端部から外側にセパレータ１４の液接触領域１４´が設けられる。このような構成では、例えば、負極シート１３を液体と接触する側に向けて設置する。このとき、液体の量が多く、負極シート１３側が空気との接触を遮断されても、正極シート１５側で空気との接触を確保されていれば、金属空気電池１２として適切に動作させることができる。したがって、金属空気電池１２に接触する液体量が多い場合には、負極シート１３側を小さい面積で形成し、負極シート１３の外周端部側に液接触領域１４´を設けることが好ましい。なお、負極シート１３及び正極シート１５の双方を、セパレータ１４より小さい面積で形成し、負極シート１３及び正極シート１５の夫々の外周端部から液接触領域１４´が露出する構造とすることもできる。なお、負極シート１３及び正極シート１５の同じ側の外周端部から液接触領域１４´を露出させる構成では、図１Ａと近い構造になる。また、負極シート１３及び正極シート１５の違う方向を向く外周端部から、夫々、液接触領域１４´を露出させることもできる。後述する図７Ａ〜図７Ｃにおいても同様である。
The
図４Ａは、第４の実施の形態における液検知センサの分解平面図であり、図４Ｂは、平面図であり、図４Ｃは、縦断面図である。図４Ａ〜図４Ｃに示す金属空気電池２２は、例えば、円形状の負極シート２３と、円形状のセパレータ２４と、円形状の中心を切り抜いたリング形状の正極シート２５とが、積層されたラミネート構造である。この実施の形態では、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、正極シート２５には、セパレータ２４まで通じる一つの穴２５ｂが形成されており、穴２５ｂを通じて露出するセパレータ２４の部分が、液接触領域２４´である。
4A is an exploded plan view of the liquid detection sensor according to the fourth embodiment, FIG. 4B is a plan view, and FIG. 4C is a vertical cross-sectional view. The metal-
また、セパレータ２４には、負極シート２３と正極シート２５とが、セパレータ２４を介して重なる検知領域２４´´が設けられている。
Further, the
図４Ｃに示すように、矢印ａ１の方向から、液体が、セパレータ２４の液接触領域２４´に接触する。これにより、液体は、液接触領域２４´から検知領域２４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
As shown in FIG. 4C, the liquid comes into contact with the liquid contact region 24'of the
なお、負極シート２３が、例えば、リング形状で形成され、正極シート２５が、セパレータ２４と同様の円形状で形成されてもよい。かかる場合、負極シート２３の中央に設けられた穴から露出するセパレータ２４の部分が液接触領域２４´である。このような構成では、例えば、負極シート２３を液体と接触する側に向けて設置する。このとき、液体の量が多く、負極シート２３側が空気との接触を遮断されても、正極シート２５側で空気との接触を確保されていれば、金属空気電池２２として適切に動作させることができる。したがって、金属空気電池２２に接触する液体量が多い場合には、負極シート２３側を小さい面積で形成し、負極シート１３の外周端部の内側に液接触領域１４´を設けることが好ましい。なお、負極シート１３及び正極シート１５の双方を、例えば、リング形状で形成してもよい。液体が、負極シート１３側、及び、正極シート１５側のどちら側から接触しても、液検知が可能である。
The
図５Ａは、第５の実施の形態における液検知センサの分解平面図であり、図５Ｂは、平面図であり、図５Ｃは、縦断面図である。図５Ａ〜図５Ｃに示す金属空気電池３２は、例えば、円形状の正極シート３５と、円形状のセパレータ３４と、メッシュ形状の負極シート３３とが、積層されたラミネート構造である。メッシュ形状の負極シート３３には、多数の微細孔が形成されており、各微細孔を通じて露出するセパレータ３４の部分が、液接触領域３４´である。
5A is an exploded plan view of the liquid detection sensor according to the fifth embodiment, FIG. 5B is a plan view, and FIG. 5C is a vertical cross-sectional view. The metal-
また、セパレータ３４の液接触領域３４´以外の部分が、検知領域３４´´（負極シート３３と正極シート３５とがセパレータ３４を介して重なる部分）である。
Further, the portion of the
なお、図５Ｂ、図５Ｃでは、負極シート３３が液体と接触する側であり、正極シート３５は空気に触れる構造を確保されている。
In addition, in FIGS. 5B and 5C, the
液体が、メッシュ形状の負極シート３３を介してセパレータ３４の液接触領域３４´に接触すると、液接触領域３４´から検知領域３４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
When the liquid comes into contact with the
第５の実施の形態では、正極シート３５がメッシュ形状であってもよい。ただし、液体の漏れ量が多い用途では、正極シート３５の空気との接触を確実に保つために、負極シート３３をメッシュ形状とし、負極シート３３側で液体との接触を確保することが好ましい。なお、負極シート３３と正極シート３５の双方をメッシュ形状としてもよい。
In the fifth embodiment, the
図６Ａは、第６の実施の形態における液検知センサの分解平面図であり、図６Ｂは、平面図であり、図６Ｃは、縦断面図である。図６Ａ〜図６Ｃに示す金属空気電池４２は、例えば、円形状の正極シート４５と、円形状のセパレータ４４と、複数の小穴４３ｂが形成された負極シート４３とが、積層されたラミネート構造である。限定されるものでないが、例えば、負極シート４３には、パンチにより複数の小穴４３ｂを形成することができる。各小穴４３ｂを通じて露出するセパレータ４４の部分が、液接触領域４４´である。
6A is an exploded plan view of the liquid detection sensor according to the sixth embodiment, FIG. 6B is a plan view, and FIG. 6C is a vertical sectional view. The metal-
また、セパレータ４４の液接触領域４４´以外の部分が、検知領域４４´´（負極シート４３と正極シート４５とがセパレータ４４を介して重なる部分）である。
Further, the portion of the
図６Ａ〜図６Ｃでは、小穴４３ｂを、負極シート４３に万遍なく、且つ規則的に形成しているが、負極シート４３の一部の領域にのみ、小穴４３ｂを形成することもでき、例えば、液体の接触量が多い場所に集中的に小穴４３ｂを形成することができる。
In FIGS. 6A to 6C, the
液体が、負極シート４３の小穴４３ｂを介して、セパレータ４４の液接触領域４４´に接触すると、液接触領域４４´から検知領域４４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
When the liquid comes into contact with the
第６の実施の形態では、正極シート４５に複数の小穴が形成されていてもよい。ただし、液体の漏れ量が多い用途では、正極シート４５の空気との接触を確実に保つために、負極シート４３に複数の小穴４３ｂを形成し、負極シート４３側で液体との接触を確保することが好ましい。なお、負極シート４３と正極シート４５の双方に複数の小穴４３ｂを形成してもよい。
In the sixth embodiment, a plurality of small holes may be formed in the
図７Ａは、第７の実施の形態における液検知センサの分解平面図であり、図７Ｂは、平面図であり、図７Ｃは、縦断面図である。 7A is an exploded plan view of the liquid detection sensor according to the seventh embodiment, FIG. 7B is a plan view, and FIG. 7C is a vertical sectional view.
図７Ａ〜図７Ｃに示す金属空気電池５２は、負極シート５３、セパレータ５４及び正極シート５５がいずれも、例えば、矩形形状であるが、正極シート５５は、負極シート５３、及びセパレータ５４に比べて幅が狭い。このため、負極シート５３、セパレータ５４及び正極シート５５を重ねたラミネート構造とすると、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、セパレータ５４には、正極シート５５の一辺の外周端部５５ａから外側に液接触領域５４´が露出する。また、セパレータ５４には、負極シート５３と正極シート５５とが、セパレータ５４を介して重なる検知領域５４´´が設けられている。
In the metal-
図７Ｃに示すように、矢印ａ１の方向から、液体が、セパレータ５４の液接触領域５４´に接触すると、液体は、液接触領域５４´から検知領域５４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
As shown in FIG. 7C, when the liquid comes into contact with the
なお、負極シート５３の幅を小さくして、負極シート５３の一辺の外周端部から外側にセパレータ５４の液接触領域５４´が設けられる構造としてもよい。このような構成では、例えば、負極シート５３を液体と接触する側に向けて設置する。このとき、液体の量が多く、負極シート５３側が空気との接触を遮断されても、正極シート５５側で空気との接触を確保されていれば、金属空気電池５２として適切に動作させることができる。したがって、金属空気電池５２に接触する液体量が多い場合には、負極シート５３側を小さい面積で形成し、負極シート５３の外周端部に液接触領域５４´を設けることが好ましい。
The width of the
例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示した第３の実施の形態や、図７Ａ〜図７Ｃに示した第７の実施の形態のように、正極シート（負極シート）の外周端部から、はみ出すセパレータの液接触領域を形成するために、正極シート（負極シート）を切欠き形状や、幅を狭くした形状等としたが、これらは一例にすぎず、形状を限定するものではない。また、例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示した第３の実施の形態では、金属空気電池１２の外形を円形状とし、図７Ａ〜図７Ｃに示した第７の実施の形態では、金属空気電池５２の外形を矩形状としているが、これらは一例にすぎず、形状を限定するものではない。他の実施の形態においても同様である。
For example, as in the third embodiment shown in FIGS. 3A to 3C and the seventh embodiment shown in FIGS. 7A to 7C, the separator protruding from the outer peripheral end of the positive electrode sheet (negative electrode sheet). In order to form the liquid contact region of the above, the positive electrode sheet (negative electrode sheet) has a notched shape, a shape having a narrow width, and the like, but these are merely examples, and the shape is not limited. Further, for example, in the third embodiment shown in FIGS. 3A to 3C, the outer shape of the metal-
図１〜図７に示す実施の形態では、いずれもセパレータが、正極シート及び負極シートよりも広い面積で形成されていたが、例えば、図８Ａ〜図８Ｄに示すように、セパレータ６４を、負極シート６３及び正極シート６５よりも小さい面積で形成することもできる。ただし、図８Ａに示すように、セパレータ６４の幅寸法Ｔ１は、負極シート６３及び正極シート６５の各幅寸法Ｔ２、Ｔ３よりも広い。このため、負極シート６３、セパレータ６４及び正極シート６５を重ねたラミネート構造の金属空気電池６２としたとき、図８Ｂ、図８Ｃに示すように、セパレータ６４には、負極シート６３及び正極シート６５の外周端部６３ａ、６５ａから外側に露出する液接触領域６４´が設けられる。また、セパレータ６４には、負極シート６３と正極シート６５とが、セパレータ６４を介して重なる検知領域６４´´が設けられている。
In each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 7, the separator was formed in a larger area than the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. For example, as shown in FIGS. 8A to 8D, the
液体が、セパレータ６４の液接触領域６４´に接触すると、液体は、液接触領域６４´から検知領域６４´´にまで浸透し、上記（１）〜（３）に示す反応が起こり、放電が行われる。
When the liquid comes into contact with the
上記で説明した各実施の形態における金属空気電池は、可撓性を備える。したがって、金属空気電池を平面状のみならず、例えば、図９Ａに示すように、金属空気電池７０の一部を曲面状に折り曲げたり、図９Ｂに示すように、金属空気電池８０をらせん状と変形させることもできる。また、図９Ａに示すように、金属空気電池７０に切欠き７０ａを形成し、金属空気電池７０を、簡単に、複数に分割することもできる。
The metal-air battery in each of the embodiments described above is flexible. Therefore, the metal-air battery is not only flat, for example, a part of the metal-
従来では、セパレータへ液体を浸透させるために、電池部とは別に液吸収部材等を設けていたが、本実施の形態では、セパレータを、正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積より広く形成した。上記各実施の形態において、「正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積」とは、セパレータの検知領域の面積に該当する。例えば、図１Ｂで説明すると、「正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積」は、負極シート３及び正極シート５の面積Ｓ１に等しい。そして、図１Ｂに示すように、セパレータ４は、面積Ｓ１よりも広い面積で形成されている。また、図３Ｂ、図３Ｃを例にとると、「正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積」は、正極シート１５の面積Ｓ２に等しい。負極シート１３は、正極シート１５よりも広い面積であるため、負極シート１３の全てが正極シート１５と重なっていない。一方、正極シート１５の全ては、負極シート１３と重なっているため、「正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積」とは、正極シート１５の面積Ｓ２となる。また、図８Ｂを例にとると、「正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積」は、負極シート６３と正極シート６５とが重なる面積Ｓ３に等しい。
Conventionally, a liquid absorbing member or the like is provided separately from the battery portion in order to allow the liquid to permeate into the separator, but in the present embodiment, the separator is formed from the area where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator. Widely formed. In each of the above embodiments, the "area where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator" corresponds to the area of the detection region of the separator. For example, as described in FIG. 1B, the "area where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator" is equal to the area S1 of the
そして、本実施の形態では、セパレータは、正極シート及び負極シートの少なくとも一方から露出する液接触領域を有する。すなわち、セパレータは、正極シートと負極シートが、セパレータを挟んで重なる面積よりも広く形成されるので、セパレータには、正極シート及び負極シートの少なくとも一方から、はみ出した領域が存在する。その領域が、液接触領域となる。これにより、液体を、液接触領域で吸収するとともに、正極シートと負極シートがセパレータを挟んで重なる検知領域にまで浸透させることができ、液体が少量でも的確に検知することができる。 Then, in the present embodiment, the separator has a liquid contact region exposed from at least one of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. That is, since the separator is formed to be wider than the area where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other sandwiching the separator, the separator has a region protruding from at least one of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. That region becomes the liquid contact region. As a result, the liquid can be absorbed in the liquid contact region and penetrated into the detection region where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other sandwiching the separator, so that even a small amount of liquid can be accurately detected.
また、各実施の形態では、セパレータに、検知領域と一体的に液接触領域を設けているので、部品点数を増やすことなく、液体を、セパレータの検知領域にまでスムースに浸透させることができ、精度良く、液漏れ検知を行うことができる。また、薄型で且つ設置場所の自由度が高い液検知センサ１を実現することができる。
Further, in each embodiment, since the separator is provided with the liquid contact region integrally with the detection region, the liquid can be smoothly permeated into the detection region of the separator without increasing the number of parts. Liquid leakage can be detected with high accuracy. Further, it is possible to realize the
図１０に示すように、本実施の形態における液検知センサ１は、金属空気電池２と、送信部６と、を有する。金属空気電池２では、液漏れに基づく電池反応により電圧値（抵抗値）が変化する。この電圧変化に基づく検知信号を送信部６から無線で受信部７に送信する。受信部７では受信した検知信号に基づいて、液漏れが発生したことを検知し、自動的に装置等を停止させたり、人に、液漏れが生じたことを報知することができる。検知信号に対し閾値を用いて、検知信号のレベルが閾値を越えた場合に、液漏れが生じたと判別したり、液漏れのレベルを判断することもできる。なお、図１０では、金属空気電池として、図１や図２に示す金属空気電池の符号を代表して用いたが、他の実施の形態の金属空気電池も、当然のことながら図１０の液検知センサ１を適用することができる。
As shown in FIG. 10, the
本実施の形態の液検知センサ１は、金属空気電池を備え、漏水や漏血により自己発電する。なお、漏水により自己発電させるには、セパレータに予め塩を含有しておく必要がある。塩を限定するものではないが、例えば、塩化ナトリウムを挙げることができる。このように、本実施の形態では、液検知センサ１は、外部電源を必要とせず、無線で、金属空気電池で得られた検知信号を送信部６から受信部７に送ることができる。無線方式を限定するものでなく、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ等、既存の方式を用いることができる。
The
以上により、本実施の形態では、有線を用いる必要がなく、コンパクトな形態を実現でき、例えば、人体に、本実施の形態の液検知センサ１を取り付けた際にコードが邪魔になることがなく、また、設置しにくい場所などにも簡単に取り付けることができる。
As described above, in the present embodiment, it is not necessary to use a wired connection, and a compact form can be realized. For example, when the
本実施の形態の液検知センサ１の使用用途を限定するものではないが、医療現場や屋内での作業現場等に適用することができる。
The intended use of the
医療現場では、点滴の漏れや漏血を検知することができる。漏血としては、例えば、人工透析用の漏血センサとして用いることができる。図２に示す実施の形態のように、セパレータ４を折り曲げた液検知センサ１では、液検知センサ１の下面全体が、液接触領域４´であり、液検知センサ１を患者の肌に挿入された注射針の近傍に貼り付けることで、穿刺部からの出血を素早く感知することができる。
In the medical field, it is possible to detect instillation leaks and blood leaks. As the blood leakage, for example, it can be used as a blood leakage sensor for artificial dialysis. In the
本発明の液検知センサによれば、漏血検知センサや漏水検知センサとして、有効に適用することが出来る。特に、本発明では、薄型で小型の液検知センサを実現でき、且つ液検知センサは、外部電源を必要としない。したがって、使い勝手に優れ、対象物や場所を問わず、簡単に使用することができる。 According to the liquid detection sensor of the present invention, it can be effectively applied as a blood leakage detection sensor or a water leakage detection sensor. In particular, in the present invention, a thin and compact liquid detection sensor can be realized, and the liquid detection sensor does not require an external power source. Therefore, it is easy to use and can be easily used regardless of the object or location.
本出願は、２０１９年７月１０日出願の特願２０１９−１２８０８９、及び、２０１９年９月１０日出願の特願２０１９−１６４９０２に基づく。この内容は全てここに含めておく。
This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-128089 filed on July 10, 2019 and Japanese Patent Application No. 2019-164902 filed on September 10, 2019. All this content is included here.
Claims (9)
前記セパレータの面積は、前記正極シート及び前記負極シートよりも広く、前記正極シートの面積は、前記負極シートの面積よりも広く形成されており、
前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートが、前記セパレータを挟んで重なる検知領域と、前記検知領域から外側に露出する液接触領域と、を有し、
前記負極シートの外周端部から外側に、前記正極シートと重なる前記液接触領域が設けられており、前記液接触領域の外周端部は、前記正極シートの外周端部よりも外側に位置しており、
前記受信部では、前記検知信号のレベルが閾値を越えた場合に、液漏れと判断することを特徴とする液検知センサ。 A metal-air battery configured by laminating a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and receiving a detection signal obtained by the metal-air battery. Department and possession
The area of the separator is wider than that of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the area of the positive electrode sheet is wider than the area of the negative electrode sheet.
The separator has a detection region in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator, and a liquid contact region exposed to the outside from the detection region.
The liquid contact region that overlaps with the positive electrode sheet is provided outside from the outer peripheral end portion of the negative electrode sheet, and the outer peripheral end portion of the liquid contact region is located outside the outer peripheral end portion of the positive electrode sheet. Ori,
A liquid detection sensor characterized in that the receiving unit determines that a liquid leak occurs when the level of the detection signal exceeds a threshold value.
前記セパレータの面積は、前記正極シート及び前記負極シートよりも広く、前記負極シートの面積は、前記正極シートの面積よりも広く形成されており、
前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートが、前記セパレータを挟んで重なる検知領域と、前記検知領域から外側に露出する液接触領域と、を有し、
前記正極シートの外周端部から外側に、前記負極シートと重なる前記液接触領域が設けられており、前記液接触領域の外周端部は、前記負極シートの外周端部よりも外側に位置しており、
前記受信部では、前記検知信号のレベルが閾値を越えた場合に、液漏れと判断することを特徴とする液検知センサ。 A metal-air battery configured by laminating a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and receiving a detection signal obtained by the metal-air battery. Department and possession
The area of the separator is wider than that of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the area of the negative electrode sheet is wider than the area of the positive electrode sheet.
The separator has a detection region in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet overlap with each other across the separator, and a liquid contact region exposed to the outside from the detection region.
The liquid contact region that overlaps with the negative electrode sheet is provided outside from the outer peripheral end portion of the positive electrode sheet, and the outer peripheral end portion of the liquid contact region is located outside the outer peripheral end portion of the negative electrode sheet. Ori,
A liquid detection sensor characterized in that the receiving unit determines that a liquid leak occurs when the level of the detection signal exceeds a threshold value.
The liquid detection sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the liquid detection sensor is a water leakage detection sensor.
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