JP2002014068A

JP2002014068A - 水分センサとそれを使用した水分検知装置

Info

Publication number: JP2002014068A
Application number: JP2000195932A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Miyazawa; 淳宮澤; Nobuyuki Ono; 伸幸大野
Original assignee: JEITEKKU KK
Current assignee: JEITEKKU KK
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の水分センサは施工し難い。少量の水分
は検知できない。高価である。漏水検知後の復旧に手間
が掛かる。吸液紙が消耗品となりランニングコストが高
くなる。【解決段】フレキシブル基板に導電性の検知ラインを
間隔をあけて二本設け、一方の検知ラインの外側を導電
性の保護ラインで囲み、両検知ライン間に水分が付着す
ると両検知ライン間が導通して水分検知されるようにし
た。検知ラインのの上に絶縁被覆を設けて、検知ライン
の一部だけを間隔をあけて露出させて水分検知電極とし
た。二本の検知ライン間に断線検知用抵抗器を設けた。
フレキシブル基板の裏面に粘着層を設けた。水分センサ
を端部センサと中間センサとに分離した。水分検知装置
は本発明の水分センサと同センサからの出力を処理する
処理部とを組合わせ、処理部に対数増幅器を使用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は漏水、溢水、漏油、
雨、雪といった液体（水分）の検知に使用される水分セ
ンサと、その水分センサを使用した水分検知装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水、油といった液体を検知するための水
分センサは従来から各種あり、それらはマンションの水
回りの漏水検知や外部からの雨もり検知に使用された
り、自動車のワイパの駆動制御するための雨量検知に利
用されたりしている。

【０００３】従来の水分センサには大別して、ワイヤー
タイプのものと、光学タイプのものとがある。

【０００４】ワイヤータイプの水分センサの一つとして
次の様なものがある。それは２本の金属製組線（心線）
を隔離して透明な樹脂で被覆した被覆線の長手方向所々
に、二つの金属製の電極を一対として数ｃｍ離して被
せ、一方の電極の爪が被覆を突き破って被覆内の一方の
心線に食い込み、他方の電極の爪が被覆を突き破って被
覆内の他方の心線に食い込んだものである。この水分セ
ンサは検知箇所に敷設したり張り巡らしたりしておき、
漏水や溢水が一対の電極に同時に接触すると、両電極の
爪を介して両心線間が導通して、漏水や溢水が検出され
るようにしたものである。

【０００５】光学タイプの水分センサの一つとしては次
のようなものがある。これは赤外線発光素子と受光素子
とが組み込まれた本体と、吸液紙を備え、平常時は発光
素子から発光される赤外線が吸液紙により反射されて受
光素子に受光され、漏水や溢水を吸液紙が吸水すると吸
液紙の色が変化して反射光が低減し、受光素子の受光量
が減少して漏水や溢水を検知できるようにしたものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記ワイヤータイプの
水分センサは次のような課題があった。１．線状であるため肉厚であり、検知場所への配線や付
設が難しく、配線や付設場所が制約され易い。２．ワイヤーが太いため少量の水分は検知できない。３．一対の電極が離れているため少量の水分は検知でき
ない。

【０００７】前記光学タイプの水分センサは次のような
課題があった。１．多くの水分センサを検知箇所に設置しなければなら
ないため施工が面倒である。２．個々の水分センサでポイント検知することになるた
め、漏水面積や溢水面積が狭いと検知できないことがあ
る。そのような場合でも検知可能とするためには多くの
水分センサを配置して多点検知しなければならず高価に
なる。３．漏水検知後は吸液紙を交換しなければならないため
復旧に手間が掛かる。４．塗れた吸液紙は廃棄処分するしかないため、吸液紙
が消耗品となり、ランニングコストが高くなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は前記課題
を解決でき、敷設や配線等の施工が容易で、敷設や配線
する場所が制約されず、少量の水分でも確実に検知可能
であり、コストが安価である水分センサとそれを使用し
た水分検知装置を提供することにある。

【０００９】本発明の水分センサの一つは図１の様に、
細長の絶縁性のフレキシブル基板１に、導電性の検知ラ
イン２と、導電性の検知ライン３を間隔をあけて２本平
行に設け、同フレキシブル基板１に一方の検知ライン２
の外側を囲む導電性の保護ライン（ＳＧ）４を設け、検
知ライン２、３間に水分が付着すると両検知ライン２、
３間が導通して水分検知されるようにしてある。他の水
分センサは両検知ライン２、３の上に絶縁被覆を形成し
てその所々を露出させ、露出部分を水分検知電極５とし
た。他の水分センサは保護ライン４と二本の検知ライン
２、３の長手方向一端に外部接続用電極６、７、８を設
けた。他の水分センサは二本の検知ライン２、３間に断
線検知用抵抗器Ｒを設けた。他の水分センサはフレキシ
ブル基板１の裏面に粘着層９を設け、その外側に剥離層
１０を設けた。他の水分センサは前記水分センサの中間
部と両端部とを図３の様に別々に形成し、その中間部を
中間センサ２０、両端部の一方を左用の端部センサ３
０、他方を右用の端部センサ３５とした。他の水分セン
サは中間センサ２０と左右の端部センサ３０、３５の夫
々に、互いに接続可能な連結用電極２２、３２、３３を
設けた。

【００１０】本発明の水分検知装置は、前記水分センサ
４０と、同センサ４０からの出力を処理する処理部５０
とを備え、処理部５０には対数増幅器５１を備え、水分
センサ４０の二本の検知ライン２、３の一方が対数増幅
器５１の−端子と、他方が同増幅器５１の＋端子と夫々
接続され、一方の検知ライン３に試験信号が供給され、
二本の検知ライン２、３間が水分の付着により導通する
と、他方の検知ライン２からの出力が処理部５０の対数
増幅器５１に入力されて増幅されて出力されるようにし
たものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】（水分センサの実施形態１）本発
明の水分センサの実施形態の一例を図に基づいて説明す
る。この水分センサは、細長の絶縁性のフレキシブル基
板１の片面に、導電性の二本の検知ライン２、３を間隔
をあけて平行に設け、一方の検知ライン２を信号入力ラ
イン（ＳＩ）とし、他方を信号出力ライン（ＳＯ）とし
てある。信号入力用の検知ライン２の外側にはそれを囲
んで導電性の保護ライン（ＳＧ）４を設けてある。

【００１２】フレキシブル基板１の幅、長さ、厚さ、材
質等は用途に合わせて任意に選択することができる。一
例としては幅１６ｍｍ、長さ８１０ｍｍ、厚さ数１００
μｍ程度で、可撓性のあるものが適する。

【００１３】導電性の検知ライン２、３、保護ライン４
は、ニッケル、金等の導電材が含まれた塗料をフレキシ
ブル基板１に印刷したり、他の導電材をコーティングし
たりして形成される。図示した検知ライン２、３はフレ
キシブル基板１の長手方向に細いライン状に印刷されて
おり、保護ライン４も細いライン状であり、検知ライン
２の外周を囲む様に印刷してある。更に、印刷された検
知ライン２、３及び保護ライン４の上からフレキシブル
基板１の全体にレジストを塗布して（レジストコートし
て）絶縁膜１１を形成してある。この場合、検知ライン
２、３の表面の所々はレジストを塗布せず（レジストコ
ートせず）に露出したままにし、その部分（図に黒く表
示した部分）を水分検知電極５としてある。検知ライン
２、３の露出している水分検知電極５の長さ、間隔等は
用途に合わせて任意に選択することができるが、図示し
たものは長さ１０ｍｍ、隣り合う水分検知電極５の中心
間の距離４０ｍｍとしてある。また、２本の検知ライン
２、３の水分検知電極５は千鳥配列にしてあるが、水分
検知電極５の配列はそれ以外の配列でもよい。このよう
に検知ライン２、３及び保護ライン４の上から、フレキ
シブル基板１の全面に絶縁膜５を形成することにより、
検知ライン２、３及び保護ライン４の間の絶縁が確実に
なり、漏水時にのみ検知ライン２、３間が導通し、漏水
だけが確実に検知されるようになる。

【００１４】フレキシブル基板１の裏面には粘着剤９が
塗布されており、その外側に粘着剤９を被覆する保護紙
（剥離紙）１０が貼りつけられている。剥離紙１０は水
分センサを床や壁等に張る時に剥離する。

【００１５】二本の検知ライン２、３の長手方向一端に
は、夫々のライン２、３を処理部５０に接続するための
外部接続用電極６、７を設け、両検知ライン２、３の他
端間に断線検知用抵抗（終端抵抗）Ｒを接続してある。
図１の保護ライン４の右側端部表面も絶縁膜１１で被覆
せずに残して露出したままとし、その露出部分を図２の
処理部５０に接続するための外部接続用電極８としてあ
る。この検知ライン２の外部接続用電極６を図２の様に
対数増幅器５１の入力端（−）に接続し、保護ライン４
の外部接続用電極８を対数増幅器５１の出力端（＋）に
接続し、検知ライン３の外部接続用電極７を発振器５５
を介して出力端（＋）に接続することにより、発振器５
５から出力される試験信号が検知ライン３に供給され、
漏水や溢水により両検知ライン３間が水分で導通される
と、試験信号が検知ライン３から検知ライン２に流れ、
対数増幅器５１の入力端（−）に入力され、それが対数
増幅器５１により増幅されて漏水や溢水が検出される。

【００１６】通常、水の抵抗値は数ｋΩ〜数十ｋΩ、純
水や超純水の抵抗値は数ＭΩ〜数十ＭΩ程度であるた
め、断線検知用抵抗Ｒの抵抗値は解放状態の無限大より
も稍小さな値、例えば１２ＭΩ程度が適する。この程度
の抵抗値とすると水、純水、超純水の漏洩を確実に検知
することができる。断線検知用抵抗Ｒには例えばチップ
抵抗が適する。断線検知用抵抗Ｒを接続しておくことに
より、漏水や溢水のない正常時でも、検知ライン３の試
験信号が断線検知用抵抗Ｒを通して微量だけ検知ライン
２に流れて処理部５０により検知され、検知ライン２、
３が断線せずに正常であることが確認される。両検知ラ
イン２、３のいずれかが断線すれば試験信号がが処理部
５０に検知されないため、その断線を知ることができ
る。

【００１７】前記発振器５５には用途に合ったものを使
用することができるが、一例としては周波数３００Ｈ
ｚ、出力が実効値２．５Ｖ（約７Ｖｐ−ｐ）程度の移相
式発振器が適する。ちなみに、この試験信号に直流分が
含まれていると、電気分解により電極が破損されること
がある。

【００１８】（水分センサの実施形態２）図３の水分セ
ンサは、水分センサの中間部と両端部とを別々に成形
し、そのうち図３（ａ）の中間部を中間部センサ２０、
図３（ｂ）の端部センサを左用の端部センサ３０、図３
（ｃ）の端部センサを右用の端部センサ３５とし、使用
時に中間センサ２０の左端に左用の端部センサ３０を、
右端に右用の端部センサ３５を接続して一本の水分セン
サとして使用できる様にしたものである。従って、この
水分センサは接続タイプとなる。この水分センサでは端
部センサ３０、３５は一定の長さに製造しておき、中間
部センサ２０は例えばドラムとかボビンに巻取り可能な
長さに製造しておき、それを必要な長さだけ引き出して
切り取り、その左右端部に端部センサ３０、３５を接続
することにより、所望とする長さの水分センサを作るこ
とができる。

【００１９】図３（ａ）の中間部センサ２０の基本的構
造は図１の水分センサの中間部の構造と同じであり、２
本の検知ライン２、３が平行に設けられ、一方の検知ラ
イン２の両側に保護ライン４が設けられ、それらの上に
絶縁被覆が形成され、所々に絶縁被覆で被覆されずに外
部に露出している水分検知電極５が形成されている。ま
た、検知ライン２、３及び保護ライン４の左右両端に絶
縁被覆で被覆されずに外部に露出している接続用両端部
２２が形成されている。

【００２０】図３（ｂ）の左用の端部センサ３０の基本
的構造は、図１の水分センサの左端部の構造と同じであ
り、一方の検知ライン２の左端部の外側を保護ライン４
で囲み、両検知ライン２、３の電極間に断線検知抵抗Ｒ
を接続し、検知ライン２、３及び保護ライン４の右端に
絶縁被覆で被覆されずに外部に露出している接続用電極
３２を設けて、その接続用電極３２を中間センサ２０の
左側の接続用電極２２に接続できるようにしてある。

【００２１】図３（ｃ）の右用の端部センサ３５の基本
的構造は、図１の水分センサの右端部の構造と同じであ
り、一方の検知ライン２の右端部の外側を保護ライン４
で囲み、検知ライン２、３及び保護ライン４の左端に絶
縁被覆で被覆されずに外部に露出している接続用電極３
３を設けて、その接続用電極３３を中間センサ２０の右
側の接続用電極２２に接続できるようにしてある。ま
た、両検知ライン２、３の右端部に絶縁被覆で被覆され
ずに外部に露出している外部接続用電極６、７が形成さ
れ、保護ライン４の右端にも絶縁被覆で被覆されずに外
部に露出している外部接続用電極８が形成されている。
検知ライン２の外部接続用電極６は対数増幅器の−極に
接続でき、検知ライン３の外部接続用電極７は発振器５
５を介して対数増幅器の＋極に接続でき、保護ライン４
の外部接続用電極８は対数増幅器の＋極に直接接続でき
るようにしてある。

【００２２】（水分センサの実施形態３）前記した水分
センサはフレキシブル基板１の片面にのみ検知ライン
２、３及び保護ライン４を設けてあるが、本発明では必
要であれば検知ライン２、３及び保護ライン４をフレキ
シブル基板１の両面に設けることもできる。

【００２３】（水分検知装置の実施形態）本発明の水分
検知装置は図２の様に前記水分検知センサ４０と、それ
からの出力信号を処理する処理部５０とから構成され
る。処理部５０には水分検知センサ４０からの信号を増
幅するプリアンプが備えられている。プリアンプには既
存の演算増幅器とか、既存の基本対数増幅器を使用する
ことができるが、本件発明者が発明した対数増幅器を使
用するのが特に適する。

【００２４】図４（ａ）の通常の演算増幅器では、検知
対象物Ｒ₁が高抵抗となると、抵抗Ｒ₂も高抵抗値としな
ければ、希望レベルの出力信号Ｖ_OUTが得られない。抵
抗Ｒ₂を高抵抗値とすると水分を検出し易くなるが、外
部ノイズも拾い易くなるため、高抵抗値とするにも限度
がある。また、出力電圧Ｖ_OUTが飽和し易くなりダイナ
ミックレンジを大きくとることができない。図４（ｂ）
の既存の基本対数増幅器を使用すると、信号圧縮率が高
まり前記課題が解決されるが、それでも純水や超純水と
いった高抵抗値の水分検知には十分に対応できない。こ
れを解決するために本件発明者が開発したのが図４
（ｃ）のである。これは演算増幅回路の正負の入力信号
に対して、ダイオードＤ₁〜Ｄ₄を直列に２個（それ以上
でも可）接続して、正負いずれの入力信号に対しても抵
抗値を高くして、信号圧縮率を高め、ダイナミックレン
ジ幅を拡大して、純水や超純水といった高抵抗値（数十
ＭΩ）の検知もできるようにしたものである。

【００２５】演算増幅器や対数増幅器といった微小電流
回路では、電流の漏洩を防止する必要がある。図４
（ｄ）では演算増幅回路の−極が信号入力端、＋極が共
通接地端である。図４（ｄ）において＋１５Ｖの電源が
使用された場合、電位差によって＋１５Ｖ電源ラインか
ら−極に漏洩電流が流れる可能性がある。これを防ぐた
めに一般的には同図に鎖線で示す様にシールド６０が設
けられている。プリント基板の場合はそのシールドとし
てシールド用のライン（パターン）を設けて、＋極と−
極の解放ループ利得を無限大に近く大きくし、両極を同
電位にして両極間の漏洩を防止し、信号回路をガードし
ている。本発明の水分センサではこの技術を利用して、
図１、図２の様にフレキシブル基板１の一方の検知ライ
ン２の周囲を保護ライン４で囲ってシールドし、漏洩電
流を防止し、外部ノイズの侵入をも防止してある。

【００２６】本発明の水分センサを使用して水分検知を
するには、その水分センサを水分検知箇所に設置してお
く。例えば、壁面や床面に貼るとか、壁に内蔵するとか
しておく。この水分センサの一方の検知ライン３に発振
器５５から試験信号を常時供給しておく。その状態で漏
水や溢水がおきて水分センサの二本の検知ライン２、３
に水分が接触すると、両検知ライン２、３間が導通し、
信号出力用の検知ライン３に供給されている試験信号が
他方の検知ライン２に流れて図２の処理部５０の対数増
幅器の入力端（−端）に入力される。入力された検知信
号は対数増幅器において増幅され、その後、整流回路、
比較回路といった各種回路を通して必要な処理が行われ
る。

【発明の効果】

【００２７】請求項１〜請求項７の水分センサは次の様
な効果がある。１．細長いテープ状のフレキシブル基板が使用されてい
るため、検知箇所に敷設したり配置したりし易くなり、
施工場所の制約もほとんど受けない。２．二本の検知ラインのうち、一方の検知ラインの外側
を導電性の保護ラインで囲ってあるため、その検知ライ
ンがシールドされ、外部ノイズの悪影響を受けない。ま
た信号の漏洩もない。

【００２８】請求項２の水分センサは、検知ラインの上
に絶縁被覆を形成して、同ラインの所々どだけを露出さ
せて水分検知電極を形成したので、検知ライン間の絶縁
が確実になり、水分センサの絶縁性が向上し、精度の高
い水分検知が可能となる。また、信号の漏洩がなく、外
部ノイズを拾いにくくなるという効果もある。

【００２９】請求項３の水分センサは、保護ラインと二
本の検知ラインの長手方向一端に、外部接続用電極を設
けたので、対数増幅器への接続が容易になる。

【００３０】請求項４の水分センサは、二本の検知ライ
ン間に断線検知用抵抗を設けたので漏水や溢水のない時
でも微小電流が流れて、二本の検知ラインが断線してな
いことを確認することができる。このため、水分検知さ
れないときに、漏水や溢水がないために水分検知されな
いのか、断線しているために検知されないのかを識別す
ることができ、漏水や溢水を確実に検知できる。

【００３１】請求項５の水分センサは、フレキシブル基
板の裏面に粘着層を設け、その外側に剥離層を設けたの
で、剥離層を剥離するだけで水分センサを床や壁などに
貼りつけることができ、施工に便利である。

【００３２】請求項６の水分センサは、中間センサと、
左用の端部センサと、右用の端部センサとを別々に形成
したので、中間センサの長さをかえるだけで水分センサ
の長さを自在に選定することでき、検知現場に合った長
さの水分センサを手軽に得ることができる。

【００３３】請求項７の水分センサは、別々に形成した
中間センサと、左用の端部センサと、右用の端部センサ
の夫々に、互いに接続可能な接続用電極を設けたので、
それらセンサの接続が容易になる。

【００３４】請求項８の水分検知装置は、前記水分セン
サと、それを処理する処理部とを備え、検知信号を処理
部に対数増幅器が使用されているので、微小な検知信号
でも確実に検出でき、高精度の検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の水分センサの一例の平面図、
（ｂ）は同センサの左端部の拡大平面図、（ｃ）は同セ
ンサの側面図である。

【図２】本発明の水分検知装置の一例の説明図。

【図３】（ａ）は本発明の分離型の水分センサの中間セ
ンサの平面図、（ｂ）は同水分センサの右用の端部セン
サの平面図、（ｃ）は左用の端部センサの平面図。

【図４】（ａ）は既存の演算増幅器の説明図、（ｂ）は
既存の基本的対数増幅器の説明図、（ｃ）は本件発明者
が開発した対数増幅器の説明図、（ｄ）は微小電流回路
のシールド説明図。

【符号の説明】

１フレキシブル基板２検知ライン（信号入力ライン：ＳＩ）３検知ライン（信号出力ライン：ＳＯ）４保護ライン（ＳＧ）５水分検知電極６、７、８外部接続用電極９粘着層１０剥離層２０中間センサ２２、３２、３３接続用電極３０左用の端部センサ３５右用の端部センサ４０水分センサ５０処理部５１対数増幅器Ｒ断線検知用抵抗器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長の絶縁性のフレキシブル基板に、導電
性の二本の検知ラインを間隔をあけて設け、同フレキシ
ブル基板に、一方の検知ラインの外側を囲む導電性の保
護ラインを設け、検知ライン間に水分が付着すると両検
知ライン間が導通して水分検知されるようにしたことを
特徴とする水分センサ。
【請求項２】請求項１記載の水分センサにおいて、両検
知ラインの上に絶縁被覆を形成してその所々を露出さ
せ、露出部分を水分検知電極としたことを特徴とする水
分センサ。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の水分センサに
おいて、保護ラインと二本の検知ラインの長手方向一端
に、外部接続用電極を設けたことを特徴とする水分セン
サ。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
水分センサにおいて、二本の検知ライン間に断線検知用
抵抗器を設けたことを特徴とする水分センサ。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
水分センサにおいて、フレキシブル基板の裏面に粘着層
が設けられ、その外側に剥離層が設けられたことを特徴
とする水分センサ。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
水分センサの中間部と両端部とを別々に形成し、その中
間部を中間センサ、両端部の一方を左端部センサ、他方
を右端部センサとしたことを特徴とする水分センサ。
【請求項７】請求項６記載の水分センサにおいて、中間
センサと、左右の端部センサの夫々に、互いに接続可能
な連結用電極を設けたことを特徴とする水分センサ。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の
水分センサと、同センサからの出力を処理する処理部と
を備え、処理部には対数増幅器を備え、水分センサの二
本の検知ラインの一方が対数増幅器の−端子と、他方が
同増幅器の＋端子と夫々接続され、検知ラインに試験信
号が供給され、二本の検知ライン間が水分の付着により
導通すると、他方の検知ラインからの出力が処理部の対
数増幅器に入力されて増幅されて出力されるようにした
ことを特徴とする水分検知装置。