JP2006053057A - 漏水センサーおよび漏水検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価で使い勝手のよい漏水センサーおよび漏水検出システムを提供することを目的とする。
【解決手段】筐体１０内部に水分が供給されると、電解質１５が溶解し電解液が生成され、この電解液、正極１１および負極１２により化学変化が生じ、正極１１と負極１２との間に電位差が発生する。これにより、導線１７、１８を介して正極１１および負極１２に接続されている電子回路１６に電力が供給され、電子回路１６が駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、漏水を検出する漏水センサーおよび漏水検出システムに関するものであり、より詳しくは検出機構に化学電池を用いた漏水センサーおよび漏水検出システムである。

工場やビルにおいて、循環冷却水や水道管からの漏水事故は、事業の操業停止等の重篤な事態を招きかねない。このため、従来より工場やビルでは、漏水が起こりやすい箇所や漏水を避けなければならない箇所等に漏水センサーを設け、漏水の発生を監視している。
また、育児や老人介護の分野においても、オムツの交換の遅れは、介護人の仕事の効率低下、新生児や被介護人の不快感の増長等を招いている。このため、オムツに漏水センサーを設け、失禁を早期に発見することが提案されている。

上述したような場面で用いられている漏水センサーは、主に二種の異なる金属電極間の漏水時に生じる抵抗変化や容量変化をモニタリングすることにより、漏水を検出している。具体的には、二種の電極間の電流ベクトルを測定したり（例えば、特許文献１参照。）、二種の金属管を流れる電流を測定することにより（例えば、特許文献２参照。）、漏水を検出している。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平５−１８８４９号公報 特開平８−１６６３１３号公報

しかしながら、従来の漏水センサーは、センサーに通電することにより漏水を検出しているので、センサーに電力を供給するのが必要不可欠であった。このため、例えば、センサーを大量に配設すると、電気配線が複雑になるので煩雑な工事が必要となり、手間やコストがかかっていた。また、電気配線の煩雑な工事を避けるため、電力供給源として電池を用いたとしても、電池交換等のメンテナンスや電池の寿命管理に手間がかかり、高コストが避けられない。さらに、漏水センサーをオムツに配設する場合は、使い捨て等の事情を考慮すると、低コストであるのが必須条件である。
そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、安価で使い勝手のよい漏水センサーおよび漏水検出システムを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明にかかる漏水センサーは、開口を有する筐体と、この筐体内に配設された少なくとも１対の電極と、少なくともこれらの電極間に配設された電解質およびショートを防ぐためのセパレータ膜と、電極に接続された電子回路とを有し、１対の電極は、それぞれイオン化傾向の異なる金属材料、合金材料および金属酸化物の何れかから成り、開口から筐体内に水分が侵入すると、電解質の水溶液との化学変化によって電池のアノードおよびカソードとして作用し、電子回路は、電極間に生じた電位差によって起動して漏水が発生したことを報知することを特徴とする。筐体内部に水分が供給されると、電解質が溶解し電解液が生成され、この電解液と２つの電極により化学変化が生じ、２つの電極間に電位差が発生する。

上記漏水センサーにおいて、筐体の表面および開口に配設された水分を吸収するポリマーをさらに有するようにしてもよい。これにより、筐体表面に供給された水分が筐体内部に効果的に導入される。

また、本発明にかかる他の漏水センサーは、開口を有する筐体と、この筐体内に配設された金属電極および酸素を電気化学的に還元する触媒が添加されたカーボン電極と、少なくとも金属電極とカーボン電極との間に配設された電解質およびショートを防ぐためのセパレータ膜と、金属電極およびカーボン電極に接続された電子回路とを有し、金属電極およびカーボン電極は、開口から筐体内に水分が侵入すると、電解質の水溶液との化学変化によって電池のアノードおよびカソードとして作用し、電子回路は、金属電極とカーボン電極の間に生じた電位差によって起動して漏水が発生したことを報知することを特徴とする。筐体内部に水分が供給されると、電解質が溶解し電解液が生成され、この電解液、カーボン電極による空気中の酸素および金属電極により化学変化が起こり、カーボン電極と金属電極との間に電位差が発生する。

上記漏水センサーにおいて、カーボン電極は、筐体内部の筐体に複数の孔が形成された面に配設され、孔が設けられた面を除く筐体の表面および開口に配設された水分を吸収するポリマーをさらに有するようにしてもよい。

上記漏水センサーにおいて、複数の漏水センサーを直列または並列に電気的に接続するようにしてもよい。

上記漏水センサーにおいて、電子回路は、無線信号を発信する無線装置、警報音を発生する音響装置および警告灯を点灯させる点灯装置の何れかから構成されるようにしてもよい。

また、本発明にかかる漏水検出システムは、少なくとも１つの上記漏水センサーと、漏水センサーから漏水が発生したことを検出する少なくとも１つの検出装置と、この検出装置と通信回線により接続され、検出装置から漏水が発生したことに関する情報を受信する管理装置とから構成されることを特徴とする。

本発明によれば、漏水が発生して筐体内部に水分が侵入すると、筐体内部で化学変化が発生して電極間に生じる電位差により電子回路が起動する。このように本発明では、外部からの電力供給なしで漏水が発生したことを報知することができる。これにより、電気配線や電池が不要なので、低コストを実現することができる。また、面倒な電気配線や電池交換が不要なので、使い勝手がよい。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。
漏水センサー１は、一の側面に開口１０ａを有する筐体１０と、この筐体１０の上面の内側に配設された正極１１と、筐体１０の底面の内側に配設された負極１２と、正極１１と負極１２との間に配設された一対のセパレータ１３，１４と、このセパレータ１３，１４間に配設された電解質１５と、筐体１０の上面の外側に配設された電気回路１６と、この電気回路１６と正極１１とを接続する導線１７と、電気回路１６と負極１２とを接続する導線１８と、筐体１０の上面に配設され導線１８を中継するスイッチ１９と、筐体１０の外部表面を覆う吸水体２０と、この吸水体２０と連続して筐体１０の開口１０ａに配設された導水路２１とを有する。

筐体１０は、例えば樹脂等から構成され、図１に示すように直方体の形状を有し、一の側面に開口１０ａが形成されている。なお、筐体１０の形状は、内部に正極１１、負極１２、電解質１５等の漏水センサー１を構成する構成要素を配設可能な形状であるならば、直方体に限定されず、正方体、円柱形状など適宜自由に設定することができる。

正極１１は、二酸化マンガンを含む材料から構成され、筐体１０の上面の内側に配設される。
ここで、正極１１の材料は、漏水により生じた水分が筐体内部に流入したときに電池反応の速度を増加させるために微粒子状であるのが好ましい。
二酸化マンガンは、導電率が低く内部抵抗が大きくなる可能性がある。このため、導電助剤として正極の重量当たり３０〜４０％のカーボン粉末と、バインダーとして正極の重量当たり１０〜２０％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリ塩化ビニデン（ＰＶＤＦ）を二酸化マンガン粉末と混合し、ロールプレスなどよって膜状に成型したコンポジット電極を正極１１として用いるようにしてもよい。

負極１２は、亜鉛を含む材料から構成され、筐体１０の底面の内側に配設される。
このような負極１２は、シート状の亜鉛箔を筐体１０の底面の内側に配設することにより構成するようにしてもよい。また、正極１２の場合と同様、カーボン粉末およびバインダーを亜鉛粉末に混合したコンポジット電極を用いるようにしてもよい。
このように、正極１１を筐体１０の上面に配設し、負極１２を筐体１０の底面に配設することにより、正極１１と負極１２とが筐体１０内部で対向するように配設される。

セパレータ１３は、親水性を有する公知の材料から構成され、筐体の形状や大きさに合わせて、シート状の素材から、ポンチなどの適切な治具を用いて、適切な形状および寸法に切り出したものであり、対となるセパレータ１４および正極１１と離間または接触し、かつ、それぞれと略平行になるよう筐体１０内部に配設される。
セパレータ１４は、親水性を有する公知の材料から構成され、筐体の形状や大きさに合わせて、シート状の素材から、ポンチなどの適切な治具を用いて、適切な形状および寸法に切り出したものであり、対となるセパレータ１３および負極１２と離間または接触し、かつ、それぞれと略平行になるよう筐体１０内部に配設される。

このようにセパレータ１３，１４を正極１１と負極１２との間に配設することにより、正極１１と負極１２とが接触してショートするのを防ぐことができる。
なお、セパレータ１３、１４の筐体１０内部への配設は、例えば、セパレータ１３、１４の一端を吸収体２０と連結させ、水分を効率的に筐体１０内部に導入するようにしてもよい。
セパレータ１３，１４としては、ポリエチレンやポリエステル等のポリマーシートやガラス繊維からなるシートの何れか、またはこれらを含むコンポジット膜を用いるようにしてもよい。

電解質１５は、塩化アンモニウム、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムの何れかから構成され、セパレータ１３、１４の間に配設される。
ここで、電解質１５は、漏水により生じた水分が筐体１０内部に流入したときに溶解しやすいよう微粉状のものが好ましい。
電解質１５をセパレータ１３、１４の間に配設することにより、漏水前に電解質１５と正極１１および負極１２とが接触して腐食するのを防ぐことができる。

電界質１５の量は、漏水により筐体内部が水分で満たされたとき、電解液の濃度が３ｍｏｌ／ｌ以上になるように設定するのが望ましい。また、筐体１０の構造から大量に電解質１５を添加できる場合は、電解液濃度が８ｍｏｌ／ｌ程度になるのが好適である。
なお、電解質１５として水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを用いる場合は、水の分解による水素発生を抑制するために酸化亜鉛も同時に筐体１０内部に添加することが望ましい。

電子回路１６は、ブザーやスピーカ等の音響装置、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の発光装置、無線信号を発信する通信装置等から構成される。この電子回路１６は、正極１１に接続された導線１７と負極１２に接続された導線１８に接続されており、これらの導線１７，１８を介して漏水により発生した電力が供給され、この電力により動作する。
なお、電子回路１６を配設する位置は、導線１７，１８に接続可能な位置であるならば筐体１０の上面の外側に限定されず、筐体１０の側面や底面など、漏水センサー１の用途等に応じて適宜自由に設定することができる。

導線１７は、銅線等から構成され、漏水により筐体１０の内部に流入する水分に接触しないよう筐体１０に埋設されており、一端が正極１１に、他端が電子回路１６に接続される。
導線１８は、銅線等から構成され、漏水により筐体１０の内部に流入する水分に接触しないよう筐体１０内部に埋設されており、一端が負極１２に、他端が電子回路１６に接続される。

スイッチ１９は、公知のスイッチから構成され、導線１８に接続されており、漏水センサー１外部から操作可能なように筐体１０の上面の外側に配設されている。このスイッチ１９を設けることにより、ユーザによる電子回路１６のＯＮ／ＯＦＦの動作制御が可能となる。
このようなスイッチ１９を配設する位置は、ユーザが漏水センサー１外部から操作可能な位置であるならば、筐体１０の上面に限定されず、筐体１０の側面や底面など、漏水センサー１の用途に応じて適宜自由に設定することができる。

吸収体２０は、紙おむつ等に用いられ水分を内部に吸収すると外部に滲み出さない機能を有する公知の吸収ポリマー等から構成され、筐体１０の外側表面に配設される。
なお、電子回路１６およびスイッチ１９の表面には、吸収体２０を配設しないようにしてもよい。

導水路２１は、紙おむつ等に用いられる公知の吸収ポリマー等から構成され、吸収体２０と連続して筐体１０の開口１０ａから筐体１０内部のセパレータ１３、１４に接続するように配設される。

このような漏水センサー１に水分が供給されると、漏水センサー１の表面に配設された吸収体２０を構成するポリマーの内部に水分が吸収される。この水分は、毛細管現象で吸収体２０内部を浸透して導水路２１に到達し、この導水路２１から筐体１０内部に供給される。筐体１０内部に供給された水分は、電解質１５を溶解して電解液を生成する。すると、以下の化学式にしたがって、正極１１と負極１２との間に電位差が発生する。

正極：２ＭｎＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→２ＭｎＯＯＨ＋２ＯＨ^-
負極：Ｚｎ＋４ＯＨ^-→Ｚｎ（ＯＨ）₄ ^2-＋２ｅ^-
全反応：Ｚｎ＋２ＭｎＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^-→Ｚｎ（ＯＨ）₄ ^2-＋２ＭｎＯＯＨ

この反応により、漏水センサー１のサイズにも依存するが、１Ｖ程度の電圧、１〜１０ｍＡ程度の電流、すなわち１〜１０ｍＷ程度の電力が得られ、この電力によって電子回路１６が起動し、漏水を警告する信号、アラームなどの警報、ＬＥＤなどの警告灯の点灯が可能となる。

このように、本実施の形態によれば、外部から電力を供給されずに漏水が発生したことを報知することができる。このため、電気配線や電池が不要なので、低コスト化を実現することができる。また、面倒な電気配線や電池交換が不要なので、使い勝手がよい。

警告信号を発生することができる作動時間は、漏水センサー１のサイズにより本センサーを使用する場所の特性に合わせて調整することが可能である。例えば電子回路１６により無線信号を発生させる場合は、短時間の作動でも遠方に位置するメンテナンスセンターなどに警告を発信して漏水に対処することが可能なので、漏水センサー１を小型化することができる。
一方、ユーザの目視等により電子回路１６の警告灯から漏水を発見する場合は、ユーザが巡視する時間間隔に基づいて、正極１１、負極１２および電解質１５の量を設定することによりセンサーの作動時間を調節できる。

また、漏水センサー１は、内部に水分が流入しない場合でも正極１１、負極１２および電解質１５の構成材料である二酸化マンガン、亜鉛、電解質粉末等が空気中で安定なので、劣化することなく半永久的に敷設し続けることが可能である。

また、電子回路１６として高出力型の高輝度ＬＥＤ等を用いた場合、１つのセンサーで電力の出力が不足するときは、電子回路１６を有する漏水センサー１に複数個の電子回路１６を有しない漏水センサー１を直列または並列に配線することにより、動作させることが可能となる。このように複数個の漏水センサー１を使用すると、複数の漏水センサー１が動作しないと電子回路１６が動作可能とならないため、漏水センサー１の誤作動を防ぐことが可能となる。

漏水を早急に検出するためには、電子回路１６に無線通信回路を用いて、電波や超音波により漏水を集中管理センターに知らせるセンサーネットワークを構築することが望ましい。電子回路１６に音響装置や発光装置を用いた場合は、ブザー音を検出するマイクロフォンシステムや光信号を確認するための監視カメラシステムを備えるセンサーネットワークシステムを構築することにより、早期の漏水を検出することが可能となる。

また、本実施の形態では、筐体１０の外部に吸収体２０を配設することにより、筐体１０内部の電解質溶液が外部に漏洩するのを防ぐことができる。

また、本実施の形態では、吸収体２０の吸水量および筐体１０の容量を調節することにより、漏水を検出するしきい値を設定することができる。例えば、少量の水分でも漏水を検出したい場合は、筐体１０を覆う吸収体２０の量を少なくし、さらに筐体１０の容量も小さくすることにより、少量の水分でも漏水を検出することが可能となる。
また、結露などにより生じる水滴を漏水と区別して誤動作を防ぐためには、吸収体２０の量を多くすればよい。このようにすると、吸収体２０に大量の水分が吸収されないと筐体１０内部へは水分が流入しないので、少量の水分での誤動作は起こらない。

［実施例１］
上述した本実施の形態の実施例について説明する。
正極１１には、電界二酸化マンガン（ＥＭＤ）、アセチレンブラック、およびＰＴＦＥを重量比で５０：３５：１５でよく混合し、ロールプレスにより５００μｍのシート状にして、半径１ｃｍの円形に切り抜き、チタンメッシュ上に圧着したものを用いた。このときの正極１１に含まれるＥＭＤの量は４６ｍｇであった。
負極１２には、厚さ０．１ｍｍの亜鉛箔を正極と同形状に切り抜き、チタンメッシュ上に圧着したもの用いた。
このような正極１１および負極１２は、容量が約１０ｍｌのＰＴＦＥ製の筐体１０にスポット溶接することにより固定した。このとき、正極１１および負極１２は、筐体１０に配設されている銅線からなる導線１７，１８とそれぞれ接続されるように筐体１０に溶接される。

電解質１５には、水酸化カリウムを用い、水分が筐体１０内部を満たしたとき電解液の濃度が約８ｍｏｌ／ｌになるよう水酸化カリウムの粉末０．４５ｇを筐体１０の形状に合わせて適宜切り取ったポリマー素材からなる二枚のセパレータ１３，１４の間に挟み込んだ。
吸収体２０および導水路２１には、市販の紙おむつに用いられている吸水ポリマー（０．５ｇ）を用い、筐体１０に公知の接着剤で貼り付けた。このポリマーの性能は、ポリマー１ｇ当たり１００ｍｌの水分を吸収できる能力を有している。したがって、吸収体２０および導水路２１は、５０ｍｌの水分吸収能を有していることになる。
また、電子回路１６には、電子ブザー（スター社製、ＭＭＢ−０１、必要電力３．４ｍＷ）を用いた。

このような漏水センサー１の動作を確認するために、吸水体２０に水６０ｍｌを徐々に吸収させ、このときの電子回路１６によるブザー音の確認と電流・電圧の変化をモニタリングした。この結果を表１に示す。

吸収体２０へ水分の供給を開始すると、本実施例の漏水センサー１は、すぐにブザー音を発生させた。ブザー音の音量は、鳴動開始から約２〜３分間は強弱の変動があったが、この後は安定した音量で鳴動した。これは正極１１、負極１２への電解液の染み込み程度と初期の電解液濃度に偏りが生じたためと考えられる。
ブザーは、４時間鳴動し、ＥＭＤの利用効率は約９０％と高い利用効率を得られた。また、筐体１０内部から水酸化カリウム水溶液の漏洩は発生しなかった。

このように、本実施例の漏水センサー１は、電気配線が必要なく、４時間の動作が可能であることが確認された。

なお、本実施の形態では、正極１１に酸化銀、負極１２に亜鉛、電解質１５に塩化アンモニウム、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウム何れかを用いるようにしてもよい。このようにしても、電気配線なくても漏水センサーを動作させることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、本実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。
漏水センサー２は、一の側面に開口３０ａを有しかつ上面に複数の孔３０ｂが設けられた筐体３０と、この筐体３０の上面の内側に配設された正極３１と、筐体３０の底面の内側に配設された負極３２と、正極３１と負極３２との間に配設された一対のセパレータ３３，３４と、このセパレータ３３，３４間に配設された電解質３５と、筐体３０の上面の外側に配設された電気回路３６と、この電気回路３６と正極３１とを接続する導線３７と、電気回路３６と負極３２とを接続する導線３８と、筐体３０の側面に配設され導線３８を中継するスイッチ３９と、筐体３０の外部表面を覆う吸水体４０と、この吸水体４０と連続して筐体３０の開口３０ａに配設された導水路３１とを有する。

筐体３０は、例えば樹脂等から構成され、図２に示すように直方体の形状を有し、一の側面に開口３０ａが形成されている。また、筐体３０の上面には、貫通孔である孔３０ｂが複数設けられている。
なお、筐体３０の形状は、内部に正極３１、負極３２、電解質３５等の漏水センサー２を構成する構成要素を配設可能な形状であるならば、直方体に限定されず、正方体、円柱形状など適宜自由に設定することができる。

正極３１は、カーボンを主成分とするガス拡散型電極（以下、空気極という）から構成され、筐体３０の孔３０ｂが複数設けられた上面に配設される。このような正極３１は、空気中の酸素を活物質として用い、空気中の酸素と筐体３０内部の電解液を反応させる。上述したように、筐体３０の上面には貫通孔である孔３０ｂが複数設けられており、この上面の内側に正極３１を配設する。これにより、筐体３０外部の空気は、正極３１の近傍まで搬送される。
また、正極３１には、酸素と電解液の反応をスムーズに進行させるための酸素還元触媒を添加することが望ましい。触媒としては、白金、ルテニウムなどの貴金属、コバルトポルフィリンなどの有機金属錯体、酸化マンガンやペロブスカイト型酸化物などの金属酸化物等を用いることができる。
このような正極３１は、カーボン、触媒、および、バインダーとしてのＰＴＦＥまたはＰＶＤＦを混合し、ホットプレスすることにより作成することができる。

負極３２は、亜鉛、アルミニウム、鉄、マグネシウムの何れかを含む材料から構成され、筐体１０の底面の内側に配設される。
負極３２は、コストや電解液中での安定性を考慮すると、亜鉛を用いることが望ましい。このような負極３２は、第１の実施の形態の負極１２と同等の方法で製造することができる。
このように、正極３１を筐体３０の上面に配設し、負極３２を筐体１０の底面に配設することにより、正極３１と負極３２とが筐体３０内部で対向するように配設される。

セパレータ３３は、親水性を有する公知の材料から構成され、筐体の形状や大きさに合わせて、シート状の素材から、ポンチなどの適切な治具を用いて、適切な形状および寸法に切り出したものであり、対となるセパレータ３４および正極３１と離間または接触し、かつ、それぞれと略平行になるよう筐体３０内部に配設される。
セパレータ３４は、親水性を有する公知の材料から構成され、筐体の形状や大きさに合わせて、シート状の素材から、ポンチなどの適切な治具を用いて、適切な形状および寸法に切り出したものであり、対となるセパレータ３３および負極３２と離間または接触し、かつ、それぞれと略平行になるよう筐体３０内部に配設される。

このようにセパレータ３３，３４を正極３１と負極３２との間に配設することにより、正極３１と負極３２とが接触してショートするのを防ぐことができる。
なお、セパレータ３３、３４の筐体３０内部への配設は、例えば、セパレータ３３、３４の一端を吸収体４０と連結させて、筐体３０内部に水分が効率的に導入されるようにするのが望ましい。
セパレータ１３，１４としては、ポリエチレンやポリエステル等のポリマーシートやガラス繊維からなるシートの何れか、またはこれらを含むコンポジット膜を用いるようにしてもよい。

電解質３５は、塩化アンモニウム、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムの何れかから構成され、セパレータ３３、３４の間に配設される。
ここで、電解質３５は、漏水により生じた水分が筐体３０内部に流入したときに溶解しやすいよう微粉状のものが好ましい。
電解質３５をセパレータ３３、３４の間に配設することにより、漏水前に電解質３５と正極３１および負極３２とが接触して腐食するのを防ぐことができる。

電界質３５の量は、漏水により筐体内部が水分で満たされたとき、電解液の濃度が３ｍｏｌ／ｌ以上になるように設定するのが望ましい。また、筐体３０の構造から大量に電解質３５を添加できる場合は、電解液濃度が８ｍｏｌ／ｌ程度になるのが好適である。
なお、電解質３５として水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを用いる場合は、水の分解による水素発生を抑制するために酸化亜鉛も同時に筐体３０内部に添加することが望ましい。

電子回路３６は、ブザーやスピーカ等の音響装置、ＬＥＤ等の発光装置、無線信号を発信する通信装置等から構成される。この電子回路３６は、正極３１に接続された導線３７と負極３２に接続された導線３８に接続されており、これらの導線３７，３８を介して漏水により発生した電力が供給され、この電力により動作する。
なお、電子回路３６を配設する位置は、導線３７，３８に接続可能な位置であるならば筐体３０の上面の外側に限定されず、筐体３０の側面や底面など、漏水センサー２の用途等に応じて適宜自由に設定することができる。

導線３７は、銅線等から構成され、漏水により筐体３０の内部に流入する水分に接触しないよう筐体３０に埋設されており、一端が正極３１に、他端が電子回路３６に接続される。
導線３８は、銅線等から構成され、漏水により筐体３０の内部に流入する水分に接触しないよう筐体３０内部に埋設されており、一端が負極３２に、他端が電子回路３６に接続される。

スイッチ３９は、公知のスイッチから構成され、導線３８に接続されており、漏水センサー２外部から操作可能なように筐体３０の側面の外側に配設されている。このスイッチ３９を設けることにより、ユーザによる電子回路３６のＯＮ／ＯＦＦの動作制御が可能となる。
このようなスイッチ３９を配設する位置は、ユーザが漏水センサー２外部から操作可能な位置であるならば、筐体３０の側面に限定されず、筐体１０の上面や底面など、漏水センサー２の用途に応じて適宜自由に設定することができる。

吸収体４０は、紙おむつ等に用いられ水分を内部に吸収すると外部に滲み出さない機能を有する公知の吸収ポリマー等から構成され、筐体３０の外側表面に配設される。
ここで、吸収体４０は、例えば、筐体３０の上面には配設しないなど、筐体３０の上面に設けられた孔３０ａを塞がないように筐体３０の外側表面に配設される。
また、電子回路３６およびスイッチ３９の表面には、吸収体４０を配設しないようにしてもよい。

導水路４１は、紙おむつ等に用いられる公知の吸収ポリマー等から構成され、吸収体４０と連続して筐体３０の開口３０ａから筐体３０内部のセパレータ３３、３４に接続するように配設される。

このような漏水センサー２に水分が供給されると、漏水センサー２の表面に配設された吸収体４０を構成するポリマーの内部に水分が吸収される。この水分は、毛細管現象で吸収体４０内部を浸透して導水路４１に到達し、この導水路４１から筐体３０内部に供給される。筐体３０内部に供給された水分は、電解質３５を溶解して電解液を生成する。すると、以下の化学式にしたがって、正極３１と負極３２との間に電位差が発生する。
なお、以下の化学式は、負極３２に亜鉛を用いた場合の反応を示している。

正極：Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→４ＯＨ^-
負極：２Ｚｎ＋８ＯＨ^-→２Ｚｎ（ＯＨ）₄ ^2-＋４ｅ^-
全反応：２Ｚｎ＋Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋４ＯＨ^-→２Ｚｎ（ＯＨ）₄ ^2-

この反応により、漏水センサー１のサイズにも依存するが、１Ｖ程度の電圧、１〜１０ｍＡ程度の電流、すなわち１〜１０ｍＷ程度の電力が得られ、この電力によって電子回路３６が起動し、漏水を警告する信号、アラームなどの警報、ＬＥＤなどの警告灯の点灯が可能となる。

上述したような構成を有することにより、本実施の形態では、第１の実施の形態と同等の作用効果を有することができる。

また、本実施の形態では、空気中の酸素を活物質として用いるため、実施の形態１と比較して、同体積でも長時間の作動が可能である。したがって、本実施の形態にかかる漏水センサー２は、漏水による警告信号を長時間発する場合に用いるのに適している。

本実施の形態において、上記反応をスムーズに進行させるためには、常に安定した速度で空気中の酸素が孔３０ｂから筐体３０内部に供給され、かつ、孔３０ｂから水分が筐体３０内部に侵入するのを防ぐ必要がある。このため、本実施の形態では、孔３０ｂを筐体３０の上面に、吸収体４０を筐体４０の底面および側面に配設し、漏水を筐体３０の側面および底面から検出する構成を採る。この構成により、本実施の形態では、空気が孔３０ｂから安定して筐体３０内部に供給されるので、上記反応が
このとき、筐体３０の上面に撥水コートを施すようにしてもよい。これにより、孔３０ｂを水分が塞いだり、孔３０ｂから筐体３０内部に水分が侵入することを防ぐことが可能となる。
また、電子回路３６は、筐体３０上部や導線３７または３８を延長し筐体３０から離れた位置に配設することが望ましい。

［実施例２］
上述した本実施の形態の実施例について説明する。
正極３１には、ペロブスカイト型酸化物（Ｌａ_0.6Ｓｒ_0.4ＭｎＯ₃）、ケチェンブラック、およびＰＴＦＥを重量比で５０：３５：１５でよく混合し、半径１ｃｍのチタンメッシュ上にホットプレスすることにより作製したものを用いた。
負極３２には、亜鉛粉末１００ｍｇをチタンメッシュ上に圧着したものを用いた。
このような正極３１および負極３２は、容量が約１０ｍｌのＰＴＦＥ製の筐体３０にスポット溶接することにより固定した。このとき、正極３１および負極３２は、筐体３０に配設されている銅線からなる導線３７，３８とそれぞれ接続されるように筐体３０に溶接される。

電解質３５には、水酸化カリウムを用い、水分が筐体３０内部を満たしたとき電解液の濃度が約８ｍｏｌ／ｌになるよう水酸化カリウムの粉末０．４５ｇを筐体３０の形状に合わせて適宜切り取ったポリマー素材からなる二枚のセパレータ３３，３４の間に挟み込んだ。
吸収体４０および導水路４１には、市販の紙おむつに用いられている吸水ポリマー（０．４ｇ）を用い、筐体３０に公知の接着剤で貼り付けた。このポリマーの性能は、ポリマー１ｇ当たり１００ｍｌの水分を吸収できる能力を有している。したがって、吸収体２０および導水路２１は、４０ｍｌの水分吸収能を有していることになる。
なお、本実施例では、実施例１とは異なり、筐体３０の上面に複数の孔３０ｂが形成されており、空気極へ酸素を送り込む構造を有する。このため、吸収体４０は、筐体３０側面と底面に貼り付けた。また、筐体３０の上面には、孔３０ｂへの水の侵入を防ぐために、公知の撥水コート剤を塗布した。
電子回路１６には、市販のＬＥＤ素子を用いた。他の実験方法は、実施例１と同様である。

このような漏水センサー２の動作を確認するために、吸水体２０に尿６０ｍｌを徐々に吸収させ、このときの電子回路１６によるＬＥＤ素子の発光の確認と電流・電圧の変化をモニタリングした。この結果を表２に示す。

本実施例の漏水センサー２の作動時間は、空気が常に供給されるため、亜鉛の充填量に依存する。本実施例の漏水センサー２は、亜鉛の利用効率は７０％と実施例１と比較すると低い値であるが、１８．５時間という長時間の動作が確認された。また、筐体３０内部からの水酸化ナトリウム水溶液の漏洩は発生しなかった。

このように、本実施例の漏水センサー２は、電気配線が必要なく、１８．５時間という長時間の作動可能であることを確認した。

［第３の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図３は、本実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。
なお、本実施の形態は、第１、２の実施の形態で示した使い捨て用途の漏水センサーとは異なり、繰り返しの使用が可能な漏水センサーであり、第１の実施の形態の漏水センサー１を改良したものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ符号および名称を付し適宜説明を省略する。

漏水センサー３は、底面５０ａが開口した筐体５０と、この筐体５０の内部に配設され底面に開口５１ａを有する筐体からなるカートリッジ５１と、このカートリッジ５１の上面の内側に配設された正極１１と、カートリッジ５１の底面の内側に配設された負極１２と、正極１１と負極１２との間に配設され適当な形状に切り取られたポリマー素材からなる一対のセパレータ１３，１４と、このセパレータ１３，１４間に配設された電解質１５と、筐体５０の上面の外側に配設された電気回路１６と、この電気回路１６と正極１１とを接続する導線１７と、電気回路１６と負極１２とを接続する導線１８と、筐体５０の上面に配設され導線１８を中継するスイッチ１９と、カートリッジ５１との底面を覆う吸水体２０と、この吸水体２０と連続してカートリッジ５１と開口５１ａに配設された導水路２１とを有する。

筐体５０は、例えば樹脂等から構成され、図３に示すように底面５０ａが開口した直方体の形状を有する。

カートリッジ５１は、例えば樹脂等から構成され、図３に示すように直方体の形状を有し、底面の側面近傍の任意の箇所に開口５１ａが形成されている。
このようなカートリッジ５１は、上面を筐体５０の底面に対向させた状態で、筐体５０内部に挿入することにより、筐体５０内部に配設される。

導線１７は、筐体５０に設けられた導線１７ａと、カートリッジ５１に設けられた導線１７ｂとから構成される。このような導線１７ａと導線１７ｂは、カートリッジ５１を筐体５０内部に配設したときに、互いに接続されるように筐体５０またはカートリッジ５１に配設されている。
導線１８は、筐体５０に設けられた導線１８ａと、カートリッジ５１に設けられた導線１８ｂとから構成される。このような導線１８ａと導線１８ｂは、カートリッジ５１を筐体５０内部に配設したときに、互いに接続されるように筐体５０またはカートリッジ５１に配設されている。

吸収体２０は、紙おむつ等に用いられ水分を内部に吸収すると外部に滲み出さない機能を有する公知の吸収ポリマー等から構成され、カートリッジ５１の底面の外側に配設される。

導水路２１は、紙おむつ等に用いられる公知の吸収ポリマー等から構成され、吸収体２０と連続してカートリッジ５１の開口５１ａからカートリッジ５１内部のセパレータ１３、１４に接続するように配設される。

このように本実施の形態にかかる漏水センサー３は、正極１１、負極１２、セパレータ１３，１４、電解質１５、吸収体２０、導水路２１がカートリッジ５１に配設されており、このカートリッジ５１を筐体５０から取り外すことが可能である。
第１、２の実施の形態で示した漏水センサーは、筐体内部が水分が侵入して一度漏水を検出した後は、漏水センサーとして再利用することができない。これに対して、本実施の形態にかかる漏水センサー３は、漏水を検出しても、カートリッジ５１を交換することにより、再び漏水を検出することが可能となる。これにより、筐体５０に配設された電子回路１６およびスイッチ１９を再利用できるので、低コスト化を実現することができる。

次に、上述した漏水センサーを用いた漏水検出システムについて図４を参照して説明する。図４は、漏水検出システムの構成説明する図である。
漏水検出システム４は、このシステム全体を管理する集中管理センター５と、この集中管理センター５とそれぞれ無線または有線により接続された無線装置６、集音装置７、監視カメラ８と、無線装置６により監視される漏水センサー１ａと、集音装置７により監視される漏水センサー１ｂと、監視カメラ８により監視される漏水センサー１ｃとから構成される。
なお、図４において、漏水センサー１ａ、１ｂ、１ｃには、第１の実施の形態で説明した漏水センサー１を適用するが、第２、３の実施の形態で説明した漏水センサー２，３を適用してもよい。

集中管理装置５は、無線装置６、集音装置７および監視カメラ８と無線または有線により接続されており、無線装置６、集音装置７および監視カメラ８から漏水に関する情報を受信すると、集中管理装置５が適用されたシステムにおける漏水箇所に対応する機器の動作を停止したり、漏水が発生したことを表示装置に表示する等によりユーザに警告する。
このような集中管理装置５は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、HDD等の記憶装置、無線装置６、集音装置７および監視カメラ８と各種情報の送受を行うＩ/Ｆ装置、キーボード、マウス等の入力装置、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)または有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとからそれぞれ構成されており、上記ハードウェア装置がプログラムによって制御されることによって、すなわちハードウェア資源とソフトウェアが協働することによって、集中管理装置５の各機能部を実現する。

無線装置６は、漏水センサー１ａから漏水が発生したことを示す無線信号を受信すると、集中管理装置５に漏水が発生したことを伝える。このとき、無線装置６は、この無線装置６または漏水センサー１ａの位置を示す情報を集中管理装置５に送信するようにしてもよい。
集音装置７は、漏水センサー１ｂから漏水が発生したことを示す警報音を検出すると、集中管理装置５に漏水が発生したことを伝える。このとき、集音装置７は、この集音装置７または漏水センサー１ｂの位置を示す情報を集中管理装置５に送信するようにしてもよい。
監視カメラ８は、漏水センサー１ｃから漏水が発生したことを示す警告光を検出すると、集中管理装置５に漏水が発生したことを伝える。このとき、監視カメラ８は、この監視カメラ８または漏水センサー１ｃの位置を示す情報を集中管理装置５に送信するようにしてもよい。

漏水センサー１ａは、電子回路１６として無線発信器を備えており、筐体１０内部に水分が侵入して電力が発生すると、漏水が発生したことを示す無線信号を発信する。
なお、漏水センサー１ａは、図４に示すように、同じ漏水センサー１ａを３つ直列に接続するようにしてもよい。このように漏水センサーを複数接続することにより、電子回路１６の規格に応じてた電力を発生することができる。

漏水センサー１ｂは、電子回路１６として電子ブザーを備えており、筐体１０内部に、水分が侵入して電力が発生すると、ブザー音を鳴動させる。

漏水センサー１ｃは、電子回路１６としてＬＥＤ素子を備えており、筐体１０内部に、水分が侵入して電力が発生すると、ＬＥＤ素子を点灯させる。

このような構成を有する漏水検出システム４では、漏水センサー１ａ〜１ｃの何れかが漏水を検出し、無線信号、ブザー音または光点灯動作を行うと、これらの動作または無線信号を無線装置６、集音装置７または監視カメラ８が検出する。無線装置６、集音装置７または監視カメラ８は、漏水が発生したことに関する情報および漏水が発生した位置に関する情報等を集中管理装置５に送信する。これにより、集中管理装置５は、漏水が発生したことおよび漏水の発生箇所を検出する。

このような漏水検出システム４は、漏水センサー１ａ〜１ｃに一切の電気配線を用いていないので、漏水センサーを大量に漏水の恐れがある箇所に設置することが可能となる。

なお、上述した第１〜３の実施の形態において、二次電池として作用するよう電極および電解質を組み合わせるようにしてもよい。

第１の実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。 第２の実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。 第３の実施の形態にかかる漏水センサーの構成を示す断面図である。 漏水検出システムの構成説明する図である。

符号の説明

１，２，３…漏水センサー、４…漏水検出システム、５…集中管理装置、６…無線装置、７…集音装置、８…監視カメラ、１０，３０，５０…筐体、１０ａ，３０ａ…開口、１１，３１…正極、１２，３２…負極、１３，１４，３３，３４…セパレータ、１５，３５…電解質、１６，３６…電気回路、１７，１８，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，３７，３８…導線、１９，３９…スイッチ、２０，４０…吸収体、２１，４１…導水路、３０ｂ…孔、５１…カートリッジ、５１ａ…開口。

Claims (7)

1. 開口を有する筐体と、
   この筐体内に配設された少なくとも１対の電極と、
   少なくともこれらの電極間に配設された電解質およびセパレータ膜と、
   前記電極に接続された電子回路と
   を有し、
   前記１対の電極は、それぞれイオン化傾向の異なる金属材料、合金材料および金属酸化物の何れかから成り、前記開口から前記筐体内に水分が侵入すると、前記電解質の水溶液との化学変化によって電池のアノードおよびカソードとして作用し、
   前記電子回路は、前記電極間に生じた電位差によって起動して漏水が発生したことを報知する
   ことを特徴とする漏水センサー。
2. 前記筐体の表面および前記開口に配設された水分を吸収するポリマー
   をさらに有することを特徴とする請求項１記載の漏水センサー。
3. 開口を有する筐体と、
   この筐体内に配設された金属電極および大気中の酸素を電気化学的に還元する触媒が添加されたカーボン電極と、
   少なくとも前記金属電極と前記カーボン電極との間に配設された電解質およびセパレータ膜と、
   前記金属電極および前記カーボン電極に接続された電子回路と
   を有し、
   前記金属電極および前記カーボン電極は、前記開口から前記筐体内に水分が侵入すると、前記電解質の水溶液との化学変化によって電池のアノードおよびカソードとして作用し、
   前記電子回路は、前記金属電極と前記カーボン電極の間に生じた電位差によって起動して漏水が発生したことを報知する
   ことを特徴とする漏水センサー。
4. 前記カーボン電極は、前記筐体内部の前記筐体に複数の孔が形成された面に配設され、
   前記孔が設けられた面を除く前記筐体の表面および前記開口に配設された水分を吸収するポリマー
   をさらに有することを特徴とする請求項３記載の漏水センサー。
5. 複数の漏水センサーを直列または並列に電気的に接続する
   ことを特徴とする請求項請求項１乃至４の何れか１項に記載の漏水センサー。
6. 前記電子回路は、無線信号を発信する無線装置、警報音を発生する音響装置および警告灯を点灯させる点灯装置の何れかから構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の漏水センサー。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載された少なくとも１つの漏水センサーと、
   前記漏水センサーから漏水が発生したことを検出する少なくとも１つの検出装置と、
   この検出装置と通信回線により接続され、前記検出装置から漏水が発生したことに関する情報を受信する管理装置と
   から構成されることを特徴とする漏水検出システム。
   

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