JP3749949B2 - Water detector - Google Patents
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Description
この出願の発明は、簡易な構造の水の検知装置に関するものである。 The invention of this application relates to a water detector having a simple structure.
水漏れ検知を、流量変化（たとえば、特許文献１参照）、ガス検知（たとえば、特許文献２、３参照）等に基づいて行うことが提案されている。
しかしながら、上記の水漏れ検知には、流量計、分圧計等を設ける必要があり、水の検知装置としては構造が複雑になっている。 However, in order to detect the above water leak, it is necessary to provide a flow meter, a partial pressure meter, etc., and the structure of the water detection device is complicated.
この出願の発明は、簡易な構造の水の検知装置を提供することを解決すべき課題としている。 The invention of this application is to solve the problem of providing a water detection device having a simple structure.
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、ガリウムに対して耐食性を有する金属材が一つの面に、他の一つの面に透水性部材が配設された防水容器内に、アルミニウム又はアルミニウム合金材、２ａｔ％〜２０ａｔ％のインジウムを含有したガリウム−インジウム合金及び乾燥剤が密封され、アルミニウム又はアルミニウム合金材は前記金属材に接触して配置され、ガリウム−インジウム合金はアルミニウム又はアルミニウム合金材に密着して配置され、かつ金属材の外側に熱検知素子が密着して配設されており、ガリウム−インジウム合金との接触により脆化するアルミニウム又はアルミニウム合金材に水が付着することによりアルミニウム又はアルミニウム合金が分解し、その際に生ずる発熱による金属材の温度上昇を熱検知素子で検知して水の検知を行うことを特徴とする水の検知装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of this application provides a metal container having corrosion resistance to gallium on one surface and a waterproof container in which a water-permeable member is disposed on the other surface. Alternatively, an aluminum alloy material, a gallium-indium alloy containing 2 at% to 20 at% indium and a desiccant are sealed, and the aluminum or aluminum alloy material is disposed in contact with the metal material, and the gallium-indium alloy is aluminum or aluminum. The heat sensing element is arranged in close contact with the alloy material and the outside of the metal material, and water adheres to the aluminum or aluminum alloy material that becomes brittle by contact with the gallium-indium alloy. The aluminum or aluminum alloy is decomposed by the It is detected by the element to provide water of the sensing device, characterized in that for sensing of water.
この出願の発明の水の検知装置によって、簡易な構造の水の検知装置が実現される。 The water detector of the invention of this application realizes a water detector with a simple structure.
アルミニウム又はアルミニウム合金に液体のガリウムが接触すると脆化することが知られているが、脆化した箇所に水分が付着すると、アルミニウムは瞬間的に分解し、発熱することが見出された。発熱による温度上昇は、ガリウムによるアルミニウムの腐食の程度、アルミニウム材の重量、形状、付着する水滴の大きさ等により変化するが、一般に５〜２０度である。この出願の発明の水の検知装置は、以上の現象を利用して水の検知を行うものである。 It has been known that when liquid gallium comes into contact with aluminum or an aluminum alloy, it becomes brittle, but when moisture adheres to the brittle portion, aluminum is instantaneously decomposed and generates heat. The temperature rise due to heat generation varies depending on the degree of corrosion of aluminum by gallium, the weight and shape of the aluminum material, the size of water droplets attached, etc., but is generally 5 to 20 degrees. The water detector of the invention of this application performs water detection using the above phenomenon.
たとえば図１に示したように、この出願の発明の水の検知装置では、防水容器（１）の一つの面にガリウムに対して耐食性を有する金属材（２）が、他の一つの面に透水性部材（３）が配設される。金属材（２）の材質としては、たとえば銅、黄銅、ステンレス等が例示される。形態は、薄板、箔等とすることができる。気密保持のためには強度が要求されるため、この場合、薄板が好ましく、また、防水容器（１）との間をシール材（４）により密閉しておくことが好ましい。シール材（４）には、たとえばエポキシ系、シリコン
系等のパテ等を採用することができる。透水性部材（３）は、後述する防水容器（１）内の内容物が散逸しないようにするための蓋として機能すると同時に、透水性を有し、検知すべき水分を防水容器（１）内に導入する役割を果たすものである。その材質としては紙が好ましく例示されるが、この他、多孔質であれば、ポリマー等も適用可能である。
For example, as shown in FIG. 1, in the water detection device of the invention of this application, a metal material (2) having corrosion resistance to gallium is formed on one surface of the waterproof container (1) on the other surface. A water permeable member (3) is disposed. Examples of the material of the metal material (2) include copper, brass, and stainless steel. The form can be a thin plate, foil, or the like. In order to maintain airtightness, strength is required. In this case, a thin plate is preferable, and it is preferable that the space between the waterproof container (1) is sealed with a sealing material (4). For the sealing material (4), putty such as epoxy or silicon can be employed, for example. The water permeable member (3) functions as a lid for preventing the contents in the waterproof container (1), which will be described later, from escaping, and at the same time has water permeability and allows moisture to be detected to be detected in the waterproof container (1). It plays a role to be introduced. As the material, paper is preferably exemplified, but in addition to this, a polymer or the like is applicable as long as it is porous.
防水容器（１）内には、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）、２ａｔ％〜２０ａｔ％のインジウムを含有したガリウム−インジウム合金（６）及び乾燥剤（７）が密封される。アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）は、その形態をたとえば薄板、箔、膜、粉体等とすることができる。ガリウムは室温で固体であるため、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）と反応させるためには温度を上昇させる必要がある。そこで、この出願の発明の水の検知装置では、インジウムを２ａｔ％〜２０ａｔ％含有させ、融点を下げ、室温で液体状であるガリウム−インジウム合金（６）を採用している。ガリウム−インジウム合金（７）は、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）とのぬれ性が良好であり、反応が促進され、水分の検知性能を向上させるという利点も有する。 In the waterproof container (1), aluminum or an aluminum alloy material (5), gallium-indium alloy (6) containing 2 at% to 20 at% indium and a desiccant (7) are sealed. The form of the aluminum or aluminum alloy material (5) can be, for example, a thin plate, foil, film, powder or the like. Since gallium is a solid at room temperature, it is necessary to raise the temperature in order to react with aluminum or the aluminum alloy material (5). Therefore, the water detector of the invention of this application employs a gallium-indium alloy (6) that contains 2 at% to 20 at% of indium, lowers the melting point, and is liquid at room temperature. The gallium-indium alloy (7) has good wettability with aluminum or the aluminum alloy material (5), has an advantage that the reaction is accelerated and the moisture detection performance is improved.
図１に示したように、この出願の発明の水の検知装置では、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）は金属材（２）に接触して配置され、ガリウム−インジウム合金（６）はアルミニウム又はアルミニウム合金材（５）に密着して配置される。たとえば図１に示したように、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）の形態が薄板、箔、膜のいずれかの場合には、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）とガリウム−インジウム合金（６）とを交互に配置し、積層することができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）の形態が粉体である場合、ガリウム−インジウム合金（６）と混合することもできる。さらに、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）は、あらかじめガリウム−インジウム合金と接触させておいて脆化させたものを防水容器（１）内に装填することができる。アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）の量は、装置の大きさ等によるが、たとえば厚さで２〜３mmとすることができる。少ない水分で大きな温度上昇として検知した場合には量を多くすることができる。 As shown in FIG. 1, in the water detection device of the invention of this application, aluminum or aluminum alloy material (5) is disposed in contact with metal material (2), and gallium-indium alloy (6) is aluminum or Arranged in close contact with the aluminum alloy material (5). For example, as shown in FIG. 1, when the form of aluminum or aluminum alloy material (5) is any one of a thin plate, foil, and film, aluminum or aluminum alloy material (5) and gallium-indium alloy (6) Can be arranged alternately and stacked. Moreover, when the form of aluminum or aluminum alloy material (5) is a powder, it can also be mixed with a gallium-indium alloy (6). Furthermore, the aluminum or aluminum alloy material (5) that has been previously brought into contact with the gallium-indium alloy and embrittled can be loaded into the waterproof container (1). The amount of the aluminum or aluminum alloy material (5) depends on the size of the apparatus, but can be set to 2 to 3 mm in thickness, for example. If it is detected as a large temperature rise with a small amount of water, the amount can be increased.
乾燥剤（７）は、大気中の水分を吸収し、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）とガリウム−インジウム合金（６）との不要な反応を抑制し、水の検知の誤動作を防ぐためのものである。乾燥剤（７）には、たとえばシリカゲル、モレキュラーシーブ等が例示される。確実な充填を図るためには、乾燥剤（７）には細粒のものを好ましく用いることができる。 The desiccant (7) absorbs moisture in the atmosphere, suppresses unnecessary reaction between aluminum or aluminum alloy material (5) and gallium-indium alloy (6), and prevents malfunction of water detection. It is. Examples of the desiccant (7) include silica gel and molecular sieve. In order to ensure filling, fine particles can be preferably used as the desiccant (7).
そして、この出願の発明の水の検知装置では、図１に示したように、金属材（２）の外側に熱検知素子（８）が密着して配設される。熱検知素子（８）には、熱電対をはじめとする、熱を電圧に変換することのできるものが好ましく用いられる。この場合、水の検知を電気信号として制御装置に送信することができ、水の検知が必要とされる装置を動作制御するシステムを構築することができる。この他、熱検知素子（８）には、熱膨張を利用して警報機を作動させることができるものも採用することができる。 And in the water detection apparatus of the invention of this application, as shown in FIG. 1, the heat detection element (8) is disposed in close contact with the outside of the metal material (2). As the heat detection element (8), one that can convert heat into voltage, such as a thermocouple, is preferably used. In this case, the detection of water can be transmitted as an electrical signal to the control device, and a system for controlling the operation of the device that requires detection of water can be constructed. In addition, the heat detection element (8) can employ an element capable of operating an alarm using thermal expansion.
以上から明らかなように、この出願の発明の水の検知装置は、構造が簡易である。この出願の発明の水の検知装置では、ガリウム−インジウム合金（６）との接触により脆化するアルミニウム又はアルミニウム合金材（５）に水が付着することによりアルミニウム又はアルミニウム合金（５）が分解し、その際に生ずる発熱による金属材（２）の温度上昇を熱検知素子（８）で検知して水の検知を行う。 As is clear from the above, the structure of the water detection device of the invention of this application is simple. In the water detection device of the invention of this application, aluminum or aluminum alloy (5) is decomposed by water adhering to aluminum or aluminum alloy material (5) which becomes brittle by contact with gallium-indium alloy (6). The temperature of the metal material (2) due to heat generated at that time is detected by the heat detection element (8) to detect water.
水の検知後、この出願の発明の水の検知装置では、アルミニウム又はアルミニウム合金材（５）及びガリウム−インジウム合金（６）を新たなものと交換しなければならないが、その際に、使用済みのアルミニウム又はアルミニウム合金材（５）及びガリウム−イン
ジウム合金（６）は回収後、分離して再生することができ、有害な廃棄物は生じない。
After water detection, in the water detection device of the invention of this application, the aluminum or aluminum alloy material (5) and the gallium-indium alloy (6) must be replaced with new ones. The aluminum or aluminum alloy material (5) and the gallium-indium alloy (6) can be separated and regenerated after recovery, and no harmful waste is generated.
次に、この出願の発明の水の検知装置の実施例を示す。 Next, an embodiment of the water detection device of the invention of this application will be shown.
内径１０mmのポリプロピレン製円筒の底部に直径１０mm、厚さ0.5mmの銅板を底板とし
て取り付けた。銅板の周囲はエポキシ樹脂で固め、密封できるようにした。銅板の外側には熱電対（Ｋ型）を接着剤を用いて取り付けた。円筒内には、銅板の表面に接するようにアルミニウム箔を配置した。アルミニウム箔の表面には、１７ａｔ％のインジウムを含有する室温で液体状のガリウム−インジウム合金0.1ｇをガラス棒の先端で薄く塗布した。
その上にアルミニウム箔をかぶせ、さらにその上にシリカゲルの細粒をのせ、円筒内に充填した。シリカゲルの厚さは５mmとした。そして、シリカゲルの上に円筒と同じ大きさのろ紙を蓋として配設した。この状態において熱電対をレコーダーに接続し、温度測定を開始した。
A copper plate having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.5 mm was attached to the bottom of a polypropylene cylinder having an inner diameter of 10 mm as a bottom plate. The periphery of the copper plate was hardened with an epoxy resin so that it could be sealed. A thermocouple (K type) was attached to the outside of the copper plate using an adhesive. An aluminum foil was disposed in the cylinder so as to be in contact with the surface of the copper plate. On the surface of the aluminum foil, 0.1 g of a liquid gallium-indium alloy containing 17 at% indium at room temperature was thinly applied with the tip of a glass rod.
An aluminum foil was placed thereon, silica gel fine particles were placed thereon, and the mixture was filled in a cylinder. The thickness of the silica gel was 5 mm. And the filter paper of the same magnitude | size as a cylinder was arrange | positioned on the silica gel as a lid | cover. In this state, a thermocouple was connected to the recorder, and temperature measurement was started.
室温と同等の２０℃に保持されていることを確認した後、水をろ紙上に0.1mlずつ滴下
した。３回目の滴下で温度が３１℃に上昇したことが確認された。
After confirming that the temperature was maintained at 20 ° C. equivalent to room temperature, 0.1 ml of water was dropped on the filter paper. It was confirmed that the temperature rose to 31 ° C. by the third dropping.
もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。 Of course, the invention of this application is not limited by the above embodiments. It goes without saying that various aspects are possible for the details.
この出願の発明の水の検知装置は、水位センサー、水漏れセンサー等の水検知を行う装置として幅広く適用可能である。 The water detection device of the invention of this application is widely applicable as a device for performing water detection such as a water level sensor and a water leak sensor.
１ 防水容器
２ 金属材
３ 透水性部材
４ シール材
５ アルミニウム又はアルミニウム合金材
６ ガリウム−インジウム合金
７ 乾燥剤
８ 熱検知素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waterproof container 2 Metal material 3 Water-permeable member 4 Seal material 5 Aluminum or aluminum alloy material 6 Gallium-indium alloy 7 Desiccant 8 Heat detection element
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