JP6935121B2 - 防湿型電池の起電方法および水検知センサ - Google Patents

Description

本発明は、水を吸収することにより発電を開始する防湿型電池の起電方法と当該方法に基づく防湿型電池を用いた水検知センサに関する。

防湿型電池および防湿型電池を用いた従来技術の例として以下のものが存在する。
特許文献１：特開２０１４−１０７２４３号公報
文献１には、正極体、負極筒体、粉末充填材等の電池部材からなる電池部と、電気化学反応の触媒となる液体が収容された袋状の液収容部（液収容袋）と針部からなり、針を押圧することにより針部の先端が液収容袋を貫通し、内部の液体が粉末充填材に供給され、発電を開始する防湿型電池が記載されている。

特許文献２：特開２０１５−１７９６５６号公報
文献２には、防湿型電池と水が密封収納されたラミネートパウチとＬＥＤが樹脂トレイに収納され、防湿型電池とラミネートパウチを分離する境界部には防湿型電池に水が流れる流路が形成されている。ラミネートパウチが収納されている樹脂トレイを手で押圧することにより、ラミネートパウチから水が防湿型電池に供給され発電が起こり、ＬＥＤが点灯する防湿型電池内蔵薄型ライトが記載されている。

特許文献３：特開昭５２−０８６１２２号公報
文献３には、電池部材と電解液を内蔵する容器とランプからなり、非常時に電解液を電池部材に注入して発電し、ランプを点灯する非常時用電池ランプが記載されている。

特許文献４：実公昭５０−０２３７８７号公報
文献４には、発電要素と容器に蓄えられた電解液と電解液の容器を切断する刃物を設け、使用時に刃物により容器を切断して電解液を発電要素に注入する注液式電池が記載されている。

特許文献５：実公昭５２−０５７３８８号公報
文献５には、電解液を収納する電解液収納袋、陽極合剤、陰極亜鉛等の電池部材、および収納袋を切開する栓を一体に設け、発電時に栓を押圧することにより電解液収納袋を切開し、収納された電解液を電池部材に注入する注液式乾電池が記載されている。

特許文献６：実開昭５４−０６７２２７号公報
文献６には、電池部材を収納する電池槽、電池槽と薄膜で分離された貯水槽からなる空気電池において、貯水槽の上面に設けられた刃物により薄膜を破壊して発電を開始する注水式空気電池が記載されている。

特許文献７：特開２０１６−０７６３６１号公報
文献７には、マグネシウムよりイオン化傾向の小さい金属材料から構成される正極と、マグネシウム合金材料から構成される負極と、ハウジングに充填された１種又は複数種のクエン酸塩から構成されている固体電解質防湿型電池が記載されている。

特許文献８：特許５６９５８５４号公報
文献８には、袋状の第１保持部を有する電気絶縁性及び透水性の外包シートと、負極端子を有する負極電極板と、第１保持部に挿入され、負極電極板との間に正極活物質が介在されている正極電極板を有する正極端子からなる薄型の防湿型電池が記載されている。

特許文献９：特許５６３８２７３号公報
文献９には、正極端子を有する正極電極板と、負極端子を有する負極電極板と、正極電極板と負極電極板との間の正極活物質と、電気絶縁性及び透水性の外包シートを有し、正極電極板と前記負極電極板との間で正極電極板の内面に当接する正極活物質の層と、正極活物質の層と負極電極板の内面との間に外包シートにより形成された電気絶縁体の層が介在し、正極電極板と負極電極板の両外面が外包シートによって被包されている薄型で小型の防湿型電池が記載されている。

特開２０１４−１０７２４３号公報 特開２０１５−１７９６５６号公報 特開昭５２−０８６１２２号公報 実公昭５０−０２３７８７号公報 実公昭５２−０５７３８８号公報 実開昭５４−０６７２２７号公報 特開２０１６−０７６３６１号公報 特許５６９５８５４号公報 特許５６３８２７３号公報

文献１から文献６に記載される構成は、容器内に防湿型電池と防湿型電池に供給する液体を保持する収納袋を設け、使用者が収納袋を破壊あるいは押圧することにより収納袋内の液体を防湿型電池に供給する構成である。防湿型電池は容器内に収納されているため、外気に曝されず、外気内の水分を吸収して劣化することがなく、長期間の保管が可能となる。
しかし、各文献の構成は、使用者が収納袋に保持された液体を防湿型電池に供給するものであり、洪水等の発生時に防湿型電池が自動的に発電を開始し危険を報知する用途には使用できない。
本発明は、洪水等の発生時に自動的に危険を報知する水検知センサに用いる防湿型電池に関するものであり、発電時には水を必要とするが、非稼働時は水分を遮断しなければならないという相反する要求を解決した防湿型電池の起電方法と、当該起電方法を用いた水検知センサを提供する。

発電時には水を必要とするが、非稼働時は水分を遮断しなければならないという相反する要求を解決するため、本発明は、水を吸収することにより膨張あるいは収縮する物質の膨張力あるいは収縮力により、防湿型電池の防水機能を解除し、外水が防湿型電池へ浸入することを可能としたものである。この構成により、河川の氾濫あるいは道路の冠水等が発生した時、氾濫冠水等の水が防湿型電池の防水機能を解除して防湿型電池内に浸入し、発電を開始することが可能となる。

本発明の構成により、頻繁なメンテナンスを必要とせず長期の待機が可能であり、氾濫冠水等の時には外水により自動的に発電を開始する防湿型電池が可能となる。

本発明に係る防湿型電池を用いた水検知センサの概念図 実施例１に係る水検知センサの外観および透視図 実施例１に係る水検知センサの組立図 実施例１に係る水検知センサの防湿型電池の構成図 実施例１に係る水検知センサの防湿型電池と起電ケースの図 実施例１に係る水検知センサの結合された防湿型電池と起電ケースの図 実施例１に係る水検知センサの電池部の図（注水前） 実施例１に係る水検知センサの電池部の図（注水後） 実施例１に係る水検知センサの動作水位の説明図 実施例２に係る防湿型電池の外観図 実施例２に係る防湿型電池の起電ケースの分解図 実施例２に係る防湿型電池の動作説明図１（浸水前） 実施例２に係る防湿型電池の動作説明図２（浸水前） 実施例２に係る防湿型電池の動作説明図１（浸水後） 実施例２に係る防湿型電池の動作説明図２（浸水後） 実施例２に係る防湿型電池の動作水位の説明図 実施例３に係る防湿型電池の外観図 実施例３に係る防湿型電池の起電ケースの分解図 実施例３に係る防湿型電池の前側面（浸水前） 実施例３に係る防湿型電池の前側面（浸水後） 実施例３に係る防湿型電池の収縮材料と薄膜の動作図 実施例３に係る防湿型電池の動作水位の説明図 実施例３に係る防湿型電池の動作水位の説明図 出力部の変形例を示す図

〔本発明の概要〕
図１（ａ）は本発明に係る防湿型電池を用いた第１の水検知センサの概念図であり、防湿型電池を電源とする電源装置１０とＬＥＤ等からなる警告表示器１１により構成されている。当該装置は、河川あるいは道路の冠水等の水位が危険な高さにまで上昇した時、水が電源装置１０に侵入する高さに設置される。河川等の水位が有意な水位より低く、電源装置１０に水が浸入していない状況では、電源装置１０の防湿型電池は発電を行わず警告表示器１１は点灯しない。河川等の水位が有意な水位に達すると防湿型電池に水が浸入して防湿型電池が発電を開始し、警告表示器１１が点灯する。

図１（ｂ）は本発明に係る防湿型電池を用いた第２の水検知センサの概念図であり、防湿型電池を電源とする電源装置２０、マイクロコントローラ２１、位置測位装置２２、および通信網の通信Ｉ／Ｆ２３により構成されている。（ａ）と同様、河川等の水位が有意な水位まで上昇した時、水が電源装置１０に侵入する高さに設置されており、河川等が有意な水位に達すると電源装置１０に水が浸入し、電源装置２０の防湿型電池は発電を開始する。防湿型電池の電力によりマイクロコントローラ２１は起動され、位置測位装置２２のＧＰＳ機能により装置が設置されている位置の情報、防湿型電池の発電能力等、水検知センサの各種情報を収集し、通信網の通信Ｉ／Ｆ２３によりセンターに送信する。

〔実施例１〕
図２−１から図２−８は本発明に係る防湿型電池を用いた実施例１に係る水検知センサを示す図である。
図２−１は実施例１の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は（ｄ）の「Ａ−Ａ」断面図、（ｄ）は前方図、（ｅ）は後方図、（ｆ）は透視図、（ｇ）は下面図である。
図２−２は実施例１の組立図であり、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方から斜視図、（ｃ）は透視図である。

実施例１の水検知センサは円筒形のケース１２０に防湿型電池１１０と起電ケース１３０が収納されている。ケース１２０の上蓋１０３にはＬＥＤ固定部１０１が設けられておりＬＥＤ１０２が設置されている。
ＬＥＤ１０２と防湿型電池１１０は正負一対の導線１０５により接続されており、防湿型電池１１０の電極部、ＬＥＤ１０２、導線１０５は保護カバー１１２に覆われ水から保護されている。上蓋１０３は位置決め部材１０４により保護カバー１１２およびケース１２０と整合され接着される。

ケース１２０の下部と底面には取水用の穴である複数の側面穴１２１と底面穴１２２が設けられている。水検知センサが設置されている河川等の水位が上昇し取水用の穴の高さを超えると、水がケース１２０内に侵入する。
起電ケース１３０内の差込板１３１の上方には、吸水性ポリマー等、水を吸収することにより大きく膨張する素材１４０が配置されており、ケース１２０に侵入した水を吸収して膨張し、防湿型電池１１０の防水機能を解除する。この結果、ケース１２０内の水が防湿型電池１１０内の粉末充填材１５４に供給され、防湿型電池１１０は発電を開始しＬＥＤ１０２が点灯する。上記説明した水検知センサをグランドレベルからの規定された高さに設置すると、その高さまで水位が上昇した際に防湿型電池１１０が発電を開始してＬＥＤ１０２を点灯させることから、水検知センサを規定の高さの水位計として用いることができる。

図２−３は実施例１に使用される防湿型電池の一例である。
防湿型電池１１０は、負極筒体１５６と、負極筒体１５６内に満たされた粉末充填材１５４と、粉末充填材１５４の中央に設けられた正極集電体挿入穴１５５に挿入された正極集電体１５３から構成されている。粉末充填材１５４は浸透性の袋に入れられ、圧入して固定されている。
粉末充填材１５４の上部には絶縁体１５２が積層されて外筒体１５０内に収納される。絶縁体１５２の中央には、正極集電体挿入穴１５５から出た正極集電体１５３が貫通する正極集電体貫通穴１５８を有する。正極集電体貫通穴１５８を貫通した正極集電体１５３の上端は外筒体１５０の上面に設けられた外筒体突起部１５７内に位置し、正極端子１５１が装着されている。
ＬＥＤ１０２を駆動する正負一対の導線１０５の正導線が正極端子１５１に接続され、負導線が外筒体１５０を介して負極筒体１５６に接続されている。

図２−４は起電ケース１３０の詳細図であり、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方からの斜視図である。図２−５は防湿型電池１１０と起電ケース１３０を結合した図であり、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方からの斜視図である。
起電ケース１３０は水侵入穴１３２を有する一対の前後側板１３７と、差込板１３１を挿入する差込板挿入穴１３９を有する一対の左右側板１３８から構成されている。各側板は樹脂により構成されており、各側板間の稜辺は肉薄化されている。各稜辺を肉薄化することにより、通常は防水効果を有するが、内部より力を加えることにより容易に破断し間隙を作ることが可能となっている。

起電ケース１３０の上部は防湿型電池１１０の底部に設けられた起電ケース装着部１５８に接着されている。また、各側板により形成される空間内に仕切り板１４１が設けられており、仕切り板１４１の上部空間は下部空間から分離されている。この構成により、防湿型電池１１０は外部および起電ケース１３０の下部空間と分離され、外部および下部からの水の侵入が防止される。吸水性膨張材料１４０を仕切り板１４１の下部に収納した後、差込板１３１を左右側板１３８に設けられた差込板挿入穴１３９を介して挿入し、吸水性膨張材料１４０を起電ケース１３０下部の空間に支持する。
起電ケース１３０の前後側板１３７には複数の水侵入穴１３２が開けられており、また差込板１３１と前後側板１３７の間には間隙があるため、ケース１２０内に侵入した水は容易に吸水性膨張材料１４０に達することが可能である。

図２−６は浸水前の防湿型電池１１０と起電ケース１３０の、図２−７は浸水後の防湿型電池１１０と起電ケース１３０の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は（ｅ）の「Ａ−Ａ」断面図、（ｅ）は前側面図、（ｆ）は右側面図、（ｇ）は後側面図、（ｈ）は下面図である。
同図において、１１０は防湿型電池、１３０は起電ケース、１３１は差込板、１３２は起電ケースの水侵入穴、１３７は起電ケースの前後側板、１３８は起電ケースの左右側板、１４０は吸水性膨張材料、１４１は仕切り板、１４２は各側板の変形により発生する間隙、１５０は外筒体、１５１は正極端子、１５２は絶縁体、１５３は正極集電体、１５４は粉末充填材、１５６は負極筒体、１５７は外筒体突起部である。

図２−６に示される浸水前の状態では、起電ケース１３０内の吸水性膨張材料１４０の体積は前後側板１３７、左右側板１３８、仕切り板１４１、差込板１３１により形成される空間より小さく、各側板間の稜辺は閉じた状態であり、防湿型電池１１０は防水状態に置かれている。
水検知センサが設置されている河川等の水位が上昇しケース１２０の取水用の穴の高さを超えると、水がケース１２０内に侵入し、次に、起電ケース１３０の水侵入穴１３２から起電ケース１３０内の下部空間に入る。吸水性膨張材料１４０は侵入した水を吸収して膨張し、各側板を外部に向け押圧する。各側板間の稜辺は肉薄化されているため、吸水性膨張材料１４０の膨張圧力により破断し、各側板は外側に向けて変形する。
この結果、各側板の間には仕切り板１４１の上方に達する間隙１４２が形成され、間隙１４２を介してケース１２０内の水が防湿型電池１１０に供給されて発電を開始する。

図２−８はケース１２０内の水位と防湿型電池１１０の関係を示す図であり、（ａ）は水がケース内に侵入を開始する水位を、（ｂ）は発電時の水位を示す図である。
（ａ）河川等の水位が上昇しケース１２０の取水用の穴１２１を超え水位１６１に達すると、吸水性膨張材料１４０が膨張し起電ケース１３０の前後側板と左右側板を外方向に押し出す。この結果、防湿型電池１１０の防水機能は解除され、粉末充填材１５４への水の浸入が可能となる。
水位が更に上昇し水位１６２に達すると粉末充填材１５４に水が供給され、防湿型電池１１０は発電を開始しＬＥＤ１０２が点灯する。
この構成により、待機状態にある時、水検知センサの防湿型電池１１０は外気に曝されることはなく、河川等の湿気により劣化することはない。また、河川等の水位が水検知センサが設置されている高さを超えると、水検知センサの防水機能は自動的に解除され、防湿型電池１１０が発電を開始しＬＥＤ１０２を点灯させる。

〔実施例２〕
図３−１から図３−７は本発明に係る防湿型電池の実施例２を示す図ある。
図３−１は実施例２の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は前側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は後側面図、（ｇ）は下面図である。
同図の２１０は防湿型電池、２５０は外筒体、２５１は正極端子、２５７は外筒体突起部、２３１は差込板、２３２は起電ケースの水侵入穴、２３７は起電ケースの前後側板、２３８は起電ケースの左右側板であり、これらは、図２−１から図２−８の防湿型電池１１０、外筒体１５０、正極端子１５１、外筒体突起部１５７、差込板１３１、起電ケースの水侵入穴１３２、起電ケースの前後側板１３７、起電ケースの左右側板１３８に対応し、同等の構成を有している（各側板間の稜辺が肉薄化されることはない）。

図３−２は起電ケース２３０の詳細図であり、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方からの斜視図である。
起電ケース２３０は水侵入穴２３２を有する一対の前後側板２３７と差込板２３１を挿入する差込板挿入穴２３９を有する一対の左右側板２３８から構成されている。起電ケース２３０の各側板により形成される空間の中央部に吸水性膨張材料を固定する固定板２４２が設けられており、固定板２４２の中央部には固定板穴２４４が開けられている。
防湿型電池２１０の底部には起電ケース２３０を装着する起電ケース装着部２５８が設けられており、分離用の薄膜２４３が接着剤等により固定されている。薄膜２４３は防湿型電池２１０の内部を起電ケース２３０の空間から分離することにより、防湿型電池２１０に対する防水手段として機能する。また、薄膜２４３は軟質材料で構成されており、針等の突起物により突き破ることが可能となっている。
固定板２４２の下方の空間に吸水性膨張材料１４０が設置され、差込板１３１が左右側板１３８に設けられた差込板挿入穴１３９を介して挿入される。吸水性膨張材料１４０の上部には針２４１が固定板穴２４４から薄膜２４３に向けて設置されている。

図３−３は、起電ケース２３０の前方の側板２３７を除いた、注水前の防湿型電池２１０と起電ケース２３０の図であり、図３−４は、浸水前の防湿型電池２１０と起電ケース２３０の外観と断面図である。各図の（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は前側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ） は後側面図、（ｇ）は下面図であり、図３−４（ｈ）は図３−４（ｄ）の「Ａ−Ａ」断面図である。
図３−５は、起電ケース２３０の前方の側板２３７を除いた、浸水後の防湿型電池２１０と起電ケース２３０の図であり、図３−６は、浸水後の防湿型電池２１０と起電ケース２３０の外観と断面図である。各図の（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は前側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ） は後側面図、（ｇ）は下面図であり、図３−６の（ｈ）は図３−６の（ｄ）の「Ａ−Ａ」断面図である。

図３−３から図３−６の、２１０は防湿型電池、２３０は起電ケース、２３１は差込板、２３２は起電ケースの水侵入穴、２３７は起電ケースの前後側板、２３８は起電ケースの左右側板、２４０は吸水性膨張材料、２５０は外筒体、２５１は正極端子、２５２は絶縁体、２５３は正極集電体、２５４は粉末充填材、２５６は負極筒体、２５７は外筒体突起部である。
図３−３と図３−４に示される浸水前の状態では、起電ケース２３０内の吸水性膨張材料２４０は膨張しておらず、吸水性膨張材料２４０に設けられた突起物２４１は固定板２４２の固定板穴２４４から突出するも、分離用の薄膜２４３には届かず、薄膜２４３を破損することはない。従って薄膜２４３は防湿型電池２１０の防水手段として機能している。

水検知センサが設置されている河川等の水位が上昇し、水が起電ケース２３０内に浸入すると、吸水性膨張材料２４０は膨張し、図３−５と図３−６に示される状態となる。
水を吸収した吸水性膨張材料２４０は膨張し、固定板２４２の固定板穴２４４から突出膨らみ２４５を形成する。吸水性膨張材料２４０の上面に設けられた突起物２４１は膨らみ２４５に押されて薄膜２４３を突き破り破損する。薄膜２４３が破損することにより防湿型電池２１０の防水機能は解除され、破損部を介して起電ケース２３０内の水が粉末充填材２５４に供給されて発電を開始する。

図３−７は侵入水位と防湿型電池２１０の関係を示す図であり、（ａ）は水が起電ケース２３０内に侵入を開始する水位２６１を、（ｂ）は吸水性膨張材料２４０が膨張し、突起物が薄膜２４３を破損する水位２６２、（ｃ）は発電時の水位２６３を示す図である。
（ａ）河川等の水位が上昇しケースの取水用の穴を超え水位２６１に達すると、水は起電ケース２３０内に侵入し吸水性膨張材料２４０が膨張を開始する。
（ｂ）水位が更に高くなると吸水性膨張材料２４０の膨張が進み、固定板２４２の固定板穴２４４から突出し、突出膨らみ２４５を形成する。水位が水位２６２に達すると、突起物２４１は膨らみ２４５に押されて薄膜２４３を突き破り、防湿型電池２１０の防水機能は解除される。
（ｃ）水位が更に上昇し水位２６３に達すると薄膜２４３の破損部を介して粉末充填材２５４に水が供給され、防湿型電池２１０は発電を開始する。

〔実施例３〕
図４−１から図４−７は本発明に係る防湿型電池の実施例３を示す図である。
図４−１は実施例３の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は前側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は後側面図、（ｇ）は下面図である。
同図の３１０は防湿型電池、３５０は外筒体、３５１は正極端子、３５７は外筒体突起部、３３１は差込板、３３２は起電ケースの水侵入穴、３３７は起電ケースの前後側板、３３８は起電ケースの左右側板であり、これらは、図２−１から図２−８の防湿型電池１１０、外筒体１５０、正極端子１５１、外筒体突起部１５７、差込板１３１、起電ケースの水侵入穴１３２、起電ケースの前後側板１３７、起電ケースの左右側板１３８に対応し、同等の構成を有している（各側板間の稜辺が肉薄化されることはない）。
３６１は吸水性収縮材料であり、サイザル麻等の湿気を含むことにより収縮する素材により作成されている。吸水性収縮材料３６１の一端は収縮材固定リング３６２により差込板３３１に固定されている。図４−２に示されるように、吸水性収縮材料３６１は差込板３３１の収縮材貫通穴３６５を貫通して分離用の薄膜３６４に結合されている。

図４−２と図４−３は防湿型電池３１０と起電ケース３３０の分解図であり、（ａ）は分解された起電ケース３３０の上方からの斜視図、（ｂ）は（ａ）の下方からの斜視図、（ｃ）は組立途中の上方からの斜視図、（ｄ）は（ｃ）の下方からの斜視図、（ｅ）は組み立てられた防湿型電池３１０と起電ケース３３０の上方からの斜視図、（ｆ）は（ｅ）の下方からの斜視図である。
円柱状の吸水性収縮材料３６１は、起電ケースの左右側板３３８の差込板挿入穴３３９に挿入された差込板３３１の中央に設けられた収縮材貫通穴３６５を通されている。差込板３３１の内側面では、位置決めリング３６３が吸水性収縮材料３６１に接着等により固定され、下面側は固定リング３６２がはめられている。固定リング３６２と位置決めリング３６３により差込板３３１を挟んで吸水性収縮材料３６１を差込板３３１に固定している。

防湿型電池３１０の底部には起電ケース３３０を装着する起電ケース装着部３５８が設けられており、分離用の薄膜３６４が接着剤等により固定されている。薄膜３６４は防湿型電池３１０の内部を起電ケース３３０の空間から分離することにより、防湿型電池３１０に対する防水手段として機能する。また、薄膜３６４は軟質材料で構成されており、張力を加えることにより破損させ、亀裂を生じさせることが可能となっている。
薄膜３６４の中央部に吸水性収縮材料３６１の上方の端部が接着等により固定されている。
起電ケース３３０の前後側板３３７には複数の水侵入穴３３２が開けられており、河川等の水位が上昇すると水侵入穴３３２を介して外水が起電ケース３３０内に浸入する。浸入した水を吸収した吸水性収縮材料３６１は収縮し薄膜３６４の中央部を下方向に引っ張り、薄膜３６４に張力を加える。

図４−４は、浸水前の防湿型電池３１０と起電ケース３３０の外観と断面図であり、図４−５は、浸水後の防湿型電池３１０と起電ケース３３０の外観と断面図である。両図の（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は前側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ） は後側面図、（ｇ）は下面図であり、（ｈ）は（ｄ）の「Ａ−Ａ」断面図である。
図４−４と図４−５の、３１０は防湿型電池、３３０は起電ケース、３３１は差込板、３３２は起電ケースの水侵入穴、３３７は起電ケースの前後側板、３３８は起電ケースの左右側板、３５０は外筒体、３５１は正極端子、３５２は絶縁体、３５３は正極集電体、３５４は粉末充填材、３５６は負極筒体、３５７は外筒体突起部である。

図４−６は収縮材料３６１と薄膜３６４の動作を示す図であり、（ａ）は非浸水時の下方からの斜視図、（ｂ）は浸水時の下方からの斜視図、（ｃ）は（ｂ）の横からの図、（ｄ）は（ｂ）の上方からの斜視図である。
図４−４（ｈ）および図４−６（ａ）では、起電ケース３３０の下部空間に浸水は無く、上端を分離用の薄膜３６４に固定され、下端を固定リング３６２と位置決めリング３６３により差込板３３１に固定されている吸水性収縮材料３６１は乾燥している。従って、薄膜３６４に破損は無く、防湿型電池３１０は防水状態に保たれている。
図４−５（ｈ）および図４−６（ｂ）では、起電ケース３３０の下部空間に浸水が起こり、吸水性収縮材料３６１は収縮する。この収縮は薄膜３６４の中央を下方への引っ張る張力となり、歪み３６５が発生し、薄膜３６４に亀裂３６６ができる。この亀裂により防湿型電池３１０の防水機能は解除され、亀裂部３６６を介して起電ケース３３０内の水が防湿型電池３１０の粉末充填材３５４に供給され発電を開始する。

図４−６は侵入水位と防湿型電池３１０の関係を示す図であり、（ａ）は水が起電ケース３３０内に侵入を開始する水位３７１を、（ｂ）は吸水性収縮材料３６１が収縮し、薄膜３６４に亀裂３６６が発生する水位３７２を、（ｃ）は発電時の水位３７３を示す図である。
（ａ）河川等の水位が上昇しケースの取水用の穴を超え水位３７１に達すると、水は起電ケース３３０内に侵入し吸水性収縮材料３６１が収縮を開始する。
（ｂ）水位が更に高くなると吸水性収縮材料３６１の収縮が進み、薄膜３６４の中央に下方への引っ張り歪み３６５が発生する。水位が水位３７２に達すると、吸水性収縮材料３６１が収縮することにより発生する張力は薄膜３６４に亀裂３６６を生じさせるまで大きくなり、粉末充填材３５４の防水機能は解除される。
（ｃ）水位が更に上昇し水位３７３に達すると薄膜３６４の亀裂３６６を介して粉末充填材３５４に水が供給され、防湿型電池３１０は発電を開始する。

図５は、防湿型電池により駆動される出力部の変形例を示す図であり、４１０は防湿型電池、４１３は正極端子４１１と外筒体４１２に接続された正負一対の導線、４１４はマイクロコントローラ等を備えた回路基板、４１３は電気部品等を水から保護するスペーサ、４１５はアンテナ、４１６はＬＥＤである。
マイクロコントローラは識別情報等を保持し、防湿型電池の起電力等の状態情報の収集行い、これら情報をアンテナを介してセンターに送信する。またＧＰＳ機能を持たせることにより、自己の位置情報を取得することが可能となり、送信情報に自己の位置情報を加えることも可能である。
この構成により、水検知センサを設置した河川等の水位が所定の値を超え、電池が発電を開始すると、自動的にＬＥＤ４１６を点灯し、洪水の危険性の存在を近隣に知らせるとともに、センターに場所情報とともに水位が危険値を超えたことを送信することが可能となる。防湿型電池の発電状態等、装置内の情報を収集してセンターに送信することにより、センターでは水検知センサの状態を知り、稼働可能時間を予測することが可能となる。

河川の氾濫、道路の冠水の危険を知らせる水検知センサに防湿型電池を使用するためには、水位が危険値を超えた時、防湿型電池が自動的に発電を開始する必要がある。
しかし、水を加えることにより発電を開始する防湿型電池は、大気中の水分を吸収して放電し劣化する。これを防止し長期の保存を可能とするためには、防湿型電池を外気から遮断し、大気中の水分との接触を断つ必要がある。

発電時には水を必要とするが、非稼働時は水分を遮断しなければならないという相反する要求を解決するため、本発明は、洪水等の外水を吸収することにより膨張あるいは収縮する物質の膨張力あるいは収縮力により、防湿型電池の防水機能を解除し、外水が防湿型電池へ浸入することを可能とする構成としている。
この構成により、頻繁なメンテナンスを必要とせず長期の待機が可能であり、洪水時に外水により自動的に発電を開始する防湿型電池が可能となる。
また、上記説明した本発明に係る防湿型電池を用いた水検知センサを、グランドレベルからの規定された高さに設置すると、規定された高さまで水位が上昇した際に防湿型電池が発電を開始して発光素子を発光させることから、水検知センサを規定の高さの水位計として用いることができる。

１１０ 防湿型電池
１５０ 外筒体
１５１ 正極端子
１３０ 起電ケース
１３１ 差込板
１３２ 起電ケース水侵入穴
１３７ 起電ケース前後側板
１３８ 起電ケース左右側板
１４０ 吸水性膨張材料

Claims (9)

1. 防水機能を有し、外水を吸収することにより発電を開始する防湿型電池の起電方法であり、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力あるいは外水を吸収することにより収縮する吸水性収縮材料の収縮力により防湿型電池の防水機能を解除し、外水が防湿型電池に浸入し発電を開始させることを特徴とする防湿型電池の起電方法。
2. 請求項１記載の防湿型電池の起電方法であって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の側板で覆う構成とし、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力により、前記側板を変形させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする防湿型電池の起電方法。
3. 請求項１記載の防湿型電池の起電方法であって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の薄膜と、前記薄膜を破損する破損手段を設け、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力により、前記破損手段を移動させて前記薄膜を破損させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする防湿型電池の起電方法。
4. 請求項１記載の防湿型電池の起電方法であって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の薄膜と、前記薄膜に結合され水を吸収することにより収縮する吸水性収縮材料を設け、前記吸水性収縮材料が外水を吸収することにより発生する収縮力により前記薄膜に張力を加えて破損させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする防湿型電池の起電方法。
5. 外水を検知する水検知センサであって、
   防水機能を有し、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力あるいは外水を吸収することにより収縮する吸水性収縮材料の収縮力により防湿型電池の防水機能が解除されて、外水が防湿型電池に浸入し発電が開始されることにより、外水を検知するようにしたことを特徴とする水検知センサ。
6. 請求項５記載の水検知センサであって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の側板で覆う構成とし、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力により、前記側板を変形させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする水検知センサ。
7. 請求項５記載の水検知センサであって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の薄膜と、前記薄膜を破損する破損手段を設け、外水を吸収することにより膨張する吸水性膨張材料の膨張力により、前記破損手段を移動させて前記薄膜を破損させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする水検知センサ。
8. 請求項５記載の水検知センサであって、防湿型電池を外部から隔離する防水用の薄膜と、前記薄膜に結合され水を吸収することにより収縮する吸水性収縮材料を設け、前記吸水性収縮材料が外水を吸収することにより発生する収縮力により前記薄膜に張力を加えて破損させ、外水の浸入を可能とすることを特徴とする水検知センサ。
9. 請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の水検知センサであって、防湿型電池が発電された際の起電力で発光させることにより外水を検知するようにしたことを特徴とする水検知センサ。
   

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