KR20230007309A - 액 검지 센서 - Google Patents

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KR20230007309A
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마사키 다카하시
마사히로 세시모
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후지쿠라 컴퍼지트 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 범용성을 갖고, 장기간 설치해도 전력원인 금속 공기 전지의 열화를 방지할 수 있고 또, 전력원인 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있는 액 검지 센서를 제공한다.
정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극의 사이에 위치하는, 전해액 구성 성분을 갖는 금속 공기 전지를 구비하고, 상기 전해액 구성 성분이, 수지제 봉지체의 내부에 봉입되고, 상기 수지제 봉지체의 수지가, 검지 대상의 액체에 대한 용해성 또는 분산성을 갖는 액 검지 센서.

Description

액 검지 센서
본 발명은, 금속 공기 전지를 구비한 액 검지 센서에 관한 것으로, 특히, 우수한 발전 성능을 구비하고 또한, 장기 보관성이 우수한 액 검지 센서에 관한 것이다.
건조물, 지하 시설, 공장, 의료 현장 등에서, 액누출이나 침수를 검지하는 액 검지 센서가 사용되는 경우가 있다. 액 검지 센서는, 액누출이나 침수를 방지해야 할 지점에 배치된다. 액 검지 센서는, 외부로부터 액체가 접촉했을 때에 생기는 전기적 변화를 파악하여 액누출을 검지한다.
액 검지 센서로는, 예를 들어, 누출한 액체에 의해 발전하는 물 전지를 구비한 의료 현장용의 액 검지 센서가 있다 (특허문헌 1). 특허문헌 1 에서는, 물 전지가 점착성을 갖는 고정 테이프에 의해 흡수성 부재 위에 고정되어 있고, 흡수성 부재에 흡수하여 확산된 혈액, 점적액 등의 액체가 물 전지 전체에 공급됨으로써, 물 전지가 발전하고, 액누출을 검지한다.
또, 액 검지 센서로는, 예를 들어, 마그네슘 전지로 이루어지는 누액 (漏液) 센서부를 구비한 의료 현장용의 액 검지 센서가 있다 (특허문헌 2). 특허문헌 2 에서는, 마그네슘 전지는, 정극 시트와, 촉매 시트와, 시트상 세퍼레이터와, 부극 시트가 순차 적층된 것이며, 누액 센서부에 전기적으로 접속되고, 또한 마그네슘 전지의 전력에 의해 검지 신호를 송신하는 발신부와, 발신부로부터 송신된 검지 신호를 수신하는 수신부와, 수신부로부터의 검지 신호에 기초하여 누액 상태를 경보하는 경보 수단을 가진 수신 단말을 구비하고 있다.
누액 센서부는, 주사바늘로부터 새어나온 혈액 또는 주사액을 전해액으로 하여 마그네슘 전지가 발전한 상태를 누액 상태로서 검지하는 것이다.
액누출은 양호한 정밀도로 검지할 필요가 있는데, 검지 대상인 혈액 등이 전해액으로서 기능하는 특허문헌 1, 2 의 액 검지 센서에서는, 액 검지 대상으로서 의료 현장에 있어서의 혈액 등의 검지 이외에는, 특별히 제안되어 있지 않다.
한편, 액누출이나 침수를 검지하는 것은, 의료 현장 뿐만 아니라, 건조물, 지하 시설, 공장 등, 광범위한 분야에서 요구되고 있으며, 액 검지 센서에는, 물의 검지나 기름의 검지 등, 범용성이 요구되는 경우가 있다. 그러나, 상기와 같이, 특허문헌 1, 2 의 액 검지 센서는 범용성이 부족하다.
또, 액 검지 센서에 범용성을 부여함에 있어서, 건조물, 지하 시설, 공장 등의 액누출이나 침수를 액 검지 센서에서 감시할 때에, 감시원이 액누출이나 침수의 현장으로부터 떨어진 장소에서 감시하는 경우도 있다. 액 검지 센서가, 액누출이나 침수의 현장으로부터 떨어진 장소까지 확실하게 경보를 전달하려면, 액 검지 센서에 탑재하는 전지의 발전 성능을 향상시킬 필요가 있다.
액 검지 센서에 탑재하는 전력원으로서 금속 공기 전지가 사용되는 경우, 전해질로서, 염화나트륨, 염화칼륨 등의 알칼리 금속염을 사용함으로써, 금속 공기 전지의 발전 성능을 향상시키는 경우가 있다. 예를 들어, 금속 공기 전지의 세퍼레이터에 미리 알칼리 금속염을 포함시켜 두고, 알칼리 금속염을 포함한 세퍼레이터가 검지 대상의 액체인 물과 접촉했을 때에, 알칼리 금속염을 포함한 물의 작용으로 정극과 부극 사이의 이온 전도도가 향상됨으로써, 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있다.
그러나, 세퍼레이터에 알칼리 금속염을 포함시킨 상태에서 액 검지 센서를 장기간 설치해 두면, 세퍼레이터 내의 알칼리 금속염이 흡습하여 액화하고, 금속 공기 전지의 부극을 열화시켜 버리는 경우가 있다. 액 검지 센서를 장기간 설치하고 있는 동안에 금속 공기 전지의 부극이 열화해 버리면, 액누출이나 침수를 양호한 정밀도로 검지할 수 없다는 문제가 있다.
국제 공개 제2012/020507호 일본 공개특허공보 2017-148332호
상기 사정을 감안하여, 본 발명은, 범용성을 갖고, 장기간 설치해도 전력원인 금속 공기 전지의 열화를 방지할 수 있으며, 또, 전력원인 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있는 액 검지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성의 요지는 이하와 같다.
[1] 정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극의 사이에 위치하는, 전해액 구성 성분을 갖는 금속 공기 전지를 구비하고,
상기 전해액 구성 성분이, 수지제 봉지체의 내부에 봉입되고, 상기 수지제 봉지체의 수지가, 검지 대상의 액체에 대한 용해성 또는 분산성을 갖는 액 검지 센서.
[2] 상기 수지제 봉지체의 수지가, 수용성 수지 또는 유용성 수지인 [1] 에 기재된 액 검지 센서.
[3] 상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 1 개 또는 복수인 [1] 또는 [2] 에 기재된 액 검지 센서.
[4] 상기 정극과 상기 부극의 사이에, 또한, 공극을 갖고, 상기 정극과 상기 부극을 지지하는 지지 부재를 구비하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[5] 상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 지지 부재에 담지되어 있는 [4] 에 기재된 액 검지 센서.
[6] 상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 정극과 상기 부극의 사이에 배치되어 있는 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[7] 상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 지지 부재와 상기 정극의 사이 및/또는 상기 지지 부재와 상기 부극의 사이에 배치되어 있는 [4] 에 기재된 액 검지 센서.
[8] 상기 전해액 구성 성분이, 물, 알칼리 금속염 또는 알칼리 금속염의 수용액을 포함하는 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[9] 상기 부극의 활물질이, 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 리튬 (Li), 칼슘 (Ca) 및 아연 (Zn) 으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속을 포함하는 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[10] 상기 금속 공기 전지의 전력을 수전 (受電) 하여 액 검지를 알리는 알림부를 갖는 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[11] 상기 금속 공기 전지의 검지 신호를, 수신부로 무선 송신이 가능한 알림부를 갖는 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[12] 물 검지 센서인 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
[13] 기름 검지 센서인 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 액 검지 센서.
상기 [1] 의 양태에서는, 액 검지 센서의 검지 대상인 액체가 금속 공기 전지의 수지제 봉지체와 접촉하면, 수지제 봉지체가 검지 대상인 액체에 용해됨으로써, 수지제 봉지체의 내부에 봉입되어 있는 전해액 구성 성분이 금속 공기 전지의 정극과 부극의 사이에 방출된다. 전해액 구성 성분이 금속 공기 전지의 정극과 부극의 사이에 방출됨으로써, 금속 공기 전지가 발전 또는 발전 성능이 향상하고, 액 검지 센서는, 금속 공기 전지가 발전함으로써, 검지 대상인 액체가 검지된 것을 외부에 알린다.
본 발명의 액 검지 센서의 양태에 의하면, 전력원인 금속 공기 전지의 전해액 구성 성분이 검지 대상의 액체에 대한 용해성을 갖는 수지제 봉지체의 내부에 봉입되어 있음으로써, 수지제 봉지체의 수지종을 적절히 선택하는 것으로, 물의 검지나 기름의 검지 등, 범용성이 향상된다. 또, 본 발명의 액 검지 센서의 양태에 의하면, 금속 공기 전지의 전해액 구성 성분이 수지제 봉지체의 내부에 봉입되어 있음으로써, 액 검지 센서가 장기간 설치되어 있어도 금속 공기 전지가 전해액 구성 성분에 의해 열화하는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 발명의 액 검지 센서의 양태에 의하면, 금속 공기 전지의 전해액 구성 성분이 수지제 봉지체의 내부에 봉입되어 있음으로써, 금속 공기 전지의 열화를 방지하면서 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 부여하는 전해액 구성 성분을 사용할 수 있으므로, 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명의 액 검지 센서의 양태에 의하면, 수지제 봉지체의 수지가 수용성 수지임으로써, 물 검지 센서로서 기능하고, 수지제 봉지체의 수지가 유용성 수지임으로써, 기름 검지 센서로서 기능한다.
본 발명의 액 검지 센서의 양태에 의하면, 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 수지제 봉지체가 복수임으로써, 전해액 구성 성분이 전극 전체에 원활하게 공급되므로, 금속 공기 전지의 발전 효율이 향상된다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 액체 검지 시의 상태를 설명하는 측면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 액체 검지 시의 상태를 설명하는 측면도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도이다.
도 6 은, 본 발명의 액 검지 센서의 사용 방법 예의 설명도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 관련된 액 검지 센서에 대해서, 상세한 내용을 설명한다. 먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서에 대해서 설명한다. 또한, 도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도, 도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 액체 검지 시의 상태를 설명하는 측면도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서 (1) 는, 금속 공기 전지 (10) 와, 금속 공기 전지 (10) 와 전선부 (101) 를 통해서 접속된 알림부 (100) 를 구비하고 있다. 알림부 (100) 는, 금속 공기 전지 (10) 로부터 발전된 전력을, 전선부 (101) 를 통해서 수전하면, 알림 수단에서 액 검지를 알리는 기능을 갖고 있다.
금속 공기 전지 (10) 는, 정극 (11) 과, 정극 (11) 에 대향한 부극 (12) 과, 정극 (11) 과 부극 (12) 의 사이에 위치하는 공극을 갖는 세퍼레이터 (13) 를 구비하고 있다. 액 검지 센서 (1) 의 금속 공기 전지 (10) 에서는, 정극 (11) 과 세퍼레이터 (13) 와 부극 (12) 은, 모두, 시트상이며, 정극 (11) 과 세퍼레이터 (13) 와 부극 (12) 의 순서로 적층된 라미네이트 구조로 되어 있다. 또, 세퍼레이터 (13) 의 주연부 (14) 는, 정극 (11) 및 부극 (12) 보다 외방향으로 연장되어 있고, 정극 (11) 및 부극 (12) 으로부터 노출되어 있다. 세퍼레이터 (13) 는, 정극 (11) 과 부극 (12) 이 접촉함으로써 단락하는 것을 방지하기 위해서, 정극 (11) 과 부극 (12) 을 소정 간격 띄워서 지지하는 지지 부재로서 기능한다.
금속 공기 전지 (10) 에서는, 정극 (11) 과 부극 (12) 의 사이에, 전해액 구성 성분 (20) 이 배치되어 있다. 즉, 전해액 구성 성분 (20) 은, 정극 (11) 과 부극 (12) 의 사이에 개재되어 있다. 전해액 구성 성분 (20) 은, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액을 구성하는 성분 또는 금속 공기 전지 (10) 의 전해액이다. 금속 공기 전지 (10) 는, 정극 (11) 과 부극 (12) 이 전해액과 접촉함으로써 자기 발전을 개시한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전해액 구성 성분 (20) 은, 수지제 봉지체 (21) 의 내부에 봉입되어 있다. 따라서, 전해액 구성 성분 (20) 은, 정극 (11) 과 부극 (12) 어느 것에도 접촉하고 있지 않은 양태로 되어 있다. 수지제 봉지체 (21) 의 양태는, 예를 들어, 박막의 봉지 형상 부재, 필름상의 봉지 형상 부재, 마이크로 캡슐 등의 캡슐상 부재 등이다. 수지제 봉지체 (21) 는, 전해액 구성 성분 (20) 을 내포하고, 일정량의 전해액 구성 성분 (20) 을 밀봉 포장하고 있다. 따라서, 수지제 봉지체 (21) 는, 쉘로서 기능한다.
금속 공기 전지 (10) 에서는, 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (21) 는, 복수이며, 전해액 구성 성분 (20) 은, 일정량씩, 복수로 분할되어, 각각의 수지제 봉지체 (21) 의 내부에 봉입되어 있다. 또, 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (21) 는, 다공질 구조를 갖는 세퍼레이터 (13) 에 담지되어 있다. 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (21) 가 세퍼레이터 (13) 에 담지되어 있음으로써, 전해액 구성 성분 (20) 은, 정극 (11) 과 부극 (12) 의 사이에 개재되어 있다. 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (21) 는, 세퍼레이터 (13) 의 표면부와 내부에, 분산된 상태로 담지되어 있다. 도 1 에서는, 세퍼레이터 (13) 의 전체에 걸쳐서, 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 복수의 수지제 봉지체 (21) 가 담지되어 있다.
수지제 봉지체 (21) 는, 액 검지 센서 (1) 의 검지 대상 액체에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로 형성되어 있다. 액 검지 센서 (1) 의 검지 대상인 액체가 물 또는 물을 포함하는 액체인 경우, 수지제 봉지체 (21) 는, 예를 들어, 수용성 수지로 형성된다. 수지제 봉지체 (21) 가 수용성 수지로 형성됨으로써, 액 검지 센서 (1) 는, 물 검지 센서로서 기능한다.
수용성 수지로는, 예를 들어, 술폰산기 또는 카르복실기로 이루어지는 공중합체 단위를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 (A) 100 질량부와, 3 ∼ 6 가의 다가 알코올 1 몰에 대하여 알킬렌옥사이드 1 ∼ 4 몰을 부가 반응하여 얻어진 부가 반응물 (B) 3 ∼ 100 질량부를 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지 (A) 는, 술폰산기 또는 카르복실기로 이루어지는 공중합체 단위를 함유하는 폴리비닐에스테르의 비누화물이다. 비닐에스테르로는, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 포름산비닐 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
술폰산기를 함유하는 단량체로는, 비닐에스테르와 공중합 가능하고, 비누화 후 술폰산기 또는 그 염이 폴리비닐알코올계 수지 중에 존재하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들어, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산의 알칼리 금속염, 2-(메트)아크릴아미드-1-메틸프로판술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-1-메틸프로판술폰산의 알칼리 금속염, 에틸렌술폰산, 알릴술폰산, 메타알릴술폰산 등의 올레핀술폰산, 상기 올레핀술폰산의 금속염 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메트)아크릴」 이란, 「아크릴 및/또는 메타크릴」 을 의미한다.
카르복실기를 함유하는 단량체로는, 비닐에스테르와 공중합 가능하고, 비누화 후 카르복실산 또는 그 염이 폴리비닐알코올계 수지 중에 존재하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들어, 무수 말레산, 모노알킬말레산에스테르, 디알킬말레산에스테르, 이타콘산, 이타콘산알킬에스테르, (메트)아크릴산, 알릴카르복실산, 비누화 후 카르복실산 또는 그 염으로 유도되는 (메트)아크릴산에스테르 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
폴리비닐알코올계 수지 중의 상기 공중합 단위의 함유량은, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 우수한 수용성과 기계적 강도의 밸런스로부터, 0.1 ∼ 20 몰% 를 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지 (A) 의 비누화도는, 예를 들어, 40 몰% 이상 100 몰% 이하이다. 또, 폴리비닐알코올계 수지 (A) 의 점도 평균 중합도는, 예를 들어, 200 이상 10000 이하이다.
부가 반응물 (B) 의 원료인 3 ∼ 6 가의 다가 알코올로는, 예를 들어, 글리세린, 트리메틸올프로판, 디글리세린, 펜타에리트리톨, 자일로오스, 아라비노오스, 리불로오스, 소르비톨 등을 들 수 있다. 부가 반응물 (B) 의 원료인 알킬렌옥사이드로는, 예를 들어, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
상기 수지 조성물을 제막 (製膜) (필름화) 하는 방법으로는, 예를 들어, 상기 수지 조성물의 수용액을 유연 (流延) 하는 방법을 들 수 있다. 상기 수지 조성물의 수지제 봉지체 (21) 는, 물에 대한 용해 속도가 빠르고, 장기간에 전해액 구성 성분 (20) 을 봉입했을 경우에도 수용성을 유지하고, 기계적 강도도 우수하다.
또, 수용성 수지로는, 폴리비닐알코올계 중합체와 다당류 및 아크릴계 수지로부터 선택되는 적어도 1 종의 수지와의 수지 복합체를 들 수 있다. 수지 복합체를 사용한 수지제 봉지체 (21) 의 양태로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올계 중합체를 포함하는 제 1 층과, 다당류 및 아크릴계 수지로부터 선택되는 적어도 1 종의 수지를 포함하는 제 2 층을 갖는 수지 적층체를 들 수 있다.
폴리비닐알코올계 중합체로는, 비닐에스테르계 모노머를 중합하고, 얻어지는 폴리비닐에스테르계 중합체를 비누화함으로써 조제되는 것을 들 수 있다. 비닐에스테르계 모노머로는, 예를 들어, 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 발레르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
폴리비닐알코올계 중합체는, 비닐에스테르계 모노머와, 비닐에스테르계 모노머와 중합 가능한 다른 모노머, 의 공중합체여도 된다. 다른 모노머로는, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 부텐 등의 탄소수 2 ∼ 30 의 올레핀류 ; (메트)아크릴산; (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산프로필, (메트)아크릴산부틸, (메트)아크릴산에틸헥실, (메트)아크릴산도데실, (메트)아크릴산옥타데실 등의 (메트)아크릴산에스테르류 ; (메트)아크릴아미드, N-메틸(메트)아크릴아미드, N-에틸(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, 디아세톤(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미드프로필디메틸아민, N-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 (메트)아크릴아미드류 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르, 부틸비닐에테르, 도데실비닐에테르, 스테아릴비닐에테르 등의 비닐에테르류 ; (메트)아크릴로니트릴 등의 시안화비닐류 ; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐, 불화비닐리덴 등의 할로겐화 비닐류 ; 아세트산알릴, 염화알릴 등의 알릴 화합물, 말레산 ; 말레산에스테르 ; 이타콘산 ; 이타콘산에스테르 ; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴 화합물 ; 아세트산이소프로페닐 ; N-비닐포름아미드, N-메틸-N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-메틸-N-비닐아세트아미드 등의 비닐아미드류 ; N-비닐-2-피롤리돈류 ; N-비닐-2-카프로락탐 ; 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-1-메틸프로판술폰산, 에틸렌술폰산, 알릴술폰산, 메타크릴술폰산 등의 술폰산기 함유 모노머 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
폴리비닐알코올계 중합체의 비누화도는, 예를 들어, 75 몰% 이상 99 몰% 이하이다. 또, 폴리비닐알코올계 중합체의 점도 평균 중합도는, 예를 들어, 300 이상 2500 이하이다. 제 1 층의 조제 방법으로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올계 중합체를 용제에 용해한 폴리비닐알코올계 중합체 용액을 사용하는 방법 (예를 들어, 유연 제막법, 용액 코팅법, 습식 제막법, 겔 제막법 등) 을 들 수 있다.
제 2 층은, 다당류 및 아크릴계 수지로부터 선택되는 적어도 1 종의 수지를 포함한다. 제 2 층의 다당류로는, 전분류, 셀룰로오스계 수지를 들 수 있다.
전분류로는, 예를 들어, 감자 전분, 콘 스타치, 밀 전분, 쌀 전분 등의 천연 유래의 전분 ; 천연 유래의 전분을 가열 풀화 (糊化) 하여 건조시킨 전분 ; 아세틸화 산화 전분, 옥테닐숙신산 전분 나트륨, 아세트산 전분, 산화 전분, 하이드록시프로필 전분, 하이드록시프로필화인산 가교 전분, 인산모노에스테르화인산 가교 전분, 인산화 전분, 질산 전분 등의 가공 전분 등을 들 수 있다. 셀룰로오스계 수지로는, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
아크릴계 수지로는, 예를 들어, 폴리아크릴아미드를 들 수 있다.
제 2 층의 조제 방법으로는, 예를 들어, 다당류 및 아크릴계 수지로부터 선택되는 적어도 1 종의 수지를 용제에 용해한 수지 용액을 사용하는 방법 (예를 들어, 유연 제막법, 용액 코팅법, 습식 제막법) 을 들 수 있다.
제 1 층과 제 2 층을 갖는 수지 적층체의 조제 방법으로는, 예를 들어, 제 1 층 및 제 2 층을 미리 준비해 두고, 제 1 층과 제 2 층을 라미네이트하는 방법 ; 미리 준비해 둔 제 1 층에 대하여, 다당류 및 아크릴계 수지로부터 선택되는 적어도 1 종의 수지를 포함하는 제 2 층을 형성하기 위한 코팅액을 코트하는 방법 ; 미리 준비해 둔 제 2 층에 대하여, 폴리비닐알코올계 중합체를 포함하는 제 1 층을 형성하기 위한 코팅액을 코트하는 방법 ; 제 1 층과 제 2 층을 공압출하는 방법 ; 제 1 층을 제조할 때, 제 1 층이 완전히 건조 또는 냉각되기 전에 제 1 층 상에 제 2 층을 압출 또는 코팅하여 적층하고, 제 1 층과 제 2 층을 동시에 건조 또는 냉각시키는 방법 등을 들 수 있다.
또, 상기 이외의 수용성 수지로는, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐메틸렌에테르 등의 수용성 비닐계 수지 ; 폴리에틸렌옥사이드 등의 폴리에테르계 수지 ; 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지 ; 폴리(메트)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지 ; 알긴산, 풀루란, 잔탄 등의 다당류계 고분자 등을 들 수 있다.
수지제 봉지체에 전해액 구성 성분 (20) 을 봉입하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 수지제 봉지체의 개구부로부터 전해액 구성 성분 (20) 을 수지제 봉지체 넣은 후에, 수지제 봉지체의 개구부를 접착, 열용착하여 봉입하는 방법, W/O 분산이나 O/W 분산을 이용한 마이크로 캡슐 제법 등으로 봉입하는 방법 등을 들 수 있다. 또, 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입된 복수의 수지제 봉지체 (21) 를 세퍼레이터 (13) 에 담지시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 세퍼레이터 (13) 의 공극 부분에 수지제 봉지체 (21) 를 압입 (壓入) 하는 방법, 수지제 봉지체 (21) 를 용매 등의 분산매에 분산시킨 후에 세퍼레이터 (13) 에 함침시켜 분산매를 건조 제거하는 방법, 세퍼레이터 (13) 를 복수로 분할하고, 그 사이에 수지제 봉지체 (21) 를 배치시킨 후에 세퍼레이터 (13) 를 접착시키는 방법 등을 들 수 있다.
수지종이 수용성 수지인 수지제 봉지체 (21) 에 봉입되는 전해액 구성 성분 (20) 으로는, 예를 들어, 염화나트륨, 염화칼륨 등의 알칼리 금속과 할로겐과의 염과 같은 알칼리 금속염, 또는 상기 알칼리 금속염의 수용액을 들 수 있다. 또, 다른 전해액 구성 성분 (20) 으로는, 물을 들 수 있다. 또한, 수용성 수지인 수지제 봉지체 (21) 내부에, 물, 알칼리 금속염, 알칼리 금속염의 수용액을 수납해도, 수지제 봉지체 (21) 내부에서 염석을 일으키기 때문에, 수지제 봉지체 (21) 는 용해되지 않고, 쉘로서 기능한다.
부극 (12) 의 활물질로는, 마그네슘 (Mg), 마그네슘 합금, 알루미늄 (Al), 알루미늄 합금, 리튬 (Li), 리튬 합금, 칼슘 (Ca), 칼슘 합금, 아연 (Zn), 아연 합금 등을 들 수 있다. 이 중, 발전 효율과 입수 용이성의 점에서, 마그네슘 (Mg), 마그네슘 합금이 바람직하다.
세퍼레이터 (13) 는, 전기적 절연성, 이온 투과성, 액 침투성을 갖는 재질로 형성된다. 세퍼레이터 (13) 를 형성하는 재료로는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 셀룰로오스, 폴리아미드, 아크릴 수지 등의 수지, 유리 등을 들 수 있다. 또, 세퍼레이터 (13) 는, 공극을 갖는 부재이며, 예를 들어, 부직포, 유리 섬유, 메시 구조를 갖는 직포, 독립 구멍이나 연결 구멍을 갖는 막 부재를 들 수 있다. 세퍼레이터 (13) 를 구성하는 공극을 갖는 부재로는, 예를 들어, 다공질 구조를 갖는 부재를 들 수 있다.
정극 (11) 은, 정극 집전체와 촉매층을 갖고 있다. 정극 집전체는, 부극 (12) 으로부터 방출되는 전자를 촉매층으로 전하는 도전성과, 산소를 투과시키는 통기성을 구비한 부재이다. 정극 집전체로는, 예를 들어, 철망, 발포 금속 등을 들 수 있다. 촉매층은, 정극의 반응부로서 기능한다.
다음으로, 액 검지 센서 (1) 의 검지 대상인 물이 금속 공기 전지 (10) 에 접촉했을 경우의 금속 공기 전지 (10) 의 발전 시스템에 대해서 설명한다. 여기서는, 설명의 편의상, 부극 (12) 이 마그네슘 (Mg) 인 경우에 대해서 설명한다. 물이, 세퍼레이터 (13) 의 주연부 (14) 에 접촉하여, 세퍼레이터 (13) 전체로 침투해 가면, 부극 (12) 에서는, 하기 (1) 로 나타내는 산화 반응이 발생한다. 또, 정극 (11) 에서는, 하기 (2) 로 나타내는 환원 반응이 발생한다. 상기로부터, 금속 공기 전지 (10) 전체적으로는, 하기 (3) 으로 나타내는 반응이 발생하여, 금속 공기 전지 (10) 가 방전, 즉, 자기 발전한다.
(1) 2Mg → 2Mg2 ＋ ＋ 4e-
(2) O2 ＋ 2H2O ＋ 4e- → 4OH-
(3) 2Mg ＋ O2 ＋ 2H2O → 2Mg(OH)2
다음으로, 액 검지 센서 (1) 가 검지 대상인 물을 검지했을 경우의 검지 동작에 대해서 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 검지 대상인 물 (110) 이, 액 검지 센서 (1) 의 금속 공기 전지 (10) 와 접촉하면, 세퍼레이터 (13) 의 주연부 (14) 에 접촉하고, 그 후, 세퍼레이터 (13) 전체에 걸쳐서 침투해 간다. 검지 대상인 물 (110) 이 세퍼레이터 (13) 전체에 걸쳐서 침투해 가는 것에 수반하여, 물 (110) 에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로 형성되어 있는 수지제 봉지체 (21) 가, 용해 또는 분산된다. 즉, 수지제 봉지체 (21) 가, 검지 대상인 물 (110) 에 의해 파괴된다. 수지제 봉지체 (21) 가 용해 또는 분산되면, 수지제 봉지체 (21) 에 봉입되어 있던 전해액 구성 성분 (20) (예를 들어, 염화나트륨, 염화나트륨을 포함하는 물) 이 물 (110) 로 방출된다. 또, 상기와 같이, 검지 대상인 물 (110) 이 세퍼레이터 (13) 를 침투해 가면, 물 (110) 이 전해액으로서 작용하므로, 금속 공기 전지 (10) 가 방전한다. 금속 공기 전지 (10) 가 방전할 때에는, 전해액으로서 작용하는 물 (110) 에 수지제 봉지체 (21) 로부터 방출된 전해액 구성 성분 (20) 이 포함되게 되므로, 전해액 구성 성분 (20) 의 작용으로 정극 (11) 과 부극 (12) 사이의 이온 전도도가 향상하여, 금속 공기 전지 (10) 의 발전 성능이 향상된다.
금속 공기 전지 (10) 가 발전하면, 금속 공기 전지 (10) 로부터의 전력이 전선부 (101) 를 통과하여 알림부 (100) 에 공급된다. 알림부 (100) 는, 금속 공기 전지 (10) 로부터 발전된 전력을 수전하면, 알림부 (100) 가 구비한 알림 수단에서 액 검지를 알린다.
액 검지 센서 (1) 에서는, 전력원인 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (20) 이 검지 대상인 물 (110) 에 대한 용해성 또는 분산성을 갖는 수지제 봉지체 (21) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 물의 검지이면 모든 분야에서 사용할 수 있어, 범용성이 향상된다. 또, 액 검지 센서 (1) 에서는, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (20) 이 수지제 봉지체 (21) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 액 검지 센서 (1) 가 장기간 설치되어 있어도 금속 공기 전지 (10) 가 전해액 구성 성분 (20) 에 의해 열화하는 것을 방지할 수 있어, 검지 정밀도가 향상된다. 또, 액 검지 센서 (1) 에서는, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (20) 이 수지제 봉지체 (21) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 금속 공기 전지 (10) 의 열화를 방지하면서 금속 공기 전지 (10) 가 우수한 발전 성능을 부여하는 전해액 구성 성분 (20) 을 사용할 수 있으므로, 금속 공기 전지 (10) 가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있다. 나아가서는, 금속 공기 전지 (10) 가 우수한 발전 성능을 발휘하므로, 알림부 (100) 가 수전하는 전력량이 증대하고, 알림부 (100) 의 알림 성능이 향상된다.
또, 액 검지 센서 (1) 에서는, 전해액 구성 성분 (20) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (21) 가 복수임으로써, 전해액 구성 성분 (20) 이 전극 전체에 원활하게 공급되므로, 금속 공기 전지 (10) 의 발전 효율이 향상된다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서에 대해서 설명한다. 또한, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 주요부는, 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서와 공통되어 있으므로, 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도, 도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 액체 검지 시의 상태를 설명하는 측면도이다.
제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서는, 물 검지 센서이며, 수지제 봉지체가 물에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로 형성되어 있었다. 이 대신에, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서 (2) 에서는, 기름 검지 센서이며, 따라서, 전해액 구성 성분 (30) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (31) 가 기름에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로 형성되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 액 검지 센서는, 수지제 봉지체를 형성하는 수지의 용해성 또는 분산성을 적절히 변경함으로써, 검지 대상의 액체의 종류를 적절히 변경할 수 있다. 즉, 본 발명의 액 검지 센서는, 검지 대상의 액체의 종류를 적절히 변경할 수 있는 점에서도, 범용성이 우수하다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 금속 공기 전지 (10) 에서는, 정극 (11) 과 부극 (12) 사이에, 전해액 구성 성분 (30) 이 배치되어 있다. 전해액 구성 성분 (30) 은, 수지제 봉지체 (31) 의 내부에 봉입되어 있다. 전해액 구성 성분 (30) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (31) 는, 복수이며, 전해액 구성 성분 (30) 은, 일정량씩, 복수로 분할되어, 각각의 수지제 봉지체 (31) 의 내부에 봉입되어 있다. 또, 전해액 구성 성분 (30) 이 봉입되어 있는 수지제 봉지체 (31) 는, 다공질 구조를 갖는 세퍼레이터 (13) 의 전체에 걸쳐서, 세퍼레이터 (13) 의 표면부와 내부에 담지되어 있다.
수지제 봉지체 (31) 는, 예를 들어, 기름에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로서, 유용성 수지로 형성된다. 수지제 봉지체 (31) 가 유용성 수지로 형성됨으로써, 액 검지 센서 (2) 는, 기름 검지 센서로서 기능한다.
유용성 수지로는, 예를 들어, 칸델릴라 레진, 수소 첨가 로진산 펜타에리트리틸, 수소 첨가 아비에틴산글리세릴 등의 테르펜계 수지, 트리메틸실록시규산, 폴리메틸실세스퀴옥산, 아크릴-실리콘 그래프트 공중합체 등의 실리콘계 수지, 폴리비닐이소부틸에테르, 폴리이소부틸렌 등의 탄화수소계 수지 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
수지제 봉지체에 전해액 구성 성분 (30) 을 봉입하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 수지제 봉지체의 개구부로부터 전해액 구성 성분 (20) 을 수지제 봉지체 넣은 후에, 수지제 봉지체의 개구부를 접착, 열용착하여 봉입하는 방법, W/O 분산이나 O/W 분산을 이용한 마이크로 캡슐 제법 등으로 봉입하는 방법을 들 수 있다. 또, 전해액 구성 성분 (30) 이 봉입된 복수의 수지제 봉지체 (31) 를 세퍼레이터 (13) 에 담지시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 세퍼레이터 (13) 의 공극 부분에 수지제 봉지체 (21) 를 압입하는 방법, 수지제 봉지체 (21) 를 용매 등의 분산매에 분산시킨 후에 세퍼레이터 (13) 에 함침시켜 분산매를 건조 제거하는 방법, 세퍼레이터 (13) 를 복수로 분할하고, 그 사이에 수지제 봉지체 (21) 를 배치시킨 후에 세퍼레이터 (13) 를 접착시키는 방법을 들 수 있다.
액 검지 센서 (2) 의 검지 대상인 기름은, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분은 아니다. 따라서, 수지종이 유용성 수지인 수지제 봉지체 (31) 에는, 전해액 구성 성분 (30) 으로서 전해액이 봉입되어 있다. 전해액 구성 성분 (30) 으로는, 예를 들어, 염화나트륨, 염화칼륨 등의 알칼리 금속염을 포함하는 물 (알칼리 금속염의 수용액), 또는 물을 들 수 있다.
다음으로, 액 검지 센서 (2) 가 검지 대상인 기름을 검지했을 경우의 검지 동작에 대해서 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 검지 대상인 기름 (120) 이, 액 검지 센서 (2) 의 금속 공기 전지 (10) 와 접촉하면, 세퍼레이터 (13) 의 주연부 (14) 에 접촉하고, 그 후, 세퍼레이터 (13) 전체에 걸쳐서 침투해 간다. 기름 (120) 이 세퍼레이터 (13) 전체에 걸쳐서 침투해 가는 것에 수반하여, 기름 (120) 에 대하여 용해성 또는 분산성을 갖는 수지로 형성되어 있는 수지제 봉지체 (31) 가, 용해 또는 분산된다. 즉, 수지제 봉지체 (31) 는, 검지 대상인 기름 (120) 에 의해 파괴된다. 수지제 봉지체 (31) 가 용해 또는 분산되면, 수지제 봉지체 (31) 에 봉입되어 있던 전해액 구성 성분 (30) (예를 들어, 알칼리 금속염의 수용액) 이 기름 (120) 중으로 방출된다. 기름 (120) 중으로 방출된 전해액 구성 성분 (30) 은 전해액으로서 작용하므로, 금속 공기 전지 (10) 가 방전된다. 금속 공기 전지 (10) 가 방전될 때에는, 전해액으로서 알칼리 금속염의 수용액이 수지제 봉지체 (31) 로부터 방출되므로, 전해액 구성 성분 (30) 의 작용으로 정극 (11) 과 부극 (12) 사이의 이온 전도도가 향상되어, 금속 공기 전지 (10) 의 발전 성능이 향상된다.
액 검지 센서 (2) 에서는, 전력원인 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (30) 이 검지 대상인 기름 (120) 에 대한 용해성 또는 분산성을 갖는 수지제 봉지체 (31) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 기름 검지에 사용할 수 있다. 또, 액 검지 센서 (2) 에서는, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (30) 이 수지제 봉지체 (31) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 액 검지 센서 (2) 가 장기간 설치되어 있어도 금속 공기 전지 (10) 가 전해액 구성 성분 (30) 에 의해 열화하는 것을 방지할 수 있어, 검지 정밀도가 향상된다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서에 대해서 설명한다. 또한, 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 주요부는, 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서와 공통되어 있으므로, 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 설명한다. 또한, 도 5 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서의 개요를 설명하는 측면도이다.
상기한 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 전해액 구성 성분이 봉입된 복수의 수지제 봉지체가, 세퍼레이터의 전체에 걸쳐서, 분산되어, 세퍼레이터의 표면부와 내부에 담지되어 있었다. 이 대신에, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서 (3) 에서는, 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 가, 정극 (11) 또는 부극 (12) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에 협지 (挾持) 되어 있다. 즉, 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 는, 정극 (11) 또는 부극 (12) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에 개재 장착되어 있다. 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 는, 정극 (11) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에 개재 장착되어 있어도 되고, 부극 (12) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에 개재 장착되어 있어도 된다. 또한, 도 5 에서는, 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 는, 정극 (11) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에 개재 장착되어 있다.
액 검지 센서 (3) 에서는, 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 는, 전극 (도 5 에서는, 정극 (11)) 과 세퍼레이터 (13) 의 사이에, 1 개 이상 설치되어 있다. 수지제 봉지체 (41) 의 설치수는, 1 개여도 되고 복수여도 되지만, 수지제 봉지체 (41) 의 설치 용이성, 고정 안정성의 관점에서 수지제 봉지체 (41) 는 1 개가 바람직하다. 또한, 도 5 에서는, 수지제 봉지체 (41) 는 1 개 설치되어 있다. 따라서, 도 5 의 액 검지 센서 (3) 에서는, 전해액 구성 성분 (40) 은, 하나로 정리된 상태로 수지제 봉지체 (41) 에 봉입되어 있다. 또, 전해액 구성 성분 (40) 이 봉입된 수지제 봉지체 (41) 는, 세퍼레이터 (13) 표면의 대략 전체에 걸쳐서 설치되어 있다.
액 검지 센서 (3) 가, 물 검지 센서로서 사용되는 경우에는, 수지제 봉지체 (41) 는, 수용성 수지로 형성된다. 또, 수지제 봉지체 (41) 에 봉입되는 전해액 구성 성분 (40) 으로는, 예를 들어, 염화나트륨, 염화칼륨 등의 알칼리 금속과 할로겐과의 염과 같은 알칼리 금속염, 또는 상기 알칼리 금속염의 수용액을 들 수 있다.
액 검지 센서 (3) 가, 기름 검지 센서로서 사용되는 경우에는, 수지제 봉지체 (41) 는, 유용성 수지로 형성된다. 또, 수지제 봉지체 (41) 에 봉입되는 전해액 구성 성분 (40) 으로는, 예를 들어, 염화나트륨, 염화칼륨 등의 알칼리 금속염을 포함하는 물 (알칼리 금속염의 수용액), 또는 물을 들 수 있다.
액 검지 센서 (3) 에서도, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (40) 이 수지제 봉지체 (41) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 액 검지 센서 (3) 가 장기간 설치되어 있어도 금속 공기 전지 (10) 가 전해액 구성 성분 (40) 에 의해 열화하는 것을 방지할 수 있어, 검지 정밀도가 향상된다. 또, 액 검지 센서 (3) 에서도, 금속 공기 전지 (10) 의 전해액 구성 성분 (40) 이 수지제 봉지체 (41) 의 내부에 봉입되어 있음으로써, 금속 공기 전지 (10) 의 열화를 방지하면서 금속 공기 전지 (10) 가 우수한 발전 성능을 부여하는 전해액 구성 성분 (40) 을 사용할 수 있으므로, 금속 공기 전지 (10) 가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 액 검지 센서의 사용 방법 예를 설명한다. 여기서는, 설명의 편의상, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서 (1) 를 사용하여, 액 검지 센서의 사용 방법 예를 설명한다. 또한, 도 6 은, 본 발명의 액 검지 센서의 사용 방법 예의 설명도이다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 금속 공기 전지 (10) 와 전선부 (101) 를 통해서 접속된 알림부 (100) 로서, 예를 들어, 금속 공기 전지 (10) 로부터 발전된 전력을 수전하면, 수신부 (200) 로의 송신 기능이 가동하는 송신부가 사용된다. 금속 공기 전지 (10) 가 검지 대상인 액체 (도 6 에서는, 물 (110)) 를 검지하여 발전하면, 알림부 (100) 는, 금속 공기 전지 (10) 로부터 수전함으로써 송신 기능이 가동하고, 수신부 (200) 로 검지 신호를 송신한다. 송신부로는, 예를 들어, 무선 송신부, 유선 송신부를 들 수 있다. 도 6 에서는, 알림부 (100) 로서 무선 송신부가 사용되고, 알림부 (100) 로부터 수신부 (200) 로, 검지 신호의 무선 송신이 가능하게 되어 있다. 무선 통신으로는, 예를 들어, 무선 LAN, Bluetooth (등록상표), Wi-Fi 등, 기존의 무선 방식을 사용할 수 있다.
수신부 (200) 는, 액 검지 센서 (1) 의 알림부 (100) 로부터 검지 신호를 수신하면, 검지 대상의 액체의 누출 등 (도 6 에서는, 누수나 침수) 이 발생한 것을 검지하고, 사람에게 누수나 침수가 발생한 것을 알림시키고, 또, 필요에 따라 자동적으로 장치 등을 정지시킨다.
다음으로, 본 발명의 액 검지 센서의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 상기 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 전해액 구성 성분이 봉입된 복수의 수지제 봉지체를 세퍼레이터에 담지시키는 방법으로서, 세퍼레이터의 공극 부분에 수지제 봉지체를 압입하는 방법, 수지제 봉지체를 용매 등의 분산매에 분산시킨 후에 세퍼레이터에 함침시켜 분산매를 건조 제거하는 방법, 세퍼레이터를 복수로 분할하고, 그 사이에 수지제 봉지체를 배치시킨 후에 세퍼레이터를 접착시키는 방법을 예시하였다. 이들 대신에, 수지제 봉지체를 함유하는 재료를 세퍼레이터 표면에 도포 후, 상기 재료를 건조시킴으로써, 수지제 봉지체를 세퍼레이터에 담지, 접착시켜도 된다. 이 양태에서는, 수지제 봉지체는, 주로 세퍼레이터의 표면부에 담지, 접착되어 있다. 또, 수지제 봉지체를 함유하는 재료에는, 세퍼레이터 표면에 대한 도공성 등을 향상시키기 위해서, 필요에 따라, 바인더, 유기 용제 등의 분산매 등을 첨가해도 된다. 수지제 봉지체를 함유하는 재료가, 바인더, 유기 용제 등의 분산매 등을 포함함으로써, 페이스트상으로 되므로, 수지제 봉지체를 함유하는 재료가 우수한 도공성을 부여할 수 있다.
바인더로는, 예를 들어, 아크릴계 폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 에틸렌테트라플루오로에틸렌 코폴리머 (ETFE), 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머 (ECTFE), 퍼플루오로알콕시알칸 (PFA), 퍼플루오로에틸렌프로펜 코폴리머 (FEP) 등을 들 수 있다. 또, 분산매로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 이소부틸알코올, 디에틸렌글리콜 등의 알코올계 화합물, N-메틸피롤리돈 등의 유기 용제를 들 수 있다.
또, 정극과 부극의 사이에 수지제 봉지체를 배치하기 위해서, 상기 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 전해액 구성 성분이 봉입된 수지제 봉지체를 세퍼레이터에 담지시키고, 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 수지제 봉지체가 정극 또는 부극과 세퍼레이터의 사이에 협지되어 있었다. 이 대신에, 정극 표면 중, 부극에 대향한 표면에, 수지제 봉지체를 함유하는 재료를 도포 후, 상기 재료를 건조시킴으로써, 부극에 대향한 정극 표면에 수지제 봉지체를 담지, 접착시켜도 된다. 수지제 봉지체가 부극에 대향한 정극 표면에 담지, 접착됨으로써, 정극과 부극의 사이에 수지제 봉지체가 배치된다. 보다 구체적으로는, 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터가 형성되어 있는 경우, 정극과 세퍼레이터의 사이에 수지제 봉지체가 배치된다
또, 수지제 봉지체를 함유하는 재료에는, 정극 표면에 대한 도공성 등을 향상시키기 위해서, 필요에 따라, 바인더, 유기 용제 등의 분산매 등을 첨가해도 된다. 바인더로는, 예를 들어, 아크릴계 폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 에틸렌테트라플루오로에틸렌 코폴리머 (ETFE), 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머 (ECTFE), 퍼플루오로알콕시알칸 (PFA), 퍼플루오로에틸렌프로펜 코폴리머 (FEP) 등을 들 수 있다. 또, 분산매로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 이소부틸알코올, 디에틸렌글리콜 등의 알코올계 화합물, N-메틸피롤리돈 등의 유기 용제를 들 수 있다.
또, 제 1 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는 수지제 봉지체는 수용성 수지로 형성되고, 제 2 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는 수지제 봉지체는 유용성 수지로 형성되어 있었지만, 이 대신에, 1 개의 금속 공기 전지에 있어서, 수용성 수지로 형성된 수지제 봉지체와 유용성 수지로 형성된 수지제 봉지체를 병용해도 된다. 수용성 수지의 수지제 봉지체와 유용성 수지의 수지제 봉지체를 병용함으로써, 1 개의 액 검지 센서로, 물의 검지와 기름의 검지에 대응할 수 있다. 또, 제 1 ∼ 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터가 설치되어 있었지만, 정극과 부극이 접촉함으로써 단락을 방지할 수 있으면, 세퍼레이터를 설치하지 않아도 되고, 또, 정극과 부극을 소정 간격 띄우고 지지하는 지지 부재라면, 세퍼레이터가 아니어도 된다.
또, 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 일방의 전극 (정극) 과 세퍼레이터의 사이에 수지제 봉지체가 협지되어 있었지만, 이 대신에, 정극과 세퍼레이터의 사이 및 부극과 세퍼레이터의 사이에, 각각, 수지제 봉지체가 협지되어 있어도 된다. 또, 제 3 실시형태에 관련된 액 검지 센서에서는, 일방의 전극과 세퍼레이터의 사이에 수지제 봉지체가 1 개 협지되어 있었지만, 이 대신에, 일방의 전극과 세퍼레이터의 사이에 복수의 수지제 봉지체가 협지되어 있어도 된다.
또, 상기 액 검지 센서의 사용 방법 예에서는, 알림부는, 수신부에 대한 송신 기능을 갖는 송신부였지만, 이 대신에, 금속 공기 전지의 전력을 수전하여 액 검지를 사람에게 알리는 액 검지 표시부여도 된다. 액 검지 표시부의 표시 수단으로는, 예를 들어, 경고등의 점등, 경고음의 발출 등을 들 수 있다.
본 발명의 액 검지 센서는, 범용성을 갖고, 장기간 설치해도 전력원인 금속 공기 전지의 열화를 방지할 수 있고, 또, 전력원인 금속 공기 전지가 우수한 발전 성능을 발휘할 수 있으므로, 건조물의 누수나 빗물 누수 검지, 각종 설비, 공장 등의 누수나 기름 누출 검지, 도로나 지하 시설 등의 침수 검지, 하천이나 호수와 늪 등의 수위 레벨을 검지하는 것에 의한 위험 수위 도달 검지, 의료 현장에 있어서의 누혈이나 약액 누출 검지, 개호 현장에 있어서의 배뇨 검지 등, 광범위한 액 검지의 분야에서 이용 가능하다.
1, 2, 3 : 액 검지 센서
10 : 금속 공기 전지
11 : 정극
12 : 부극
13 : 세퍼레이터
20, 30, 40 : 전해액 구성 성분
21, 31, 41 : 수지제 봉지체
100 : 알림부

Claims (13)

  1. 정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극의 사이에 위치하는, 전해액 구성 성분을 갖는 금속 공기 전지를 구비하고,
    상기 전해액 구성 성분이, 수지제 봉지체의 내부에 봉입되고, 상기 수지제 봉지체의 수지가, 검지 대상의 액체에 대한 용해성 또는 분산성을 갖는 액 검지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지제 봉지체의 수지가, 수용성 수지 또는 유용성 수지인 액 검지 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 1 개 또는 복수인 액 검지 센서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정극과 상기 부극의 사이에, 또한, 공극을 갖고, 상기 정극과 상기 부극을 지지하는 지지 부재를 구비하는 액 검지 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 지지 부재에 담지되어 있는 액 검지 센서.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 정극과 상기 부극의 사이에 배치되어 있는 액 검지 센서.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전해액 구성 성분이 봉입되어 있는 상기 수지제 봉지체가, 상기 지지 부재와 상기 정극의 사이 및/또는 상기 지지 부재와 상기 부극의 사이에 배치되어 있는 액 검지 센서.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 구성 성분이, 물, 알칼리 금속염 또는 알칼리 금속염의 수용액을 포함하는 액 검지 센서.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극의 활물질이, 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 리튬 (Li), 칼슘 (Ca) 및 아연 (Zn) 으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속을 포함하는 액 검지 센서.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 공기 전지의 전력을 수전하여 액 검지를 알리는 알림부를 갖는 액 검지 센서.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 공기 전지의 검지 신호를, 수신부로 무선 송신이 가능한 알림부를 갖는 액 검지 센서.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    물 검지 센서인 액 검지 센서.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기름 검지 센서인 액 검지 센서.
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