(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を感知するための水感知センサであって、
電池ケースと、
前記電池ケースに収納され、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池と、
前記電池ケースに収納され、前記水電池から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信可能な発信機と、
を備え、
前記水電池は、
第一端子を有する板状の第一金属で構成された、表裏の２つの主面を有する第一電極と、
前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、
前記第一電極と第二電極との間に介在され空隙を形成している絶縁部材と
を備えてなる水感知センサ。
【請求項２】
水を感知するための水感知センサであって、
水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池と、
前記水電池と接続されるハーネスと、
前記水電池から離間された場所に設置され、前記水電池から前記ハーネスを介して電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信可能な発信機と、
を備え、
前記水電池は、
第一端子を有する板状の第一金属で構成された第一電極と、
前記第一電極の、前記第一端子を除く主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、
前記第一電極と第二電極との間に介在され、空隙を形成している絶縁部材と
を備えてなる水感知センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水感知センサであって、
前記第二電極で前記第一電極の主面を覆った状態で、前記第一端子と第二端子とが、同一平面状に離間されてなる水感知センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の水感知センサであって、
前記第二電極が、網状に形成されてなる水感知センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水感知センサであって、
前記絶縁部材は、前記第一電極の主面を覆ってなる水感知センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の水感知センサであって、
前記絶縁部材は、網状である水感知センサ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水感知センサであって、
前記絶縁部材は、前記第一電極の主面の両側にそれぞれ凸部を形成しており、
前記凸部同士の間に空間を形成してなる水感知センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の水感知センサであって、
前記絶縁部材は、絶縁性の樹脂製である水感知センサ。
【請求項９】
請求項１に記載の水感知センサであって、
前記電池ケースは、底部を開放した中空の柱状であり、
前記水電池は、前記電池ケースの底部側に配置され、
前記発信機は、前記電池ケースの上面側に配置され、
前記水電池の第一端子及び第二端子は、前記水電池と、前記発信機との間に配置される水感知センサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の水感知センサであって、
前記電池ケースは、
柱状の側面の底部側に、前記電池ケース内部の前記水電池を配置した収納空間と連通させる第一穴部を開口させ、
前記第一穴部よりも上方であって、該第一穴部と、前記電池ケース内部で前記第一端子及び第二端子が配置された位置との間に、第二穴部を開口させてなる水感知センサ。
【請求項１１】
請求項２に記載の水感知センサであって、さらに、
前記水電池を収納する、外形を板状とする中空の電池ケースを備え、
前記電池ケースは、設置する面を開放させた開放面としており、
前記水電池は、前記第一端子及び第二端子が、前記開放面の反対側に位置するように前記電池ケースに収納されてなる水感知センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水感知センサであって、さらに、
前記電池ケースは、その表面において前記第一端子及び第二端子が配置された位置と対応する位置よりも下方に穴部を開口してなる水感知センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水感知センサであって、さらに、
前記穴部は、前記電池ケースの正面視において前記水電池と重ならない位置に開口されてなる水感知センサ。
【請求項１４】
水を感知する水感知センサに用いられる、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池であって、
第一端子を有する板状の第一金属で構成された、表裏の２つの主面を有する第一電極と、
前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、
前記第一電極と第二電極との間に介在され、空隙を形成している絶縁部材と
を備える水電池。
【請求項１５】
冠水の発生を検知する冠水検知方法であって、
第一端子を有する板状で、表裏の２つの主面を有する第一電極と、第二端子を有し、前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆う第二電極と、前記第一電極と第二電極との間に介在されて、該第一電極と第二電極の間に空隙を形成する絶縁部材とを備える水電池と、前記水電池から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信する発信機とを備える水感知センサを所望の設置場所に設置する工程と、
所定の領域で冠水が発生し、前記水感知センサが浸水された際、該浸水により前記水感知センサ内に侵入した水と反応することで前記水電池が起電力を発生させる工程と、
前記水電池の起電力を、該水電池と接続されたキャパシタに蓄電し、該キャパシタに蓄電された電力でもって発信機を駆動させる工程と、
前記発信機が、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信する工程と、
を含む冠水検知方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の冠水検知方法であって、
前記水感知センサを設置する工程が、底部を開放した電池ケースに収納された前記水電池が表出する面を、設置場所の設置面から離間させるように取り付ける工程である冠水検知方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の冠水検知方法であって、
前記水感知センサを設置する工程が、複数の水電池を準備し、それぞれ異なる高さに設置する工程を含み、
前記水検知信号を外部に発信する工程が、前記複数の水電池のいずれで冠水が検知されたかを前記発信機で判別して出力する工程を含む冠水検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水感知センサ及びこれに用いる水電池並びに冠水検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の異常気象等に起因すると思われる集中豪雨やゲリラ豪雨といった大雨では、河川の氾濫等による洪水により、広い範囲で冠水する被害が相次いでいる。また、短時間の局地的大雨により、雨量が一時的に河川の氾濫危険水位を超え、一過性の洪水となって被害が生じる場合も少なくない。このような場合、大雨や洪水の注意報や警報が発表されない段階で突発的な増水となって、水が河川から溢れ出し、低い土地や道路が至る所で冠水してしまうことがある。その結果、近隣の住民は急な状況変化に対応できずに様々な被害が引き起こされる。特に近年では、今まで冠水等が発生していなかった地域でも、突発的に大洪水が発生し、甚大な被害が引き起こされる場合も少なくない。このような背景から、豪雨時の浸水情報をリアルタイムで監視し、浸水情報を素早く正確に伝達する必要性が高くなってきている。
【０００３】
このような豪雨時の浸水の状況を把握する一例として、水位の上昇を検知し危険性を報知する水位計が提案されている（特許文献１）。特許文献１の水位計は、電源装置として図１３に示す水電池９０を使用している。そして、水電池９０に水が浸入すると起電力を生じ、水電池の電力によりマイクロコントローラが起動され、水位計の各種情報を収集し、通信網によりセンターに送信されるよう構成される。
【０００４】
図１３に示す水電池９０は、外筒体９１の内側にマグネシウム等により構成された負極集電体９２と、電池の中央に塩化銀あるいは活性炭により構成された正極集電体９３を有している。負極集電体９２と正極集電体９３の間の空間の上部には絶縁体９４が、下部には粉末充填体９５が、それぞれ外筒体９１に収納されている。また水電池９０の底面側には、底板９６が設けられ、この底板９６に外水が浸入するための複数の浸水穴９７が形成されている。この水電池を用いた水位計を、冠水を検知したい場所に設置することで、水位計が浸水すると水電池の起電力で外部に信号を発し、水が引くと信号の発信を停止するように動作させて、冠水の有無や水位を監視することが可能となる。
【０００５】
一方で水電池は広く市販されており、例えば、ナカバヤシ株式会社が販売している水電池ＮＯＰＯＰＯ（非特許文献１）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１２４１６３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ナカバヤシ株式会社のホームページ<https://nakabayashi.co.jp/product/detail/40824>
【０００８】
しかしながら、従来の水電池は、一旦浸水すると、内部が完全に乾くのに時間がかかってしまうという問題があった。水電池は、水に反応して起電力を生じるという性質上、水が残っていると電流供給が継続される。このような水電池を冠水時の水位を検出する水位計等に使用すると、冠水時の水が引いて、本来ならば水検知信号の発信を停止しなければならないにもかかわらず、電池内部に留まる水と電極が反応して電流供給が継続し続け、あるいは断続的に水を感知した等の情報を誤発信してしまうことがあった。このため、冠水の検出、特に水位が引いたタイミングの検出には不適であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、水感知センサに使用される水電池が浸水した後、水位が下降した際に迅速に検出を停止可能とし、また、水感知センサが浸水時に発信回路を起動させるのに必要な容量の電力を安定的に得ることを可能とする水感知センサ及びこれに用いる水電池並びに冠水検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の側面に係る水感知センサによれば、水を感知するための水感知センサであって、電池ケースと、前記電池ケースに収納され、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池と、前記電池ケースに収納され、前記水電池から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信可能な発信機とを備え、前記水電池は、第一端子を有する板状の第一金属で構成された、表裏の２つの主面を有する第一電極と、前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、前記第一電極と第二電極との間に介在され空隙を形成している絶縁部材とを備えることができる。上記構成により、第一電極と第二電極を絶縁する絶縁部材に空隙を形成したことで、近接して配置される第一電極と第二電極との間の通気性を高め、乾燥させやすくできる。この結果、水が引いた場合には乾燥を促進して起電力を抑え、発信機の発信動作を停止させることが可能となり、冠水から回復した状態の検出をより正確に行えるようにできる。
【００１１】
また、第２の側面に係る水感知センサによれば、水を感知するための水感知センサであって、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池と、前記水電池と接続されるハーネスと、前記水電池から離間された場所に設置され、前記水電池から前記ハーネスを介して電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信可能な発信機とを備え、前記水電池は、第一端子を有する板状の第一金属で構成された第一電極と、前記第一電極の、前記第一端子を除く主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、前記第一電極と第二電極との間に介在され、空隙を形成している絶縁部材とを備えることができる。上記構成により、水電池と発信機とを別部材とすることで、発信機を異なる場所に設置可能となり、水感知センサの設置の自由度が高められる。
【００１２】
さらに、第３の側面に係る水感知センサによれば、上記構成に加えて、前記第二電極で前記第一電極の主面を覆った状態で、前記第一端子と第二端子とを、同一平面状に離間することができる。
【００１３】
さらにまた、第４の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記第二電極が、網状に形成することができる。上記構成により、第二電極を網状として所定パターンの空隙を多数形成でき、第二電極の通気性を向上させ、水電池を乾きやすくできる。これにより、冠水時の水が引いたにもかかわらず、電池ケースの内部に留まった水で水電池が起電力を生じ、発信機が水感知信号を誤発信してしまう虞を低減することができる。
【００１４】
さらにまた、第５の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記絶縁部材は、前記第一電極の主面を覆うことができる。上記構成により、絶縁部材が空隙を形成しながらも、第一電極と第二電極との絶縁を図ることが可能となる。
【００１５】
さらにまた、第６の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記絶縁部材を、網状とすることができる。上記構成により、絶縁部材を網状として所定パターンの空隙を多数形成でき、第一電極と第二電極の間の通気性を向上させ、水電池を乾きやすくできる。これにより、冠水時の水が引いたにもかかわらず、電池ケースの内部に留まった水で水電池が起電力を生じ、発信機が水感知信号を誤発信してしまう虞を低減することができる。
【００１６】
さらにまた、第７の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記絶縁部材は、前記第一電極の主面の両側にそれぞれ凸部を形成しており、前記凸部同士の間に空間を形成することができる。上記構成により、凸部を設けた箇所以外を中空とできるため、空間を広く形成でき、通気性を向上させて水が引いた場合の乾燥を促進することができる。
【００１７】
さらにまた、第８の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記絶縁部材は、絶縁性の樹脂製とすることができる。上記構成において、樹脂製の絶縁部材は紙や不織布と比べて速乾性に優れているため、冠水時の水が引いたにもかかわらず電池ケースの内部に留まった水で水電池が起電力を生じ、発信機が水感知信号を誤発信する虞を低減することができる。
【００１８】
さらにまた、第９の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記電池ケースは、底部を開放した中空の柱状であり、前記水電池は、前記電池ケースの底部側に配置され、前記発信機は、前記電池ケースの上面側に配置され、前記水電池の第一端子及び第二端子は、前記水電池と、前記発信機との間に配置することができる。上記構成により、電池ケースの冠水され易い底部側に水電池を配置することで、冠水の検出を可能としつつ、発信機を冠水され難い上部に配置して、安全性が高められる。加えて、外部を柱状としたことで、設置場所の電柱等に括り付けて取り付ける等、設置を容易とできる。
【００１９】
さらにまた、第１０の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記電池ケースは、柱状の側面の底部側に、前記電池ケース内部の前記水電池を配置した収納空間と連通させる第一穴部を開口させ、前記第一穴部よりも上方であって、該第一穴部と、前記電池ケース内部で前記第一端子及び第二端子が配置された位置との間に、第二穴部を開口させることができる。上記構成により、第二穴部を空気穴として、電池ケース内部に存在する空気で空気層が形成して第一電極や第二電極の浸水を回避し、安定的に起電力を発生させることが可能となる。
【００２０】
さらにまた、第１１の側面に係る水感知センサが、上記何れかの構成に加えて、さらに、前記水電池を収納する、外形を板状とする中空の電池ケースを備え、前記電池ケースは、設置する面を開放させた開放面としており、前記水電池は、前記第一端子及び第二端子を、前記開放面の反対側に位置するように前記電池ケースに収納することができる。上記構成において、発信機を電池ケース内に収納しないため、電池ケースの形状を、水電池を収納するためのコンパクトな板状とすることができる。電池ケースが板状であると、水感知センサを設置する場所に電柱等がなくても、例えば、壁などの平面に容易に取り付けることができる。また、板状であるため、突出量も少なく、狭い場所にも設置しやすい。このように、水電池の設置の自由度を向上させることが可能となる。
【００２１】
さらにまた、第１２の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記電池ケースは、その表面において前記第一端子及び第二端子が配置された位置と対応する位置よりも下方に穴部を開口することができる。
【００２２】
さらにまた、第１３の側面に係る水感知センサによれば、上記何れかの構成に加えて、前記穴部は、前記電池ケースの正面視において前記水電池と重ならない位置に開口することができる。上記構成により、冠水等が発生しない通常の降雨時に、雨が穴部を介して水電池に当たって起電力が発生し、水感知信号が誤発信される虞を低減することが可能となる。
【００２３】
本発明の第１４の側面に係る水電池によれば、水を感知する水感知センサに用いられる、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池であって、第一端子を有する板状の第一金属で構成された、表裏の２つの主面を有する第一電極と、前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆った状態で、前記第一端子と対向する第二端子を有する、前記第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極と、前記第一電極と第二電極との間に介在され、空隙を形成している絶縁部材とを備えることができる。
【００２４】
さらにまた、第１５の側面に係る冠水検知方法によれば、冠水の発生を検知する冠水検知方法であって、第一端子を有する板状で、表裏の２つの主面を有する第一電極と、第二端子を有し、前記第一電極の、前記第一端子を除く前記２つの主面を覆う第二電極と、前記第一電極と第二電極との間に介在されて、該第一電極と第二電極の間に空隙を形成する絶縁部材とを備える水電池と、前記水電池から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信する発信機とを備える水感知センサを所望の設置場所に設置する工程と、所定の領域で冠水が発生し、前記水感知センサが浸水された際、該浸水により前記水感知センサ内に侵入した水と反応することで前記水電池が起電力を発生させる工程と、前記水電池の起電力を、該水電池と接続されたキャパシタに蓄電し、該キャパシタに蓄電された電力でもって発信機を駆動させる工程と、前記発信機が、水を感知したことを示す水感知信号を外部に発信する工程とを含むことができる。これにより、水電池の起電力が周囲温度などによって変動する不安定なものであって発信機の安定駆動が容易でないところ、一旦キャパシタに蓄電させ、このキャパシタの放電によって発信機を駆動させるように工夫したことで、水電池の起電力が不安定であっても、水感知信号の安定的な出力を可能とできる。
【００２５】
さらにまた、第１６の側面に係る冠水検知方法によれば、上記構成に加えて、前記水感知センサを設置する工程が、底部を開放した電池ケースに収納された前記水電池が表出する面を、設置場所の設置面から離間させるように取り付けることができる。これにより、電池ケースの底部側で水の流れが発生し、同じ水が電池内部に留まり続けることを抑制することができる。その結果、水溶液の飽和による電流量の低下の虞が低減できる。
【００２６】
さらにまた、第１７の側面に係る冠水検知方法によれば、上記何れかの構成に加えて、前記水感知センサを設置する工程が、複数の水電池を準備し、それぞれ異なる高さに設置する工程を含み、前記水検知信号を外部に発信する工程が、前記複数の水電池のいずれで冠水が検知されたかを前記発信機で判別して出力する工程を含むことができる。これにより、異なる高さに設置した水電池の冠水の有無を判別することで、どの高さで冠水が生じたか、すなわち水位の変化を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態１に係る水感知センサを斜め下方から見た透過斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る水電池の正面図である。
【図３】図３Ａは図２の水電池の第一電極の一例を示す正面図、図３Ｂは絶縁部材の一例を示す正面図、図３Ｃは、第二電極の一例を示す正面図である。
【図４】図３Ｂの絶縁部材を図３Ａの第一電極に巻き付ける手順を示す斜視図である。
【図５】図４の絶縁部材を巻き付けた第一電極に図３Ｃの第二電極を巻き付ける手順を示す斜視図である。
【図６】実施形態１に係る絶縁部材の変形例を示す斜視図である。
【図７】図１の発信機を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。
【図８】連結された水電池や制御部等を電池ケースに収納する手順を示す斜視図である。
【図９】水電池と制御部を連結する態様を示す斜視図である。
【図１０】水感知センサを収納した外装ケースを示す図である。
【図１１】実施形態２に係る水感知センサを示す斜視図である。
【図１２】図１１の水感知センサの電池ケースを示す斜視図である。
【図１３】従来の水電池を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
［実施形態１］
（水感知センサ１００）
【００２９】
本発明の実施形態１に係る水感知センサ１００を、図１の斜め下方から見た透過斜視図に示す。この図に示す水感知センサ１００は、河川沿い、道路沿い、水路や樋門近辺等、大雨による増水等を感知しようとする場所に設置し、冠水が発生した際に水を感知したことを発信するための装置である。また、開放された場所だけでなく、例えば下水道内やマンホール、道路側溝内などのある程度閉じられた空間でも使用することができる。なお本明細書において、水感知センサ１００を設置して冠水の発生を検知する領域を、所定の領域と呼ぶ。
【００３０】
図１に示すように、水感知センサ１００は、電池ケース１０と、電池ケース１０に収納された水電池２０及び発信機３０とを備える。この水感知センサ１００は、電池ケース１０の底部１３を開口部分とし、底部１３側を設置場所の設置面と対向するように設置する。水感知センサ１００は、１つの設置場所に１個のみ取り付けてもよいし、上下方向に複数個並べて取り付けてもよい。複数個の水感知センサ１００を上下方向に複数個配置し、各水感知センサで個別に水感知可能とすることで、異なる高さの冠水を検知して、水位がどの高さにあるのかを把握することが可能となる。ここでは水感知センサ１００の概要を説明し、各部材の詳細は後述することとする。
【００３１】
水電池２０の正面図を図２に、各部材の正面図を図３Ａ〜図３Ｃに、それぞれ示す。これらの図に示す水電池２０は、板状の第一電極２１と、第一電極２１を覆う第二電極２２と、第一電極２１と第二電極２２との間に介在されて、第一電極２１と第二電極２２の間に空隙２４を形成する絶縁部材２３とを備える。図１に示す発信機３０は、この水電池２０から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号ＳＧを外部に発信する。
【００３２】
この水感知センサ１００により、所定の領域で冠水が発生した場合、水感知センサ１００が浸水し、浸水により水感知センサ１００内に侵入した水と反応することで水電池２０が起電力を生じ、この起電力が発信機３０に供給されて駆動される。そして発信機３０が、水を感知したことを示す水感知信号ＳＧを外部に発信するように構成している。水電池２０が浸水し、濡れた状態にある場合、水電池２０の起電力発生が継続して水感知信号ＳＧは発信され続け、一方で水が引いて水電池２０が乾くと、起電力が低下又は停止して発信機３０への電力供給が止まり、水感知信号ＳＧが発信されなくなるように構成している。
【００３３】
第一電極２１と第二電極２２とは、絶縁部材２３で絶縁されつつも、起電力を高めるため近接して配置される。このため第一電極２１と第二電極２２が密着された状態に近づくよう、絶縁部材２３は薄型に形成される。ここで、冠水した水が引いたにもかかわらず、電池ケース内部や水電池の乾きが悪いと、電池ケース内部に留まる水や水分により水電池２０の起電力発生が継続し、発信機３０に電力を供給し続け、本来であれば冠水が止み水感知信号ＳＧを発信してはいけないにも拘わらず、水感知信号ＳＧを誤発信してしまう虞がある。そこで実施形態１の水感知センサ１００のように、絶縁部材２３により第一電極２１と第二電極２２との間で空隙２４を形成するようにすることで、第一電極と第二電極との間の通気性が向上し、水が引いた際に水電池２０を乾燥させやすくできる。この結果、水が引いた場合には乾燥を促進して起電力の発生を抑え、発信機３０の発信動作を停止させることが可能となり、冠水から回復した状態の検出をより迅速に行うことができる。
（第一電極２１）
【００３４】
図２に示すように水電池２０は、第一電極２１と、第二電極２２と、絶縁部材２３とを備える。図３Ａ〜図３Ｃは水電池２０の各部材の一例を示す正面図である。図３Ａに示すように、第一電極２１は、正面視で概ね矩形状の板状に形成され、上部に第一端子２１ａを突出させている。この第一端子２１ａは、矩形状の第一電極２１の長手方向における一端部から突出するように、第一電極２１と一体に形成されている。この第一電極２１は、第一金属、例えばマグネシウムで構成され、負極として機能する。ただ、実施形態１の第一電極２１は、電池ケース１０に収納できる形状であれば任意の形状でよく、正面視で矩形以外の多角形状や楕円状としてもよい。また、板状でなく柱状とする等、上記形状に限定されない。さらに、第一金属もマグネシウムに限定されず、アルミニウム、マンガン、亜鉛等も使用し得る。
（第二電極２２）
【００３５】
図３Ｃの第二電極２２は、概ね矩形状の網状で、主面２２ｂの上部に第二端子２２ａを突出させている。この第二端子２２ａは、矩形状の第二電極２２の主面２２ｂの長手方向の端部の側面から突出するように、第二電極２２と一体に形成している。また後述する通り、第二電極２２の主面２２ｂで、第一電極２１の第一端子２１ａを除く主面２１ｂを覆うようにしている。この第二電極２２は、第二金属、例えば銅で構成され、正極として機能する。また、第二電極２２を網状とすることで通気性を向上させ、水電池２０の速乾性の向上を図っている。ただ、実施形態１の第二電極２２は、第一端子の外周をある程度覆うことができれば、上記形状に限定されない。例えば、角部を面取するなどして丸みのある形状等としてもよい。さらに、第二金属も銅に限定されず、銀、金、白金等も使用し得る。
【００３６】
さらに、上記の例では第一端子２１ａを第一電極２１と一体に、第二端子２２ａを第二電極２２と一体に、それぞれ形成しているが、実施形態１の端子はこのような態様に限定されない。例えば、第一端子と第二端子を別部材とし、第一電極と第二電極の本体にそれぞれ溶接等で固定して形成することもできる。この際、第一端子及び第二端子は、第一電極及び第二電極とそれぞれ同じ材料でも、異なる材料でも作製することもできる。例えば、別部材の第一端子及び第二端子を銅片で作製し、第一電極本体及び第二電極本体にそれぞれハンダ付けしてもよい。
（絶縁部材２３）
【００３７】
図３Ｂの絶縁部材２３は、第一電極２１の主面を覆うことができれば任意の形状とできる。実施形態１では概ね矩形状の網状としている。網状の絶縁部材２３は、網目を空隙２４として、多数形成しているため通気性が高く、水に濡れても乾きやすい。この網状の絶縁部材２３を、第一電極２１の外周に巻き付けることにより、絶縁部材２３を第一電極２１と、第二電極２２との間に介在させ、第一電極２１と第二電極２２の間に多数の空隙２４を均一に形成することができる。また絶縁部材２３は、第一電極２１と第二電極２２が絶縁できれば任意の材料を使用し得る。実施形態１では、ポリエステル等の樹脂を使用している。このような、樹脂製の網状の部材として、例えば市販の網戸を流用することも可能である。網戸は安価で入手しやすい工業製品のため、量産に適し、製造コストも低減できる。ただ、実施形態１の絶縁部材は、樹脂製の網状の部材に限定されないことは言うまでもない。例えば、表面に溝状の加工を施して空隙として機能するものを形成した布状のものや不織布、スポンジ状の発泡体等も使用し得る。
【００３８】
このような空隙を設けた絶縁部材２３は、速乾性に優れており、第一電極２１と第二電極２２との間の通気性を向上することができる。これにより、冠水時の水が引いたにもかかわらず水電池２０の内部に留まった水で水電池２０が起電力を生じ、発信機３０が水感知信号ＳＧを誤発信する虞を低減することができる。
【００３９】
従来の水電池では、絶縁性を高める観点から絶縁部材に密な素材を選択することが多かった。しかしながら、密な絶縁部材は一旦濡れると乾燥し難い。特に、従来の水電池では起電力を継続させるためにも、濡れた状態を長く保つことで起電力発生をできるだけ長時間維持させるという思想であった。仮に、絶縁部材２３を乾きにくい材料で作製すると、冠水時の水が引いても、絶縁部材２３が乾くのに長時間、例えば数日かかってしまう場合がある。また、水電池２０は水温により電池の電流量が大きく変化する特性があり、水温が高い場合は発電量が増加し、低い場合は発電量が減少する。例えば昼間に冠水して水感知信号ＳＧを発信し、夜になって水が引く場合がある。この場合、夜間に絶縁部材２３が完全に乾かず半乾き状態であっても、夜間の気温の低下に伴って水温が低下すると、起電力が低下し、発信機３０への電力供給が不十分となって、水感知信号ＳＧの発信が停止される。ただ、電池内部の半乾き状態が翌日の昼まで続くと、気温の上昇に伴って水温が上がり、水電池内に留まる少量の水分で水電池２０の発電量が増加する結果、冠水時に感知した水が引いているにもかかわらず、電力が供給されて発信機３０が水感知信号ＳＧを再度発信してしまう虞がある。このような事態に対しても、実施形態１のような乾きやすい絶縁部材２３を使用することにより、水が引いた場合は電池ケース１０の内部を速やかに乾かし、翌日の昼間に持ち越さないようにして水感知信号ＳＧの誤発信の回避を図っている。
（水電池２０）
【００４０】
上記第一電極２１、第二電極２２、絶縁部材２３から構成される水電池２０は、水等の液体と化学反応して起電力を発生する素子である。水電池２０は、第一電極２１及び第二電極２２に使用される金属の酸化作用を利用して電力を得るような構成とすることができる。また水電池２０は単数とするのみならず、複数本を並列に接続して用いてもよい。
【００４１】
ここで、水電池２０を作製する手順を説明する。まず、図３Ａの第一電極２１の外周を覆うように、図３Ｂの絶縁部材２３を、図４に示すように巻き付ける。さらにこの上に、図３Ｃに示す第二電極２２を、仮想線ＩＬで折り曲げて図５に示すように巻き付ける。具体的には、絶縁部材２３を巻き付けた第一電極２１の一端部を、第二電極２２の折り曲げた部分に挿入すると共に、第二電極２２を絶縁部材２３に巻き付ける。この際、第二電極２２は、絶縁部材２３の外周を全て覆ってもよいし、ある程度覆いながら、第二電極２２の端部同士が多少離間していてもよい。これにより、図２に示すような水電池２０を作製することができる。このようにして作製された水電池２０は、第一端子２１ａと第二端子２２ａとが、同一平面状に離間されるようにしている。これにより、配線作業を容易に行える利点が得られる。
【００４２】
このようにして得られた水電池２０は、第一電極２１の外周を２つの網状の部材で取り囲むような構成としている。このように網状の絶縁部材２３に、さらに網状の第二電極２２を重ねることにより、通気性をさらに向上させ、水電池２０の速乾性のさらなる向上を図っている。
【００４３】
また、絶縁部材２３を第一電極２１に巻き付ける際、絶縁部材２３を強く引っ張りながら、第一電極２１に巻き付けるのが好ましい。絶縁部材２３と、第一電極２１とを極力、密着させるためである。同様に、第二電極２２を絶縁部材２３に巻き付ける際、第二電極２２を強く引っ張りながら、絶縁部材に密着させるように巻き付けるのが好ましい。電極同士を近付けて起電力を増すためである。そして、絶縁部材２３を介した第一電極２１と第二電極２２との離間距離は、電池の性能が確保できる任意の長さとすることができる。実施形態１では、一例として、１ｍｍ以下としている。ただ、第一電極２１と第二電極２２との離間距離は、１ｍｍ以下に限定されず、１ｍｍ以上とすることもできる。
【００４４】
上述の例では、電池ケース１０の内部の素早く乾かすために、第一電極２１と第二電極２２との間に空隙２４を形成し、通気性を向上させることを図っている。一般に、通気性を向上しようとすると、第一電極２１と第二電極２２との間隔を広く取るのが通常である。ただ、第一電極２１と第二電極２２との間隔を広くすると、電池内部の抵抗の増加に起因して電圧や電流が低下し、電池としての性能が悪化してしまう虞がある。そこで、空隙２４を多数形成している絶縁部材２３を第一電極２１と第二電極２２との間に介在させて通気性を向上させている。また、第一電極２１と第二電極２２との距離を、近付けて、第一電極２１と第二電極２２との間隔が広くなり過ぎることを抑制している。
【００４５】
このように、空隙２４を形成する絶縁部材２３で電池内部の速乾性の向上を図る一方、絶縁部材２３や、第二電極２２の巻き付け具合により、第一電極２１と第二電極２２との間隔を調整し、電池の性能の確保を図っている。
【００４６】
また、第一電極２１と第二電極２２との間隔を絶縁部材２３や、第二電極２２の巻き付け具合により調整できるため、水電池２０の量産の際、それぞれの水電池２０における第一電極２１と第二電極２２とを同程度の間隔で離間して製造することが容易となる。その結果、水電池２０を量産しても、得られる製品の性能のバラツキを抑えることが可能である。
［変形例］
【００４７】
上述の例では、空隙を有する絶縁部材２３として網状の部材を使用する例について説明した。ただ、本実施形態の絶縁部材は上記態様に限定されない。例えば、図６は、絶縁部材の変形例の一態様を示している。この図に示すように、絶縁部材２３Ｂは第一電極２１の主面２１ｂの両側、及び上側にそれぞれ形成された凸部２３Ｂａにより構成されている。また、主面２１ｂ側には、凸部２３Ｂａに囲まれた空間２４Ｂを空隙として形成している。このような絶縁部材２３Ｂを設けることにより、第二電極２２が絶縁部材２３Ｂを介して第一電極２１の主面を覆う際、凸部２３Ｂａにより、第一電極２１と第二電極２２との接触を避け、絶縁性を確保できる。また、凸部２３Ｂａにより形成された空間２４Ｂにより、第一電極２１と第二電極２２との間の通気性を向上させることができ、電池ケース内部の速乾性を確保することが可能である。特に、この態様の絶縁部材２３Ｂによれば、凸部２３Ｂａを設けた箇所以外は中空とできるため、網状の絶縁部材よりもさらに通気性を向上させて水が引いた場合の乾燥を促進することができる。
【００４８】
このような絶縁部材２３Ｂは、凸部２３Ｂａにより、第一電極２１と第二電極２２との接触を避けつつ、凸部２３Ｂａによって空間２４Ｂを形成できれば、上記態様に限定されない。例えば、構成の簡略化のため、上側に設けた凸部２３Ｂａを省略することもできる。また、凸部２３Ｂａは、樹脂、ガラス、木、紙、布等の任意の絶縁材で作製できる。さらに、図６に示すように、凸部２３Ｂａの材料に可撓性を有する樹脂、紙、布等の任意の絶縁材を使用し、第一電極２１の裏、表にある２つの主面２１ｂに、第一電極２１の一端部を介して跨ぐようにして、１つの部材で凸部２３Ｂａを形成してもよい。一方、別々の部材で２つの主面２１ｂのそれぞれに凸部２３Ｂａを形成してもよい。
（制御部５０）
【００４９】
制御部５０は、水電池２０から電力を受けて水感知信号ＳＧを外部に発信するための部材である。制御部５０は、水電池２０と連結し、水電池２０と共に電池ケース１０に収納するようにしている。図１の斜視図及び図７の回路図に示すように、制御部５０は、水を感知したこと示す水感知信号ＳＧを外部に発信する発信機３０と、水電池２０からの電力を昇圧する昇圧回路４０とを備える。発信機３０は、特に限定されないが、例えばＢＬＥ（Bluetooth Low Energy：商品又はサービス名）通信モジュールを使用できる。ＢＬＥ通信モジュールは極めて低い電力で通信が可能であるため、限られた起電力でも長時間の通信が可能となる。また昇圧回路４０は、水電池２０で得られた電圧を発信機３０を駆動可能な電圧まで昇圧するための回路である。このような昇圧回路４０には、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの既知の回路を適用できる。さらに制御部５０は、発信機３０の駆動を安定化させる蓄電装置として、後述するキャパシタ４１を備えている。
【００５０】
図７の水電池２０から供給された電力は、昇圧回路４１で昇圧され、発信機３０に供給される。この電力の供給を受けて、発信機３０は、外部に水感知信号ＳＧを発信するようにしている。
（発光体６０）
【００５１】
また、このような昇圧回路４０に発光体６０を接続し、水感知センサ１００が水を感知した際、発光体６０を光らせて、外部に水を感知したことを視認できるようにしてもよい。発光体６０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ（Ｏ−ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）などの半導体発光素子が好適に利用できる。特にＬＥＤは、安価で長寿命であり、耐衝撃性にも強く、好ましい。ただ、本実施形態の水感知センサ１００は、水感知信号ＳＧを外部に発信するのみで、発光体６０を省略してもよい。
（電池ケース１０）
【００５２】
電池ケース１０は、水電池２０、制御部５０、発光体６０等を収納するためのものである。電池ケース１０は、これらの部材を収納できれば任意の形状でよく、円柱状や多角柱状等の柱状、ブロック状等とし得る。実施形態１では、図８に示すように、高さが概ね１０ｃｍ〜５０ｃｍの中空の円筒状としている。また、円筒状の電池ケース１０の底部１３を開放している。底部１３は、一部が開放されていてもよいし、全部が開放されていてもよいが、実施形態１では底部１３の概ね全部を開放している。底部１３の概ね全部を開放することにより、電池ケース１０内部の通気性を高め、電池ケース１０の内部及び水電池２０を乾燥させやすくすることができる。さらに、電池ケース１０の側面１４には、後述する第一穴部１１と第二穴部１２とを形成している。そして、図８に示すように、連結された水電池２０と制御部５０を、水電池２０が電池ケース１０の底部側に、制御部５０等が上面側に配置されるように収納するようにしている。
【００５３】
電池ケース１０は、既存の材料で作製でき、例えば、プラスチック製とするのが好ましい。プラスチック製とすれば、水感知センサ１００を軽量で、取り扱い易くできる。また、プラスチックは耐食性に優れ、水に浸かっても錆びないため、長期間使用することができる。さらに、電池ケース１０の全体又は一部を透光性を有するプラスチック製とすれば、発光体６０が発光した際に外部からより視認しやすくなる。ただ、電池ケース１０はプラスチック製に限定されず、ガラス等、防水性、耐候性のある絶縁材で作製してもよい。
（連結部７０）
【００５４】
連結部７０は、電池ケース１０の内部を上面側と底部側に区画しつつ、水電池２０と制御部５０を連結する部材である。図９は水電池２０と制御部５０を連結しつつ、電池ケース１０の内部を区画する一態様を示している。図９に示す連結部７０は、連結穴７５、７５を形成した板状の区画板７１と、区画板７１の外周を囲む弾性体７２と、水電池２０と制御部５０を連結する一対の連結線７３、７３とを備える。さらに連結部７０は、水電池２０を挟んで支持する一対の支持片７４、７４を２箇所に設けている。一方で、水電池２０は、連結部７０と連結するための一対の連結片２５、２５を備える。
（区画板７１）
【００５５】
区画板７１は、電池ケース１０の内部を上面側と底部側に区画するためのものである。区画板７１は電池ケース１０の断面形状と概ね同一の板状とし、電池ケース１０の内径より若干小さい直径を有する大きさとしている。また、区画板７１の外周を弾性体７２で囲んで水密に封止している。弾性体７２としては、例えば、Ｏリング等を使用し得る。このように外周を弾性体７２で囲まれた区画板７１は、全体として直径が電池ケース１０の内径より若干大きくなるようにしている。このため、弾性体７２で囲まれた区画板７１で電池ケース１０の内部を区画すると、電池ケース１０の上面側をある程度水密に封止することができる。
（連結線７３、７３及び連結穴７５、７５）
【００５６】
一対の連結線７３、７３及び一対の連結穴７５、７５は、区画板７１を介して水電池２０と制御部５０を連結するためものである。連結穴７５、７５は、区画板７１の主面７１ａの概ね中央部分に互いに離間して形成されている。連結線７３、７３としては、例えば、リード線等を使用し得る。この一対の連結線７３、７３を一対の連結穴７５、７５にそれぞれ挿入し、連結線７３の一端側を後述する水電池の連結片２５と、他端側を制御部５０の一端部と連結するようにしている。また連結穴７５、７５は、連結線７３、７３が挿入された状態で、接着剤等により封止され、隙間から電池ケース１０の上面側に水が浸入しにくい構成としている。
（連結片２５、２５）
【００５７】
一方、水電池２０は、連結線７３を介して制御部５０と連結するための一対の連結片２５、２５を備える。一対の連結片２５、２５は、第一端子２１ａ、第二端子２２ａにそれぞれ取り付けられる。連結片２５は、制御部５０と連結できれば特に限定されず、既存の部材を使用し得る。実施形態１では、例えば、図９に示すように、圧着端子を設けたハトメを使用している。この圧着端子の部分に連結線７３の一端側を挿入し、カシメ加工等で連結している。また、連結線７３の他端側は制御部５０にねじ止めやハンダ付け等で連結している。これにより、水電池２０と制御部５０とを連結することができる。
（支持片７４、７４）
【００５８】
一対の支持片７４、７４はこのようにして連結された水電池２０を挟むようにして上方から支持するための部材である。図９に示すように、一対の支持片７４、７４を２箇所に設け、水電池２０の両側部を上方から挟むことで、第一電極２１と第二電極２２との間隔が広がることをさらに抑制することが可能である。これにより、水電池２０の外形を安定させ、電池の性能の安定を図っている。また、水電池２０を支持片７４、７４を介して区画板７１に安定して取り付けることができるため、水電池２０の位置決めもしやすくなる。さらに、水電池２０が電池ケース１０内で揺動することも抑制でき、電池の性能の安定化にも資する。
【００５９】
一対の支持片７４、７４は、水電池２０を挟んで水電池２０の外形を安定させることができれば、任意の部材を使用できる。実施形態１では、図９に示すように一対の支持片７４、７４を棒状とし、一端側を区画板７１に連結している。そして、一対の支持片７４、７４の他端側で水電池２０の本体部分を挟むようにしている。この一対の支持片７４、７４は水電池２０の本体の両側部を挟むように、区画板７１の対応する２箇所に設けられている。ただ、実施形態１の支持片７４、７４は上記態様に限定されず、例えば、クリップ状のもので水電池２０を挟んで、上方から支持するなどとしてもよい。さらに、設ける箇所も２箇所に限定されず、１箇所のみ又は３箇所以上とすることもできる。
【００６０】
このように連結した制御部５０と、水電池２０等を電池ケース１０に挿入することにより、図１に示すような水感知センサ１００が得られる。この際、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａは、制御部５０と、水電池２０の間、具体的には、区画板７１の裏面の近傍に配置される。この状態で、水感知センサ１００の開放された底部１３側を設置場所の設置面と対向させて設置するようにしている。
【００６１】
このように、電池ケース１０の冠水され易い底部１３側に水電池２０を配置することで、冠水の検出を可能としつつ、発信機３０を冠水され難い上部に配置して、安全性が高められる。加えて、外部を柱状としたことで、設置場所の電柱等に括り付けて取り付ける等、設置を容易とできる。
（第一穴部１１及び第二穴部１２）
【００６２】
ここで、図１等に示す円筒状の電池ケース１０は、側面１４に、第一穴部１１と、第二穴部１２を形成している。第一穴部１１は、側面１４の底部１３側に形成され、電池ケース１０内部の水電池２０を配置した収納空間と連通させている。第二穴部１２は、第一穴部１１よりも上方であって、第一穴部１１と、電池ケース１０内部で第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが配置された位置との間に形成されている。例えば、実施形態１では、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａの下側近傍であって、電池ケース１０の中央寄りの部分に形成している。この第一穴部１１を介して、浸水時、外部から電池ケース１０の内部に水を浸入させる水採り入れ口とすることができる。また第二穴部１２は、空気穴として機能するようにしている。
【００６３】
冠水が発生した場合、第一穴部１１等を介して電池ケース１０内に次々と水が浸入し、電池ケース１０内の水位が上昇してくる。このとき、電池ケースの内部に存在していた空気により空気の層が形成され、空気圧が発生するようにしている。これにより、水感知センサ１００の全体が水没しても、電池ケース１０の内部の水位が、第二穴部１２より高くなることを抑制している。
【００６４】
水電池２０は水に濡れて起電力を発生するが、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａまで水に浸かると、これら端子に使用される金属のメッキ等が化学反応を起こし、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａ側で電圧の変化が発生し得る。その結果、水電池２０の電圧が低下することがある。つまり、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが浸水するかしないかにより、発電量が異なってしまう虞がある。そこで、第二穴部１２を第一端子２１ａ及び第二端子２２ａと、第一穴部１１との間に形成することにより、水電池２０内に水が浸入しても、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａの位置まで水位が上昇することの回避を図っている。これにより、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａ側での電圧降下に起因して水電池２０の電圧が低下する虞を低減し、水電池２０を長時間安定して動作させることを可能としている。
【００６５】
ただ第一穴部１１及び第二穴部１２を開口する場所は、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが水に浸かることを回避できれば特に限定されない。例えば、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａの下側近傍でなく、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａから若干離間していてもよい。さらに、第一穴部１１及び第二穴部１２を設ける数もそれぞれ１つに限定されず、２つ以上の任意の数とすることができる。なお、電池ケースの底面を開放する構成においては、電池ケースの底面を水採り入れ口とできるため、第一穴部を省略してもよい。
（外装ケース８０）
【００６６】
上述のような水感知センサ１００は、そのまま設置場所に設置してもよいが、例えば、水感知センサ１００を外装ケース８０に収納して設置してもよい。図１０は水感知センサ１００を収納した外装ケース８０を示している。外装ケース８０は、水感知センサ１００を収納できれば任意の形状でよく、実施形態１では、水感知センサ１００より若干大きい円筒状としている。また、水感知センサ１００が発光体を備える場合は、発光体と対応する場所に開口部８１を形成してもよい。さらに、外装ケース８０の材料も、既存のものでよく、実施形態１では塩ビ管を使用している。このように水感知センサ１００を外装ケース８０に収納することにより、外部からの衝撃を緩和するようにしている。
［実施形態２］
（水感知センサ１００Ｃ）
【００６７】
実施形態１に係る水感知センサでは、水電池２０と、発信機３０を電池ケース１０に収納する態様について説明した。ただ、本発明の水感知センサはこのような態様に限定されない。例えば、実施形態２に係る水感知センサ１００Ｃは、水電池２０を電池ケース１０Ｃに収納し、発信機３０を別部材として電池ケース１０Ｃと離間した場所に設置している。水電池２０と発信機３０とを別部材とすることで、発信機３０を異なる場所に設置可能となり、水感知センサ１００Ｃの設置の自由度が高められる。また、水電池２０と発信機３０を別部材にすることにより、それぞれの部材の構成を簡素化でき、製造しやすく、コスト削減にも寄与し得る。
【００６８】
図１１は、水感知センサ１００Ｃの一態様を示している。この図に示すように、複数の電池ケース１０Ｃを水位を検出しようとする場所に上下方向に並べて設置している。そして、電池ケース１０Ｃに含まれる水電池２０を、ハーネス７３Ｃを介して並列に接続している。ただ、水電池２０は並列に接続される態様に限定されず、直列に接続してもよい。
【００６９】
また、実施形態２では、発信機３０だけでなく、昇圧回路４０等を含む制御部５０を、水電池２０と別部材として、ケース１０Ｃ’に収納し、水没しないように電池ケース１０Ｃの上方に設置している。複数の電池ケース１０Ｃに収納された水電池２０は、ハーネス７３Ｃを介して、制御部５０と接続している。実施形態２の水感知センサ１００Ｃは、実施形態１の水感知センサ１００と異なり、複数の水電池２０に対して１つの発信機３０で対応している。これにより、部材の数を減らすことができ、構成の簡素化や製造コストの削減が可能となる。ただ、実施形態２の水感知センサ１００Ｃは水電池を複数個備える態様に限定されない。水感知センサ１００Ｃは水電池２０を１つ備えるのみでもよい。
（電池ケース１０Ｃ）
【００７０】
実施形態２に係る水感知センサの電池ケース１０Ｃは、水電池２０を収納できる大きさであれば、正面視で矩形状、多角形状、楕円形状等、任意の形状とすることができる。また、板状やブロック状等とすることもできる。実施形態２の水感知センサで用いる電池ケース１０Ｃは、図１２に示すように、正面視で概ね矩形状の中空の板状としている。電池ケース１０Ｃが板状であると、水感知センサ１００Ｃを設置する場所に電柱等がなくても、例えば、壁などの平面に容易に取り付けることができる。また、板状であるため、突出量も少なく、狭い場所にも設置しやすい。さらに、通行人等の邪魔にもなる虞も低減できる。
【００７１】
電池ケース１０Ｃは、既存の材料で作製でき、例えば、樹脂で作製されることが好ましい。電池ケース１０Ｃを樹脂で作製することにより、全体的に軽量とすることができ、水に浸かっても錆びず、長期間使用することができる。ただ、電池ケース１０Ｃは樹脂製に限定されず、ガラス等、防水性、耐候性のある絶縁材で作製してもよい。
【００７２】
電池ケース１０Ｃは、図１２に示す姿勢で設置した際、設置場所の設置面と対向する面、すなわち底部１３Ｃを外部に開放した開放面としている。そして冠水発生時に、開放面とした底部１３Ｃを介して電池ケース１０Ｃの内部に水が侵入するようにしている。底部１３Ｃは、一部が開放されていてもよいし、全部が開放されていてもよいが、実施形態２では底部１３Ｃの概ね全部を開放している。底部１３Ｃの概ね全部を開放することにより、電池ケース１０Ｃ内部の通気性を高め、電池ケース１０Ｃの内部及び水電池２０を乾燥させやすくすることができる。ただ、電池ケース１０Ｃは、底部を開放して水を内部に侵入させる態様に限定されない。例えば、スリットや穴等を開口して、電池ケース内部に水を侵入させてもよい。一方で、電池ケース１０Ｃの上側の端部には、水電池２０が制御部５０と連結するために、ハーネス７３Ｃの一端部が挿入されている。
【００７３】
電池ケース１０Ｃはさらに、表側となる主面１４Ｃに２つの穴部１６Ｃを形成している。２つの穴部１６Ｃは、実施形態１の電池ケース１０に形成された第二穴部１２と同様に、空気穴として機能する。そこで、２つの穴部１６ｃは、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが配置された位置と対応する電池ケースの表面上の位置よりも下方に形成されるのが好ましい。これにより、電池ケース１０Ｃの全体が水没しても、電池ケース１０Ｃ内部の水位が穴部１６Ｃより高くなることを抑制している。その結果、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが水に浸かることで引き起こされる電圧降下に起因して、水電池２０の電圧が低下する虞を低減することができる。
【００７４】
穴部１６Ｃを開口する場所は、第一端子２１ａ及び第二端子２２ａが水に浸かることを回避できれば特に限定されない。例えば、正面視で水電池２０と重ならない位置に開口することができる。これにより、冠水等が発生しない通常の降雨時に、雨が穴部１６Ｃを介して水電池２０に当たって起電力が発生し、水感知信号ＳＧが誤発信される虞を低減することが可能となる。さらに、穴部１６Ｃを設ける数も２つに限定されず、１つ又は３つ以上の任意の数とすることができる。
【００７５】
この電池ケース１０Ｃは、任意の態様により設置場所に取り付けることができる。例えば、電池ケース１０Ｃの裏側の主面に粘着力の強い両面テープを貼って、設置面に接着してもよく、金具やバンド等を使用して取り付けてもよい。
（冠水検知方法）
【００７６】
以下では、所定の領域で冠水が発生した際に水位を検出する冠水検知方法について説明する。まず、水電池２０と、発信機３０とを備える水感知センサ１００又は１００Ｃを準備する。この水電池２０は、第一端子２１ａを有する板状の第一電極２１と、第二端子２２ａを有し、第一電極２１の、第一端子２１ａを除く主面２１ｂを覆う第二電極２２と、第一電極２１と第二電極２２との間に介在されて、第一電極２１と第二電極２２の間に空隙２４を形成する絶縁部材２３とを備える。
【００７７】
そして、水電池２０と発信機３０を１つの電池ケース１０に収納して、水感知センサ１００を構成してもよい。この際、電池ケース１０は、底部１３を開放した中空の柱状とすることができる。また、水電池２０と発信機３０を別部材として、水電池２０は電池ケース１０Ｃに収納し、発信機３０は別のケース１０Ｃ’に収納して水感知センサ１００Ｃを構成してもよい。電池ケース１０Ｃも同様に、底部１３Ｃを開放した中空の板状とすることができる。
【００７８】
次に、水感知センサを設置場所に設置する。ここで、底部１３を開放した中空の柱状である電池ケース１０を含む水感知センサ１００を設置面に設置する場合、水電池２０の開放された底部１３側、言い換えれば、底部１３を開放した中空の柱状である電池ケース１０に収納された水電池２０が表出する面を設置場所の設置面から離間して取り付けるのが好ましい。離間させる間隔は任意の間隔でよく、例えば、５ｍｍ以上とできる。水感知センサ１００の底部を設置場所の設置面と接触させて配置すると、水感知センサ１００の底部１３と、設置面との間に隙間がなくなってしまう。この状態で、冠水が発生した場合、水電池２０内に水が侵入すると、侵入した水が電池内部から流出できず、電池内部に留まり続ける。
【００７９】
このように電池内部の水が入れ替わらない状態で、水電池２０が動作し続けると、水溶液の飽和により電池の化学反応が緩やかになり、発電量が低下して、発信機３０の発信が停止してしまう虞がある。水感知センサ１００を設置する際、電池ケース１０の開放された底部１３側を設置場所の設置面から離間して取り付けることにより、電池ケース１０の底部側で水の流れが発生し、同じ水が内部に留まり続けることの回避を図っている。その結果、水溶液の飽和による電流量の低下の虞が低減できる。ただ、設置場所に応じて、水感知センサ１００の底部１３側を設置面と接触させて設置することもできる。
【００８０】
同様に、底部１３Ｃを開放した中空の板状である電池ケース１０Ｃを設置面に設置する場合も、水電池２０の開放された底部１３Ｃ側、言い換えれば、底部１３Ｃを開放した板状である電池ケース１０Ｃに収納された水電池２０が表出する面を設置場所の設置面から離間して取り付けるのが好ましい。離間させる間隔は任意の間隔でよく、例えば、５ｍｍ以上とできる。このような電池ケース１０又は１０Ｃの開放された底部１３又は１３Ｃは、水流を起こすことができれば、任意の大きさ、形状とすることができる。例えば、底部１３又は１３Ｃの全部を開放してもよいし、一部を開放してもよい。
【００８１】
また、水感知センサ１００又は１００Ｃを設置する際、複数の水電池２０を準備し、それぞれ異なる高さに設置してもよい。これにより、後述する水検知信号ＳＧを外部に発信する工程において、複数の水電池２０のいずれで冠水が検知されたかを発信機３０で判別して出力することもできる。このように、異なる高さに設置した水電池２０の冠水の有無を判別することで、どの高さで冠水が生じたか、すなわち水位の変化を検出することが可能となる。
【００８２】
次に、所定の領域で冠水が発生すると、水感知センサ１００又は１００Ｃが浸水され、浸水により水感知センサ１００又は１００Ｃ内に侵入した水と反応することで水電池２０が起電力を発生させる。
【００８３】
このように発電された電気は、外気の温度が高い場合に発電量が増加し、該温度が低い場合に発電量が減少して電流量が安定しない。そこで、水電池２０に接続されたキャパシタ４１に蓄電する。そして、蓄電された電圧を昇圧回路４０にて昇圧し、発信機３０の駆動の安定化を図っている。
【００８４】
水電池は通常、水温により電池の電流量が大きく変化する特性があり、水温が高い場合は発電量が増加し、低い場合は発電量が減少する。つまり、水温が低い場合、水電池２０の浸水面積を大きくしなければ、発電量が不十分となってしまう。このため、水感知センサ１００又は１００Ｃが冠水時に水を感知しても、発信機３０への電力供給が不十分なため、発信機３０が水感知信号を発信できないことがある。一方で、水温が高ければ浸水部分が水電池２０の端部から数ｍｍでも発電することができる等、水温に応じて水電池２０の動作が異なり安定した動作が困難な場合がある。
【００８５】
そこで、水電池２０で発電された電力を、一旦キャパシタ４１に蓄えておき、駆動に必要な電力として発信機３０に放電するようにしている。このように不足した電流量をキャパシタ４１からの電力で補うことにより、冠水により水を感知した際、水温の高低に関わらず、安定して発信機３０に電力を供給することを実現している。
【００８６】
このように発信機３０が電力供給を受けると、発信機３０は、水を感知したこと示す水感知信号ＳＧを外部に発信する。その後、水感知センサ１００又は１００Ｃの発信機３０と通信可能な通信範囲内に設置された通信装置が、発信機３０から水感知信号ＳＧを収集し、水感知信号ＳＧを送信する。次に、通信装置と離間した位置に設置されるエッジサーバが、通信装置から水感知信号ＳＧを受信し、水感知信号ＳＧに基づいて水位検出情報を生成する。そして、エッジサーバと離間した位置に設置されたクラウドサーバが、エッジサーバから水位検出情報を受信する。これにより、クラウドサーバと離間した位置に設置されたユーザ端末が、クラウドサーバから水位検出情報を受信することができる。その結果、ユーザは冠水の状況などの正確な情報をリアルタイムで把握することができる。なお、図７の例では昇圧回路とキャパシタを個別に設けた回路例を示したが、本発明はこの回路構成に限定されない。例えば昇圧回路とキャパシタを一体的に構成してもよい。
【００８７】
なお、従来の水電池では、吸水時にも、非常時の手動による発電開始を確実にするため極めて小さな吸水口からスポイド状の特殊器具を用いて手動による吸水を行う形式になっている。しかしながら、これでは自然環境での自律的な吸水により、発信機を起動させるに必要な容量の電力を安定的に得ることができないという問題があった。これに対して、実施形態に係る水感知センサで用いる上記の水電池では、安定的に水に浸して動作させ、かつ電力の安定化も実現される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の水感知センサ及び冠水検知方法を使用して、河川や水路、下水道等の氾濫等により冠水した道路、市街地、田畑等の状況や水位を、現地で又はインターネット等を通して、リアルタイムで把握できるようにした。これにより、ユーザが冠水した領域に誤って侵入し、立ち往生したり、側溝等に落ちたりする事故を防止するとともに、避難行動を起こすきっかけとなる重要な情報の提供が可能となり、早期の避難開始や安全な避難経路の選択ができるなど、冠水によるさらなる被害の拡大の回避に役立てることができる。また、面的に複数個所に設置することにより、浸水範囲はもとより、非浸水範囲もリアルタイムで把握することができ、安全な避難経路の選択をさらに容易とすることができる。その結果、避難行動に伴う困難の解消に大きく貢献できる。
【符号の説明】
【００８９】
１００、１００Ｃ…水感知センサ
１０、１０Ｃ、１０Ｃ’…電池ケース
１１…第一穴部
１２…第二穴部
１３、１３Ｃ…底部
１４・・・側面
１４Ｃ…主面
１６Ｃ…穴部
２０…水電池
２１…第一電極
２１ａ…第一端子
２１ｂ、２２ｂ…主面
２２…第二電極
２２ａ…第二端子
２３、２３Ｂ…絶縁部材
２３Ｂａ…凸部
２４、２４Ｂ…空隙
２５…連結片
３０…発信機
４０…昇圧回路
４１…キャパシタ
５０…制御部
６０…発光体
７０…連結部
７１…区画板
７１ａ…主面
７２…弾性体
７３…連結線
７３Ｃ…ハーネス
７４…支持片
７５…連結穴
８０…外装ケース
８１…開口部
９０…水電池
９１…外筒体
９２…負極集電体
９３…正極集電体
９４…絶縁体
９５…粉末充填体
９６…底板
９７…浸水穴
ＳＧ…水感知信号
ＩＬ…仮想線
【要約】
【課題】水感知センサに使用される水電池が浸水した後、水位が下降した際に迅速に検出を停止可能な水感知センサ及びこれに用いる水電池並びに冠水検知方法を提供する。
【解決手段】水を感知するための水感知センサ１００は、電池ケース１０と、電池ケース１０に収納され、水と反応して起電力を生じさせることが可能な水電池２０と、電池ケース１０に収納され、水電池２０から電力供給を受けて、水を感知したことを示す水感知信号ＳＧを外部に発信可能な発信機３０とを備える。また、水電池２０は、第一端子２１ａを有する板状の第一金属で構成された第一電極２１と、第一電極２１の、第一端子２１ａを除く主面２１ｂを覆った状態で、第一端子２１ａと対向する第二端子２２ａを有する、第一金属と異なる第二金属で構成された第二電極２２と、第一電極２１と第二電極２２との間に介在され空隙２４を形成している絶縁部材２３とを備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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