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公開番号2025154241
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024057133
出願日2024-03-29
発明の名称液体検出センサ素子、及び、液体検出センサ
出願人三菱マテリアル株式会社,国立大学法人横浜国立大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 27/04 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】構造が簡単で、対象物質の固体と液体の状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤の状態変化を精度良く検出することが可能な液体検出センサ素子、および、液体検出センサを提供する。
【解決手段】対象物質の固体と液体との状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤との状態変化を検出する液体検出センサ素子20であって、液体状態の前記対象物質が含侵されて保持される液体保持部25と、液体保持部25を介して配設された第1電極部21および第2電極部22と、を有し、液体保持部25は、導電性繊維体、または、絶縁性繊維体に導電体が分散された導電体含有繊維体で構成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物質の固体と液体との状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤との状態変化を検出する液体検出センサ素子であって、
液体状態の前記対象物質が含侵されて保持される液体保持部と、前記液体保持部を介して配設された第１電極部および第２電極部と、を有し、
前記液体保持部は、導電性繊維体、または、絶縁性繊維体に導電体が分散された導電体含有繊維体で構成されていることを特徴とする液体検出センサ素子。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記絶縁性繊維体が、絶縁性の紙、糸、不織布、布のいずれか一種または二種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の液体検出センサ素子。
【請求項３】
前記導電体が、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の液体検出センサ素子。
【請求項４】
前記導電体が、有機導電材料であることを特徴とする請求項１に記載の液体検出センサ素子。
【請求項５】
前記導電体が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤであることを特徴とする請求項１に記載の液体検出センサ素子。
【請求項６】
前記導電性繊維体が、導電性の紙、糸、不織布、布のいずれか一種または二種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の液体検出センサ素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体検出センサ素子が配設されたセンサ部と、前記センサ部を支持する支持部材と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に生じる電気信号から前記液体保持部に含侵されて保持される前記対象物質の固体と液体の状態変化、または、前記対象物質の乾燥と湿潤との状態変化を判定する判定部と、を備えていることを特徴とする液体検出センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象物質の固体と液体の状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤の状態変化を検出する液体検出センサ素子、および、液体検出センサに関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
山間部等の積雪地方においては、気温の上昇にともない雪崩が発生することがある。積雪地方においては、雪崩の発生によって、鉄道や道路等の交通手段が遮断されてしまうことがあった。
さらに、雪崩によって電線等の送電設備、ガス管、水道管等のインフラ設備が破壊され、生活環境が大きく影響を受けることがあった。
【０００３】
ここで、雪崩の発生原因として、気温上昇による融雪や降雨によって積雪層の中に帯水層が形成され、積雪の強度が低下することが挙げられる。
なお、構造物の屋根からの落雪においても、同様に、積雪層の中に帯水層が形成されることによって発生することになる。
また、積雪した表面の雪が融解と再凍結を繰り返すことで、結晶が大きなザラメ雪となり、その上に新雪が積もることでザラメ雪との界面に雪崩の起点となる弱層が発生することが挙げられる。
【０００４】
雪崩や落雪の発生の兆候を早期に検知するには、積雪層の表面を含む任意の深さの融雪や、積雪層の中での帯水層の形成を検出することが有効である。すなわち、積雪層の表面および層中で、雪（固体）が水（液体）に状態変化することを検出すればよい。また、積雪状態から雪崩や落雪の危険性が高まる降雨による湿潤状態や、気温の低下に伴う凍結を検知することを検出することが有効である。
なお、例えば冷凍品等の温度管理が必要な製品を管理、運搬する際に、冷凍品が融解しない温度管理を行う必要がある。ここで、氷（固体）が水（液体）に状態変化を検出することにより、温度管理を行うことが可能となる。
【０００５】
ここで、例えば、特許文献１－３においては、一対の電極の間に水分が存在した際の電気抵抗の低下によって水分の発生（降雨、降雪）の有無を検知するセンサが提案されている。
また、特許文献４，５においては、収容した液体を凝固させておき、この凝固した液体が溶融した際に色が変化するように構成することにより、目視によって温度を検出する手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平０７－０２００７４号公報
特開２０００－２８４０６５号公報
特開２００４－０２８６１７号公報
特開２００３－２３２６８７号公報
特許第５５４７８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近では、情報通信技術（インターネット）を活用して、無人で雪崩や落雪の検知、温度管理を行うことが試行されている。
ここで、特許文献１－３に開示されたセンサにおいては、一対の電極間に水分が存在しないと検知できないため、帯水層の形成を精度良く検出することができないおそれがあった。
また、特許文献４，５においては、色の変化を確認する必要があり、遠隔で検出することは困難であった。
【０００８】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で、対象物質の固体と液体の状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤の状態変化を精度良く検出することが可能な液体検出センサ素子、および、液体検出センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の態様１の液体検出センサ素子は、対象物質の固体と液体との状態変化、または、対象物質の乾燥と湿潤との状態変化を検出する液体検出センサ素子であって、液体状態の前記対象物質が含侵されて保持される液体保持部と、前記液体保持部を介して配設された第１電極部および第２電極部と、を有し、前記液体保持部は、導電性繊維体、または、絶縁性繊維体に導電体が分散された導電体含有繊維体で構成されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の態様１の液体検出センサ素子によれば、液体状態の前記対象物質が含侵されて保持される液体保持部を有しているので、第１電極部と第２電極部との間に確実に対象物質を配設することができる。
そして、前記液体保持部は、導電性繊維体、または、絶縁性繊維体に導電体が分散された導電体含有繊維体とされているので、例えば、前記液体保持部が導電性繊維体の場合には、前記液体保持部に含侵させた対象物質の状態変化によって、導電性繊維体のネットワーク状態が変化することで、前記液体保持部における電気抵抗が変化することになる。また、前記液体保持部が導電体含有繊維体の場合には、前記液体保持部に予め液体状態の対象物質を含侵させておき、この前記液体保持部に含侵させた対象物質が液体状態から固体状態に、または、液体状態から固体状態に状態変化して体積変動した際に、前記液体保持部（導電体含有繊維体）における導電体の分散状態が変化し、前記液体保持部における電気抵抗が変化することになる。
上述の電気抵抗の変化に伴う電気信号を検知することで、対象物質の乾燥から湿潤への状態変化、湿潤から乾燥への状態変化、固体から液体への状態変化（融解）、または、液体から固体への状態変化（凝固）を精度良く、かつ、確実に検出することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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