特開 2023-133657 荷重センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023133657

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】荷重センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/06 20060101AFI20230920BHJP

   H01M 12/06 20060101ALI20230920BHJP

   H01M 50/682 20210101ALI20230920BHJP

   H01M 6/32 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

G01L1/06

H01M12/06 A

H01M50/682

H01M6/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022038755

(22)【出願日】2022-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000005175

【氏名又は名称】藤倉コンポジット株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100121049

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 正義

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昌樹

【テーマコード（参考）】

5H023

5H025

5H032

【Ｆターム（参考）】

5H023AA07

5H023AS01

5H023BB05

5H023CC12

5H025AA12

5H025BB06

5H025BB07

5H025CC31

5H025KK05

5H032AA02

5H032AS01

5H032AS02

5H032AS11

5H032BB02

5H032CC01

5H032CC21

(57)【要約】

【課題】荷重を受けて発電を開始する、自己発電型の荷重センサを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の荷重センサ（１）は、金属極（２）及び空気極（３）を有する金属空気電池（５）と、電解液（７）が収容された電解液パック（９）と、荷重を受ける荷重面（Ｓ）と、を具備し、前記電解液パックが、前記荷重面から前記荷重を受けることで、前記電解液が、前記電解液パックから前記金属空気電池に供給されて発電する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属極及び空気極を有する金属空気電池と、電解液が収容された電解液パックと、荷重を受ける荷重面と、を具備し、
前記電解液パックが、前記荷重面から前記荷重を受けることで、前記電解液が、前記電解液パックから前記金属空気電池に供給されて発電する、
ことを特徴とする荷重センサ。

【請求項2】

前記電解液パックが破壊されることにより、前記電解液が漏出して発電する、ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。

【請求項3】

前記荷重面から前記電解液パックに対し圧縮荷重が作用して、前記電解液パックから前記電解液が漏出する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。

【請求項4】

前記荷重面を支持するとともに、前記圧縮荷重が作用する方向に前記荷重面の移動を許容する支持部材が設けられており、前記電解液パックは、前記支持部材の内側に配置される、ことを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ。

【請求項5】

前記荷重面は、折れ曲がり可能な構成であり、前記荷重を受けて、前記荷重面が折れ曲がることで前記電解液パックから前記電解液が漏出する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。

【請求項6】

前記荷重面から前記電解液パックに対し引張荷重が作用して、前記電解液パックから前記電解液が漏出する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。

【請求項7】

前記荷重面は、前記金属極の表面、前記空気極の表面、或いは、前記金属空気電池以外の部材の表面にて構成される、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の荷重センサ。

【請求項8】

前記金属空気電池及び前記電解液パックを収納する筐体を有し、前記筐体は荷重面を備え、前記筐体と前記金属空気電池の間に、前記電解液パックが配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の荷重センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属空気電池の構成を備えた荷重センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より物体の移動などを検知する検知センサが知られているが、外部電源を必要とする構成では、定期的なメンテナンスが必要であったり、使用環境によっては、外部電源を得ることが困難であったり、不可能な場合があった。そこで、外部電源を不要とする検知センサが求められた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１４１６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明には、外力の付与を受けて電池を起動させる電池起動装置が開示されている。

【0005】

電池起動装置では、外力により、磁性体である破壊部が加速度を受けて、電解液収納部と電極収納部との区画部を破壊して電解液が漏れ出し、電極に接触することで電池が起動する。

【0006】

このように、特許文献１の構成では、破壊部（磁性体）が筒状部内を加速度的に移動し衝突による破壊を促して電解液を漏出させており、構造が複雑化し且つ大型化する。しかも、破壊部が一定の加速度を得ないと電解液収納部を破壊できず、電解液収納部と電極収納部との区画部を破壊できるほどの衝撃が加わる用途にのみ限定される。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、荷重を受けて発電を開始する、自己発電型の荷重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】

【0007】

本発明における荷重センサは、金属極及び空気極を有する金属空気電池と、電解液が収容された電解液パックと、荷重を受ける荷重面と、を具備し、前記電解液パックが、前記荷重面から前記荷重を受けることで、前記電解液が、前記電解液パックから前記金属空気電池に供給されて発電する、ことを特徴とする。
本発明では、前記電解液パックが破壊されることにより、前記電解液が漏出して発電することが好ましい。

【0008】

本発明では、前記荷重面から前記電解液パックに対し圧縮荷重が作用して、前記電解液パックから前記電解液が漏出することが好ましい。このとき、前記荷重面を支持するとともに、前記圧縮荷重が作用する方向に前記荷重面の移動を許容する支持部材が設けられており、前記電解液パックは、前記支持部材の内側に配置される構成にできる。

【0009】

また、本発明では、前記荷重面は、折れ曲がり可能な構成であり、前記荷重を受けて、前記荷重面が折れ曲がることで前記電解液パックから前記電解液が漏出することが好ましい。
或いは、本発明では、前記荷重面から前記電解液パックに対し引張荷重が作用して、前記電解液パックから前記電解液が漏出することが好ましい。
本発明では、前記荷重面は、前記金属極の表面、前記空気極の表面、或いは、前記金属空気電池以外の部材の表面にて構成されることが好ましい。

【0010】

本発明では、前記金属空気電池を収納する筐体を有し、前記筐体は荷重面を備え、前記筐体と前記金属空気電池の間に、前記電解液パックが配置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、荷重を受けることで発電する自己発電型の荷重センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１Ａは、第１の実施の形態における荷重センサの断面図であり、図１Ｂは、図１Ａの荷重センサが荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【図2】図２Ａは、第２の実施の形態における荷重センサの断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの荷重センサが荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【図3】図３Ａは、第３の実施の形態における荷重センサの断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの荷重センサが荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【図4】図４Ａは、第４の実施の形態における荷重センサの断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの荷重センサが荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【図5】図５Ａは、第５の実施の形態における荷重センサの断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの荷重センサが荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【図6】本実施の形態における荷重センサを備えた検知装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0014】

＜本実施の形態の荷重センサに至る経緯＞
物体の移動等を検知可能なセンサにおいて外部電源を必要とする構成では、動作点検が必要であったり、屋外など外部電源の設置が困難な環境下での使用には不向きであった。そこで外部電源を必要としない自己発電型の検知センサが求められた。

【0015】

例えば、特許文献１には、外部電源を必要とせず、所定の事象が発生したときに電池が起動する電池起動装置の発明が開示されているが、磁性体からなる破壊部の衝突に伴う破壊を促して電池を起動させる大掛かりな装置であり、構造が複雑化し且つ大型化した。

【0016】

そこで、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、荷重を受けることで、電解液が収容された電解液パックから電解液が漏出し、発電を開始する荷重センサを開発するに至った。

【0017】

＜第１の実施の形態における荷重センサ１の説明＞
図１Ａは、第１の実施の形態における荷重センサ１の断面図であり、図１Ｂは、図１Ａの荷重センサ１が荷重を受けた後の状態を示す断面図である。

【0018】

図１Ａに示す荷重センサ１は、金属極２と、空気極３と、金属極２と空気極３との間に介在するセパレータ４とを有する金属空気電池５を備える。金属空気電池５は、金属空気電池５の設置面を備えた保持体６ａ及び金属空気電池の表面側を覆う蓋体６ｂを有する筐体６内に収容されている。そして、金属空気電池５と蓋体６ｂとの間に、電解液７が収容体８内に収容された電解液パック９が配置されている。

【0019】

図１Ａに示すように、空気極３は、保持体６ａの表面に対向しており、金属極２は、電解液パック９に対向している。図示しないが、例えば、保持体６ａには穴が設けられており、穴を通して空気を空気極３に接触させることができる。ただし、保持体６ａに穴を設けることは必須でない。

【0020】

限定されるものではないが、金属極２及び空気極３を、薄いシート状で形成でき、金属極２、空気極３及びセパレータ４を積層した薄膜のラミネート構造で形成できる。例えば、金属極２の厚みは、０．０５～５．０ｍｍ程度であり、空気極３の厚み（集電体を含む）は、０．４～２．０ｍｍ程度である。また、セパレータ４の積層枚数やセパレータ４の厚さに応じて、金属極２と空気極３の間の距離を調節できる。また、セパレータ４は設けられておらず、或いはセパレータ４が一部のみに設けられ、金属極２と空気極３とが空間を介して対向していてもよい。

【0021】

本実施の形態では、金属極２とセパレータ４との間、及び空気極３とセパレータ４との間を、粘着層を介して固定することができる。このとき、粘着層は、金属極２及び空気極３の縁部に部分的に設けられることで、金属極２及び空気極３の中央部を、検知領域として適切に機能させることができる。

【0022】

金属極２は、マグネシウム（Ｍｇ）、Ｍｇ合金、亜鉛（Ｚｎ）、Ｚｎ合金、アルミニウム（Ａｌ）、或いは、Ａｌ合金のうちいずれかで形成されることが好ましい。このうち、金属極２は、Ｍｇ、或いは、Ｍｇ合金で形成されることがより好ましい。

【0023】

空気極３は、集電体と触媒層（反応部）とを有して構成される。集電体に求められる特性は、金属極２から放出される電子を、触媒層へ伝える導電性と、酸素を透過させる通気性である。集電体の構成を限定するものでないが、例えば、金網や発泡金属等、既存のものを用いることができる。また、触媒層に求められる特性は、液体を外部に放出しない疎水性及び、酸素を透過させる通気性である。触媒層には既存の材質を用いることができる。触媒層は、少なくとも集電体の一方の面に形成されており、触媒層は、セパレータ４に密接している。
セパレータ４は、電気的に絶縁性、イオン透過性、及び、液浸透性を有する材質で形成される。例えば、不織布、織布、多孔性薄膜等である。

【0024】

図１Ａに示すように、セパレータ４は、金属極２及び空気極３と重なる面積よりも大きい面積で形成されることが好ましい。これにより、セパレータ４には、金属極２及び空気極３の端部から外方に突出する突出部４ａが設けられる。突出部４ａは、電解液パック９から漏出する電解液７と接触する領域である。また、金属極２と空気極３との面積が異なる場合、少なくとも、面積の小さい電極からセパレータ４の一部が突出する形態にできる。また、電解液７が、金属極２を介してセパレータ４に浸透可能な構成であれば、セパレータ４は、金属極２及び空気極３と同じ面積で形成されてもよい。例えば、金属極２には、貫通する穴が設けられており、この穴を通して電解液７がセパレータ４に浸透する構成である場合、セパレータ４は、金属極２及び空気極３と同じ面積で形成され、金属極２、セパレータ４及び空気極３の端部は揃っていてもよい。また、金属極２と空気極３との面積が異なる場合、セパレータ４を、面積の小さい側の電極と同じ面積で形成することもできる。

【0025】

図１Ａに示すように、金属空気電池５の表面側に配置された蓋体６ｂの表面Ｓは、荷重Ｆ１を受ける荷重面（以下、荷重面Ｓと記載する）である。

【0026】

蓋体６ｂと金属空気電池５の間に介在する電解液パック９を構成する収容体８は、例えば、樹脂フィルムや紙製等の袋体である。ただし、所定の荷重Ｆ１を受けて破壊される構成であれば、収容体８はプラスチックや木製等からなる容器であってもよい。

【0027】

電解液パック９は、蓋体６ｂ及び金属空気電池５に接着等により固定されている。或いは、蓋体６ｂが可撓性材料で形成され、蓋体６ｂの端部が保持体６ａに固定されることで、電解液パック９が、蓋体６ｂと金属空気電池５の間に隙間なく挟持される構成では、接着は必要に応じて施してよい。

【0028】

図１Ａでは、荷重面Ｓから電解液パック９に対し圧縮荷重（以下、圧縮荷重Ｆ１と記載する）が作用する。「圧縮荷重Ｆ１」とは、電解液パック９に対して作用する荷重Ｆ１の方向が、電解液パック９を圧縮する、或いは圧し潰す方向に作用する力を指す。

【0029】

電解液パック９に対する圧縮荷重Ｆ１の作用により、図１Ｂに示すように、電解液パック９の収容体８が破れて、電解液７が外部に漏れ出し、セパレータ４に供給される。セパレータ４には、液接触領域となる突出部４ａが設けられており、例えば、食塩水である電解液７は、突出部４ａから、金属極２と空気極３の間に重なるセパレータ４の中央方向に浸透する。

【0030】

電解液７が、セパレータ４に浸透すると、例えば、金属極２が、Ｍｇであるとき、金属極２側では、下記（１）で示す酸化反応が生じる。また、空気極３においては、下記（２）で示す還元反応が生じる。したがって、金属空気電池５の全体としては、下記（３）に示す反応が起こり、発電（放電）が行われる。
（１）２Ｍｇ →２Ｍｇ^２＋＋４ｅ^－
（２）Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－ →４ＯＨ^－
（３）２Ｍｇ＋Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ →２Ｍｇ（ＯＨ）_２

【0031】

このように、第１の実施の形態の荷重センサ１では、電解液パック９が荷重面Ｓから圧縮荷重Ｆ１を受けることで、電解液パック９が破壊されて電解液７が金属極２と空気極３との間に供給され、発電する。

【0032】

図６に示すように、本実施の形態における荷重センサ１は、金属空気電池５と、電解液パック９の他、送信部５１を有する。例えば、送信部５１は無線基板である。本実施の形態では、無線報知を可能とするが、更に、その機能に付随して次のような機能を持たせることも可能である。すなわち、金属空気電池５では、荷重を受けることで電解液７の漏出による電池反応が生じ電圧値が変化する。この電圧変化に基づく検知信号を、送信部５１から無線で受信部５２に送信する。受信部５２では受信した検知信号に基づいて、物体が移動等したことを検知し、用途に応じた動作を起こすことができる。なお、無線通信に限定するものでなく、有線により電圧の変化を検知することもできる。

【0033】

本実施の形態の荷重センサ１は、外部電源を必要とせず、上記のように、例えば、無線或いは有線で、電圧の変化を検知することができる。無線で、金属空気電池５で得られた検知信号を送信部５１から受信部５２に送る場合、無線方式を限定するものでなく、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ等、既存の方式を用いることができる。
図６に示す通信構成は、図２以降の実施の形態においても適用される。

【0034】

＜第２の実施の形態における荷重センサ１０の説明＞
図２Ａは、第２の実施の形態における荷重センサ１０の断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの荷重センサ１０が荷重を受けた後の状態を示す断面図である。図２の荷重センサ１０において、図１と同じ部分は図１と同じ符号を付した。

【0035】

図２Ａに示す荷重センサ１０には、蓋体６ｂを保持体６ａとの間に支持するとともに、圧縮荷重Ｆ１が作用する方向（図示下方向）に蓋体６ｂの移動を許容する支持部材６ｃが設けられている。そして、電解液パック９は、支持部材６ｃの内側に配置される。

【0036】

支持部材６ｃは蓋体６ｂより剛性が低いか、或いは強度が低い。したがって、支持部材６ｃは、荷重面Ｓから圧縮荷重Ｆ１を受けて、変形或いは破壊される。例えば、支持部材６ｃは、弾性体であり、図２Ａに示す圧縮荷重Ｆ１により、蓋体６ｂが、支持部材６ｃを圧縮する方向（図示下方向）に移動する。図２Ｂは、蓋体６ｂが図示下方向に移動した状態を示す。蓋体６ｂの移動に伴い、電解液パック９は、荷重面Ｓから圧縮荷重Ｆ１を受けて、収容体８が破壊され電解液７が外部に漏出する。外部に漏出した電解液７は、金属極２と空気極３の間のセパレータ４に浸透し、発電が開始される。

【0037】

図２Ａに示す荷重センサ１０では、支持部材６ｃにより荷重面Ｓを安定して支持でき、設定した圧縮荷重Ｆ１に応じて、支持部材６ｃが変形或いは破壊することにより、圧縮荷重Ｆ１の測定範囲を精度よく定めることができる。

【0038】

＜第３の実施の形態における荷重センサ２０の説明＞
図３Ａは、第３の実施の形態における荷重センサ２０の断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの荷重センサ２０が荷重を受けた後の状態を示す断面図である。荷重センサ２０において、図１Ａに示す荷重センサ１０と同じ部材については同じ符号を付した。

【0039】

図３Ａに示す荷重センサ２０では、蓋体２１の表面の荷重面Ｓが荷重Ｆ２を受けた際、図３Ｂに示すように、蓋体２１は、荷重Ｆ２を受けた中央付近から図示下方に折れ曲がるように構成されている。

【0040】

蓋体２１の両端は、保持体６ａとの間に支持部材２２を介して支持されている。支持部材２２は荷重Ｆ２を受けても変形しにくく且つ破壊されない剛性及び強度を有している。したがって、荷重面Ｓに荷重Ｆ２が作用しても、蓋体２１の両端は定位置で保持される。

【0041】

図３Ａに示す実施の形態では、蓋体２１は、第１の蓋片２１ａと第２の蓋片２１ｂとを有しており、蓋体２１の中央部に荷重Ｆ２が作用すると、蓋体２１は、各蓋片２１ａ、２１ｂの外側端部が定位置に保持されたまま、各蓋片２１ａ、２１ｂの内側端部が下方に移動するように、折れ曲がる。

【0042】

図３Ａに示すように、第１の蓋片２１ａ及び第２の蓋片２１ｂの内側端部２１ｃは、外側端部２１ｄよりも厚みが薄くなっている。図３Ａでは、第１の蓋片２１ａ及び第２の蓋片２１ｂの各内側端部２１ｃの間に多少隙間が空いているが、第１の蓋片２１ａ及び第２の蓋片２１ｂの各内側端部２１ｃが接触していてもよい。また、第１の蓋片２１ａと第２の蓋片２１ｂとが一体化していてもよい。

【0043】

図３Ａに示すように、電解液パック９が蓋体２１に内包されている。電解液パック９は、各蓋片２１ａ、２１ｂを跨ぐように配置される。図３Ａに示すように、荷重Ｆ２が、各蓋片２１ａ、２１ｂの間に作用すると、各蓋片２１ａ、２１ｂが支持部材２２に固定された外側端部２１ｄを支点として下方向に移動し、蓋体２１全体から見れば、蓋体２１の中央が下方に折れ曲がるように変形する。このような蓋体２１の屈曲動作により、図３Ｂに示すように、蓋体２１に支持された電解液パック９は、その収容体８の下部が両側に引っ張られて破れ、電解液７が収容体８の内部から漏出する。そして漏出した電解液７が金属極２と空気極３の間のセパレータ４に浸透し、発電が開始される。

【0044】

図３Ａでは、電解液パック９が蓋体２１に内包されているが、蓋体２１が折れ曲がった際に電解液パック９が破壊されればよいため、電解液パック９の配置を限定するものではない。例えば、電解液パック９を蓋体２１の下面に配置してもよい。また、蓋体２１そのものが、電解液パック９であってもよい。例えば、一体化された蓋片２１ａ、２１ｂが夫々収容体であり、各収容体に電解液７が収容されている。そして、蓋体２１が荷重Ｆ２を受け折れ曲がることで蓋片２１ａ、２１ｂの間の接続部分が破れて、電解液７が漏出する。
第３の実施の形態の荷重センサ２０は、蓋体２１の中央付近に主に荷重Ｆ２が作用する用途に適切に使用される。

【0045】

第３の実施の形態の荷重センサ２０では、荷重面Ｓは、折れ曲がり可能な構成であり、荷重Ｆ２を受けて、荷重面Ｓが折れ曲がることで、電解液パック９が破壊されて電解液７が金属極２と空気極３との間に供給され、発電する。

【0046】

＜第４の実施の形態における荷重センサ３０の説明＞
図４Ａは、第４の実施の形態における荷重センサ３０の断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの荷重センサ３０が荷重を受けた後の状態を示す断面図である。荷重センサ３０において、図１Ａに示す荷重センサ１０と同じ部材については同じ符号を付した。

【0047】

図４Ａに示す荷重センサ３０では、蓋体３１が、第１の蓋片３１ａと第２の蓋片３１ｂに分割されている。図４Ａに示すように、各蓋片３１ａ、３１ｂの外側端部３１ｄが、保持体６ａとの間に支持部材３２を介して支持されている。

【0048】

支持部材３２は、蓋体３１よりも低剛性或いは低強度の材料であり、図４Ａに示す荷重Ｆ３を受けた支持部材３２は、図４Ｂに示すように、荷重Ｆ３が作用する方向に変形或いは破壊される。或いは、蓋体３１は、荷重Ｆ３を受けた方向にスライド可能に支持されていてもよい。

【0049】

図４Ａに示すように、電解液パック９が蓋体３１に内包されている。電解液パック９は、第１の蓋片３１ａから第２の蓋片３１ｂに跨いで配置されている。

【0050】

図４Ａに示すように、荷重面Ｓが荷重Ｆ３を受けて蓋体３１の両側が引っ張られると支持部材３２の変形や破壊し、或いは、支持部材３２の表面をスライド移動することで、一対の蓋片３１ａ、３１ｂが互いに離れる方向に移動する。これにより、電解液パック９に対し荷重面Ｓから引張荷重Ｆ３が作用し、図４Ｂに示すように、電解液パック９が破壊されて電解液７が漏出する。「引張荷重」とは、電解液パック９に対する荷重F３が作用する方向が、該電解液パック９を引き伸ばす方向に作用する力を指す。そして漏出した電解液７が金属極２と空気極３の間のセパレータ４に浸透し、発電が開始される。

【0051】

図４Ａに示す蓋体３１は、第１の蓋片３１ａと第２の蓋片３１ｂに分割されておらず一体化していてもよい。この場合、例えば、第１の蓋片３１ａの内側端部３１ｃと第２の蓋片３１ｂの内側端部３１ｃとが外側端部１ｄより薄い厚みで形成されており、引張荷重Ｆ３により各蓋片３１ａ、３１ｂの内側端部３１ｃ間が離れる方向に引っ張られて分断されることで、電解液パック９の収容体８が破壊されて電解液７が漏出する。

【0052】

また、蓋体３１が電解液パックそのものであり、引張荷重Ｆ３により第１の蓋片３１ａと第２の蓋片３１ｂの間の接続部分が破壊されることで、電解液７が漏出する構成であってもよい。
また、図４Ａのように電解液パック９は蓋体３１に内包されず、蓋体３１の下面側に配置されるなどしてもよい。

【0053】

このように、第４の実施の形態の荷重センサ３０では、電解液パック９が荷重面Ｓから引張荷重Ｆ３を受けることで、電解液パック９が破壊されて電解液７が金属極２と空気極３との間に供給され、発電する。

【0054】

＜第５の実施の形態における荷重センサ４０の説明＞
図５Ａは、第５の実施の形態における荷重センサ４０の断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの荷重センサ４０が荷重を受けた後の状態を示す断面図である。荷重センサ４０において、図１Ａに示す荷重センサ１０と同じ部材については同じ符号を付した。

【0055】

図５Ａに示す荷重センサ４０は、下から金属極２、セパレータ４及び空気極３の順に積層された金属空気電池５が設けられ、金属空気電池５は筐体４１内に配置される。図５Ａに示すように、空気極３の表面は外部に露出した状態であり、空気極３の表面が荷重面Ｓとされている。
図５Ａに示すように、金属空気電池５と筐体４１の間に電解液パック９が配置されている。

【0056】

図５Ａに示すように、荷重面Ｓに荷重Ｆ１が作用すると、この荷重Ｆ１は、電解液パック９に対して圧縮荷重Ｆ１として作用する。これにより、電解液パック９が破壊されて電解液７が漏出し、金属極２と空気極３との間のセパレータ４に供給され発電される。
なお、図５Ａでは、空気極３の表面が荷重面Ｓであるが、金属極２の表面が荷重面Ｓとなるように構成してもよい。

【0057】

＜本実施の形態の効果について＞
以上説明した各実施の形態の荷重センサでは、電解液パック９は荷重面Ｓから荷重を受けることで電解液７が漏出して、金属極２と空気極３との間に供給されて発電する。このように本実施の形態では、電解液パック９が荷重面Ｓから荷重を受けて電解液７を漏出するシンプルな構造で構成でき、且つ小型化、薄型化された自己発電型センサを実現できる。
荷重により電解液パック９が破壊等されて電解液７が漏出する構成であれば、電解液パック９に作用する荷重は、圧縮荷重でも引張荷重でもどちらでもよい。

【0058】

荷重面Ｓは、金属極２の表面、空気極３の表面、或いは金属空気電池５以外の部材の表面であってもよい。ここで、金属極２の表面或いは、空気極３の表面を荷重面Ｓとすることで、荷重センサをより効果的に薄型化できる。一方、金属空気電池５以外の部材の表面を荷重面Ｓとする形態としては、金属空気電池５を収容する筐体の表面を例示できる。筐体の表面を荷重面Ｓとすることで、金属空気電池５を外部から適切に保護でき、また測定荷重範囲を精度よく定めることが可能になる。また、筐体の表面を荷重面Ｓとする構成では、電解液パック９を筐体と金属空気電池５との間に配置でき、電解液パック９を適切に保持でき、また電解液パック９に圧縮荷重或いは引張荷重を適切に作用させることができる。

【0059】

＜荷重センサの用途について＞
本実施の形態における荷重センサは、様々な用途に適用できる。例えば、物体の移動を検知する用途に適用できる。具体的には、ドアの開閉検知等による防犯センサ、生き物の捕獲センサ、断層や地滑り等の地質変化や雪崩の検知センサ等に使用できる。
物体が移動したことにより荷重が作用して電解液パック９から電解液７が漏出し、発電が開始される。

【0060】

或いは、物体が変化したことを検知する用途に適用できる。具体的には、ドローン等の物体の墜落位置の検知センサ、構造物のひび割れやズレなどの経時変化の検知センサ等に使用できる。
物体の変形や破壊等に基づく変化により荷重が作用して電解液パック９から電解液７が漏出し、発電が開始される。

【0061】

又は、物体の有無を検知する用途に適用できる。具体的には、侵入センサ、盗難センサ等の防犯センサ等に適用できる。
例えば、物体が荷重面Ｓに乗ったり、或いは荷重面Ｓに乗っていた物体が無くなることにより荷重が作用して電解液パック９から電解液７が漏出し、発電が開始される。

【0062】

又は、スイッチの押下を検知する用途に適用できる。具体的には、山岳や海洋における遭難時のビーコンや、非常用ボタン等に使用できる。
スイッチが押されることで、荷重が作用して電解液パック９から電解液７が漏出し、発電が開始される。

【0063】

上記用途において、人への報知は、有線、無線、音、光等で行うことができる。なお、荷重の作用方向や大きさ等に応じて、図１～図５に示した各実施の形態の荷重センサを適宜選択できる。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明の荷重センサによれば、物体の移動等の検知センサとして、有効に適用することが出来る。特に、本発明では、小型で且つシンプルな構造の荷重センサを実現でき、且つ荷重センサは、外部電源を必要としない。したがって、使い勝手に優れ、対象物や場所を問わず、簡単に使用することができる。

【符号の説明】

【0065】

１、１０、２０、３０、４０ ：荷重センサ
２ ：金属極
３ ：空気極
４ ：セパレータ
４ａ ：突出部
５ ：金属空気電池
６、４１ ：筐体
６ａ ：保持体
６ｂ、２１ ：蓋体
６ｃ、２２、３２ ：支持部材
７ ：電解液
８ ：収容体
９ ：電解液パック
２１、３１ ：蓋体
２１ｃ、３１ｃ ：内側端部
２１ｄ、３１ｄ ：外側端部
５１ ：送信部
５２ ：受信部
Ｆ１～Ｆ３ ：圧縮荷重
Ｓ ：荷重面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】