JP2013152131A - タンク及びタンク内の内容物管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】
タンクを加工する必要がなく、且つ、タンク内の内容物とセンサが直接接触することなく、タンク内の内容物が所定量以上存在するか否かを正確に判定することが可能なタンクを提供する。また、タンクを１つ１つ目視等により確認することなく、タンク内の内容物の残量を、遠隔で自動的に判定することが可能なタンク内の内容物管理システム、及び、タンク内の内容物の品質事故発生を予測することが可能なタンク内の内容物管理システムを提供する。
【解決手段】
静電容量センサ１は、タンク２の外壁の側面に接着により固定される。静電容量センサ１にて測定された静電容量に基づく周波数等は、送信機４へ送られ、さらに受信機７に送られる。受信機７で受信したデータは、コンピュータ装置８に転送され、一括で管理される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク内の内容物が所定量以上存在するか否かを判定することが可能な静電容量センサを外壁側面に接着したタンク、及び、該タンクと、静電容量センサによる測定結果やタンク内の温湿度測定手段による測定結果に基づき、タンク内の内容物を管理するシステムに関する。

従来から、タンク内の内容物が所定量以上存在するか否かを判定することは、様々な分野で行われている。例えば、牛や豚などの家畜用飼料は、畜舎の近くに設置された飼料用タンク内に充填され、必要に応じて家畜に供給することが行われている。飼料用タンク内に貯蔵された飼料は、家畜に供給されることで徐々に消費されていくため、タンク内の飼料がなくならないように補充をしていく必要がある。そのため、多くの場合は、飼料メーカーの担当者が各畜舎を訪問し、飼料用タンクの上部まで昇り、タンクの蓋を開けて上から飼料の残量を確認して、必要があれば飼料を補充するということが行われている。

飼料の消費量や消費スピードなどは各畜舎によってそれぞれ異なるため、飼料切れを生じさせないようにするには、こまめにタンク内の飼料の残量を確認する必要がある。しかし、一般的に、畜舎は広い地域にわたって点在しており、飼料メーカーの担当者が各畜舎の各飼料タンク内の飼料の残量を的確に把握して補充するには大変な手間がかかるため、急なオーダーやオーダー変更が頻繁に発生することとなっている。飼料メーカーではこれらのオーダーに備えるために、ストックポイントにおいて物流上多くの安全在庫を抱える必要に迫られており、さらには、製造工場において急なオーダーに応じて生産計画の変更を余儀なくされる場合がある。

このような中、例えば、飼料用タンクの飼料の残存状態を容易に確認することができるものとして、タンク本体の表面に透明樹脂層が積層された透視部が形成された家畜飼料貯配タンクが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、飼料タンクの蓋体の裏面に超音波センサ装置を装着して、残存飼料の表面までの距離を測定し、センサ装置と、センターに設けたコンピュータ装置とを電話回線で接続し、センター側でのアクセスにより、残存飼料の表面までの距離データを送信して飼料タンクの飼料残量を遠隔にて検量することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

実用新案登録第３１２８１５１号公報 特開平５−２５６６８０号公報

しかし、特許文献１のように、タンク本体の表面に透視部（窓）を形成するという方法では、新たにタンクを設置する場合は特に問題はないが、既に使用されている既存のタンクについて新たに窓を設けるのは、実質的に不可能である。

また、特許文献２のように、超音波センサを用いてタンク内の内容物の残量を検量する方法では、例えば、内容物が飼料のように平らになりにくいものである場合には、超音波が反射しないこともあり、残量の検量ができなくなるという問題があった。

そこで、タンクに穴を開ける加工を施して静電容量式のレベルセンサを取り付け、タンク内の内容物の残量を判定する方法が考えられるが、タンクに穴を開けてしまうと、内部へ異物（雨水、虫、小動物等）が侵入するおそれがある。また、センサが内容物と直接接触するため、衛生面で問題が生ずる場合がある。例えば、内容物が家畜用飼料である場合には、カビが発生したり、異物の混入が認められたりすれば、その飼料は廃棄処分としなければならないため、タンクに穴をあけてセンサを取り付ける方法では、飼料の衛生管理、品質管理及びコスト面において大きな問題を生ずることとなる。

また、既存のタンクに、特許文献１のように窓を形成したり、特許文献２などのようにセンサを取り付ける方法では、タンクへの加工が必要となるが、タンクがリース物件であったり、使用者と所有権者とが異なる場合には、加工が認められないケースが多い。さらに、タンクの内容物に品質事故（例えば、家畜用飼料の場合には、カビやかたまりなど）が起きることがあるが、従来の方法では、内容物の残量の判定は可能であっても、品質事故の発生を予測することまでは想定されておらず、また、事故が発生していても発見できない場合があった。

本発明は、タンクを加工する必要がなく、且つ、タンク内の内容物とセンサが直接接触することなく、タンク内の内容物が所定量以上存在するか否かを正確に判定することが可能なタンクを提供することを目的とする。また、本発明は、タンクを１つ１つ目視等により確認することなく、タンク内の内容物の残量を、遠隔で自動的に判定することが可能なタンク内の内容物管理システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、タンク内の内容物の品質事故発生を予測することが可能なタンク内の内容物管理システムを提供することを目的とする。

本発明は、膜状又はシート状の２つの電極が同一平面上に間隔を設けて配置された静電容量センサが外壁側面に接着され、静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物が所定量以上存在するか否かが判定されることを特徴とするタンクに関する。

また、本発明によれば、タンクと；タンクの外壁側面に接着され、且つ、膜状又はシート状の２つの電極が同一平面上に間隔を設けて配置された静電容量センサと；静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物が所定量以上存在するか否かを判定する残量判定手段と；静電容量センサと接続され、静電容量センサにより測定された静電容量に基づくデータを送信する送信手段と；送信手段から送信されたデータを受信する受信手段と；を備えるタンク内の内容物管理システムが提供される。

また、上述の残量判定手段に加えて、静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物の品質事故発生を予測する予測手段を採用することができる。

さらに、本発明は、タンク内の温度及び湿度を測定する温湿度測定手段を有し、予測手段が、静電容量センサにより測定された静電容量並びに温湿度測定手段により測定された温度及び湿度に基づき、内容物の品質事故発生を予測するように構成することができる。

静電容量センサは、測定した静電容量を発振回路により周波数に変換して出力することが好ましい。

静電容量センサは温度センサを有し、温度センサにより測定された温度、及び、周波数の温度依存性に基づいて、周波数の補正を行うことが好ましい。

本発明のタンクであれば、タンクに加工する必要がなく、且つ、タンク内の内容物とセンサが直接接触することなく、タンク内の内容物が所定量以上存在するか否かを正確に判定することが可能である。

また、本発明のタンク内の内容物管理システムであれば、タンクを１つ１つ目視等により確認することなく、タンク内の内容物の残量を、遠隔で自動的に判定することが可能である。さらには、タンク内の内容物の品質事故発生を予測することが可能である。

本発明の実施の形態にかかる静電容量センサを用いたタンクレベル測定システムの概要図である。 本発明の実施の形態にかかる静電容量センサの構成を表す図である。 送信機、中継器及び受信機の構成を表す図である。 タンク内のレベルを判定する判定処理のフローチャートである。 静電容量センサが固定されたタンクの断面を表す図である。 フランクリン型発振回路の一例を示す図である。 温度補正前の周波数データと測定温度との関係の一例を表す図である。 飼料用タンクにおける、周波数等の１時間ごとの測定結果の一例を表す図である。 飼料用タンクにおける、１時間ごとに測定した周波数と測定温度の関係を表すグラフである。 温湿度センサの構成を表す図である。 第３の実施の形態の一例を表わすブロック図である。

以下、本発明について、飼料用のタンクを例に用いて詳述する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる静電容量センサを用いたタンクレベル測定システムの概要図である。静電容量センサ１は、飼料用タンク（以下、タンクという）２内部の飼料が所定量以上に残っているか否かを判定するものである。静電容量センサ１は、タンク２の外壁の側面に接着により固定される。静電容量センサ１は、ケーブル５を介して送信機４（送信手段）と接続されている。静電容量センサ１にて測定された静電容量に基づく周波数（測定された静電容量に基づくデータ）、及び、後述する静電容量センサ１に内蔵された温度センサにより測定された温度が、これらが測定された時間と共に、静電容量センサ１から送信機４へ送られ、さらに受信機７（受信手段）に送られる。

送信機４と受信機７が離れているような場合は、送信機４から、中継器６を介して受信機７にデータを送信することもできる。受信機７で受信したデータは、コンピュータ装置８に転送され、コンピュータ装置８にて一括で管理される。このようにすることで、タンク２を１つ１つ目視等により確認していく必要がなく、遠隔で自動的にデータを収集し、タンク内の内容物を管理することが可能となる。

次に、本発明の静電容量センサ１について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる静電容量センサ１の構成を表す図である。静電容量センサ１は、２つの膜状又はシート状の電極１１ａ、１１ｂが、同一平面上で重なり合うことのないように所定の間隔を設けて配置される。電極１１ａ、１１ｂの平面の形に特に制限はないが、矩形状であることが好ましい。一方の電極１１ａの略矩形状の平面の長手方向の一辺が、他方の電極１１ｂの長手方向の一辺と平行になるように配置される。この２つの電極１１ａ、１１ｂ間に一定の電圧が印加されると、静電容量センサ１の周囲の環境によって電極１１ａ、１１ｂ間の静電容量が変化する。そのため、静電容量の変化を測定することで、タンク２内の飼料（内容物）が所定量以上存在するか否かを判定することが可能となる。

膜状又はシート状の電極１１ａ、１１ｂとしては、例えば、金属箔が用いられる。金属箔は、導電性の良いものであれば特に制限されないが、銅箔を用いることができる。金属箔の大きさ及び厚さも特に制限はなく、製造や取り扱いの容易性、コスト、性能等を考慮して、適宜設計することができる。

電極１１ａ及び電極１１ｂには、変換部１２が接続されている。測定された静電容量を、ケーブル５を介してそのまま送信機４に送ると、ケーブル５の引き回しによる誤差を生ずる場合があるため、変換部１２では、静電容量を周波数に変換する。また、変換部１２には、温度センサ（図示しない）が内蔵されている。変換部１２内部にある発振回路内のコイルのリアクタンスが周囲の温度に依存するため、同じ静電容量であっても周囲の温度によって、出力される周波数が変化することになる。そのため、周波数の変換に際しては、後述するように、温度補正を行うことが好ましい。

変換部１２は、電極１１ａ、１１ｂと直接、或いは、図示しないリード線を介して接続することが可能であるが、電極１１ａ、１１ｂと近接する位置に配置することが好ましい。変換部１２を電極１１ａ、１１ｂと近接する位置に配置することで、リード線の引き回しによる影響を受けずに、静電容量の値を周波数に変換することが可能となる。

変換部１２は、ケーブル５を介して送信機４と接続されており、変換された周波数が送信機４に送信される。また、静電容量センサ１で消費される電力は、ケーブル５を介して送信機４から供給される。

電極１１ａ、１１ｂ及び変換部１２は、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの２枚の樹脂フィルム１３にて、両側から挟みこむようにしてラミネートされる。静電容量センサ１は、タンク２の外壁側面に接着固定して用いられるため、雨などの外部環境にさらされることになる。このように２枚の樹脂フィルム１３で電極１１をラミネートすることで、電極１１ａ、１１ｂ及び変換部１２が水分と接触することを防ぐことができ、センサとしての機能を維持することが可能となる。また、静電容量センサ１は屋外に設置されたタンク２に接着固定されることが多いため、ラミネート材の材質は、耐水性及び耐候性の高いものを選択することが好ましい。

本発明の静電容量センサ１は、平面部分がタンク２の外壁に沿って密着するように接着固定されていればよく、その接着方法については特に限定されない。既存のタンク２に容易に設置することができ、かつ、容易に取り外しができる点で、樹脂フィルム１３の一方の面に両面テープを張り付け、タンク２の外壁に固定することが好ましい。また、接着材料についても、耐水性及び耐候性に優れたものを用いることが好ましい。

次に、送信機４について説明する。図３（ａ）は、送信機４の構成を表す図である。送信機４は、送信機本体４１及びアンテナ４２から構成される。また、送信機本体４１には、ケーブル５及びＡＣ電源ケーブル４４が接続されている。ケーブル５を介して、静電容量センサ１へ電力を供給しつつ、静電容量センサ１にて測定された静電容量に基づく周波数及び測定した時間を受信する。これらの情報は、送信機本体４１に内蔵された内部メモリに記憶される。そして、中継器６又は受信機７との通信が確立すると、アンテナ４２を介して、これらの情報が中継器６又は受信機７に送信される。

なお、送信機本体４１には、ＬＥＤランプ４３が取り付けられており、送信機４に異常があった場合にＬＥＤランプ４３を点滅させることで、管理者に異常を知らせることができる。また、異常があった場合には、エラー情報を中継器６又は受信機７に送信することもできる。

次に、中継器６について説明する。図３（ｂ）は、中継器６の構成を表す図である。中継器６は、送信機４の内部メモリに記憶された情報を受信機７に送信するための中継点の役割を果たすものである。中継器６は、中継器本体６１及びアンテナ６２から構成される。また、中継器本体６１にはＡＣ電源ケーブル６４が接続されている。中継器６は、アンテナ６２を介して、送信機４の内部メモリに記憶された情報を受信する。そして、受信機７との通信が確立すると、アンテナ６２を介して、これらの情報が受信機７に送信される。

なお、中継器本体６１には、ＬＥＤランプ６３が取り付けられており、中継器６の異常を管理者に知らせることもできる。また、異常があった場合には、エラー情報を受信機７に送信することもできる。

次に、受信機７について説明する。図３（ｃ）は、受信機７の構成を表す図である。受信機７は、受信機本体７１及びアンテナ７２から構成される。また、受信機本体７１にはＡＣ電源ケーブル７４及びコンピュータケーブル７５が接続されている。受信機７は、アンテナ７２を介して各種情報を送信機４又は中継器６から受信する。受信した情報は、コンピュータケーブル７５を介して、コンピュータ装置８へ転送される。

なお、受信機本体７１には、ＬＥＤランプ７３が取り付けられており、受信機７の異常を管理者に知らせることもできる。また、異常があった場合には、エラー情報をコンピュータ装置８に送ることもできる。

本発明の静電容量センサ１では、２つの電極１１ａ、１１ｂの長手方向の辺が平行に、所定の間隔をおいて配置されているが、２つの電極１１は、地面と平行な面を挟んで相対するように固定することが好ましい。つまり、電極１１ａ、１１ｂの長手方向と地面とが平行になるように静電容量センサ１をタンク２の側面に固定する。静電容量センサ１をこのように固定することで、タンク２内に貯蔵されている飼料の高さが、電極１１ａ、１１ｂ間の隙間部分の高さより低くなることで、静電容量が大きく変化することになる。

したがって、本発明の静電容量センサ１を、タンク２の側面の任意の位置に固定すると、静電容量センサ１よりも、タンク２内の飼料の高さが高い状態であるか、或いは、低い状態であるか、すなわち、タンク２内の飼料の残量が所定量以上存在するか否かを判定することが可能となる。静電容量センサ１が適切な位置に設置されていると、飼料の補充がすぐに必要であるか否かを、周波数の変化で確認できる。

次に、タンク２内のレベルを判定するための判定処理（残量判定手段）について、説明する。図４は、タンク内の飼料のレベルを判定するためのフローチャートである。また、図５は、静電容量センサが固定されたタンクの断面を表す図である。まず、電極１１ａ、１１ｂ間に所定の電圧が印加されることで静電容量が測定され、後述する発振回路を介して周波数ｆｏが測定される（ステップＳ１）。

そして、測定された周波数ｆｏをもとに周波数変化率Ｖを求める（ステップＳ２）。周波数変化率Ｖは、式（１）：

により求められる。ここで、ｆｓは、タンク２内が空の状態で測定した静電容量に基づく周波数であり、校正のため、タンク２内に飼料９を充填する前に測定しておく必要がある。タンク２内に飼料９が存在する場合は、通常、ｆｏはｆｓより小さい値となる。したがって、タンク２内に飼料９が存在する場合、Ｖは１００％よりも小さい値となる。

次いで、算出された周波数変化率Ｖが、検出しきい値Ｖｓより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。周波数変化率Ｖは飼料９の種類や飼料用タンクの材質・厚さなどによっても変わるため、タンク２内に飼料９が最大限満たされているような場合と、タンク２内に飼料９が全く存在しない場合の静電容量に基づく周波数を測定し、それらの結果から検出しきい値Ｖｓを予め定めておく必要がある。例えば、２つの電極１１ａ、１１ｂの隙間部分よりも高い位置までタンク２内に飼料９がある状態の周波数変化量Ｖが９５％程度であるような場合、検出しきい値Ｖｓを予め９８％と設定しておくことができる。

タンク２内の飼料９の高さが、図５（ａ）のように、電極１１ａ、１１ｂの隙間部分よりも高い位置から、図５（ｂ）のように低い位置まで減ると、周波数変化量は９５％から、検出しきい値Ｖｓである９８％よりも大きい値となる。これにより、タンク２内の飼料９の残量が所定量よりも少なくなっていることを判定することが可能となる。

検出しきい値Ｖｓは予め設定しておく必要がある。タンク２内の同じ高さの位置に飼料９がある場合であっても、飼料９の種類や形状、タンク２の材質や厚さ等に応じて、周波数変化量は変わってくるため、例えば、タンク２内を空にした状態と、タンク２内全体を飼料９で満たした状態における静電容量に基づく周波数の比をもとに、検出しきい値Ｖｓを設定する。

ステップＳ３による判定の結果、周波数変化量Ｖが検出しきい値Ｖｓよりも大きい場合（ステップＳ３にてＹＥＳ）は、図５（ｂ）のように、タンク２の飼料９の高さは電極１１ａ、１１ｂの隙間部分よりも低いと判定され（ステップＳ４）、周波数変化量Ｖが検出しきい値Ｖｓよりも小さい場合（ステップＳ３にてＮＯ）は、図５（ａ）のように、タンク２の飼料９の高さは、電極１１ａ、１１ｂの隙間部分よりも高いと判定される（ステップＳ５）。そして、ステップＳ４及びＳ５の判定の結果がデータ出力される（ステップＳ６）。

ステップＳ１〜Ｓ６までの一連の処理は、１時間毎など所定の時間が経過する毎に定期的に行うことも、連続的に行うこともできる。また、これらの一連の処理は、すべて変換部１２内で実行されてもよく、又は、送信機４内、中継器６内、受信機７内或いはコンピュータ装置８にて実行されてもよい。すなわち、残量判定手段は、変換部１２、送信機４、中継器６、受信機７、コンピュータ装置８のいずれに設けることもできる。

なお、変換部１２内に残量判定手段を設ける場合は、静電容量センサ１により測定された静電容量を周波数に変換する必要はなく、静電容量の測定値からその変化率等を求め、上記ステップの処理を実行することができる。また、残量判定手段が変換部１２、送信機４、中継器６のいずれかに設けられる場合は、受信機７に送信されるデータ（測定された静電容量に基づくデータ）は、残量判定手段により判定されたデータ（内容物が所定量以上存在するか否かの判定結果）のみであってもよい。

なお、変換部１２内に発振回路を設けることで、ステップＳ１において周波数ｆｏを検知することが可能となる。このような発振回路は特に限定されるものではないが、例えば、図６に示すような、高安定なＬＣ発振回路として知られる、フランクリン型発振回路を用いることができる。この場合、周波数ｆｏと、電極１１の静電容量Ｃ_ｘ及び、電極１１と並列に接続されたコイルのリアクタンスＬ_１との関係は、式（２）：

で表される関係が成立する。本発明の静電容量センサ１では、出力された発振周波数ｆｏの変化を検出することで、静電容量の変化を知ることが可能となる。なお、Ｌ_１は温度により変動するものであり、検出される周波数ｆｏは温度補正を行うことが好ましい。

次に、測定された周波数の温度補正について説明する。温度補正は、上記ステップ１とステップ２の間にて実行される。図７は、タンク２内に飼料が存在しない場合に測定した、周波数データと測定温度（変換部１２に内蔵された温度センサにより測定された温度）との関係の一例を表す図である。図７では、−２０〜６０℃で、５℃毎に、周波数を測定している。これら、得られた各温度の周波数をもとに、式（３）：

（式中、ａ及びｂは定数）で表されるような一次近似式が求められる。この一次近似式は、タンク２内に飼料が存在しない場合の周波数（以下、標準周波数という）と測定温度の関係を表すものである。この一次近似式により、例えば、１７℃や１８℃といった温度で測定したときの標準周波数を求めることができる。

図７で、２５℃を基準としたような場合は、式（４）：

で表される一次近似式を求めることができる。

例えば、２５℃を基準に温度補正を行うような場合、上の一次近似式により実際の測定温度における標準周波数が求められると、この標準周波数と２５℃における標準周波数を用いて、測定された周波数をもとに、２５℃の温度下で検知される周波数に補正することができる。温度補正の際には、式（５）：

を用いて、２５℃以外で測定した周波数を、２５℃で測定した場合の周波数に補正することができる。式（５）を用いることで、２５℃とは異なる温度で測定した場合であっても、すべて２５℃で測定したものとして周波数を補正することができる。

図７では、式（４）から５０℃の標準周波数は８４０，５８１Ｈｚと求められるが、これは、２５℃の標準周波数の８６１，０１９Ｈｚに相当するものである。したがって、５０℃で測定した周波数が８４０，０００Ｈｚであった場合は、式（５）から、８６０，４２４Ｈｚ（＝８６１，０１９×８４０，０００／８４０，５８１）が、２５℃に換算した場合の周波数となる。

図８は、飼料用タンクにおける、周波数等の測定結果の一例を表す図である。１時間毎に測定した、測定周波数、温度、基準周波数、変動率、判定結果、検出しきい値が表示されている。図９は、図８をグラフ化したものであり、飼料用タンクにおける、１時間毎に測定した周波数と測定温度の関係を表すグラフである。図８のＡからＢの間に（図９のＣ地点）、測定した周波数の値が大きく下がって、周波数変動率がしきい値９７％より低くなっており、静電容量センサ１が固定された位置よりも高い位置まで、タンク２内に飼料が補充されたことがわかる。

上記説明では、本発明の静電容量センサ１、送信機４、中継器６、受信機７等に用いる電源は、ＡＣ電源であるものとしたが、電池であっても構わない。さらに、受信機７については、発信機４と同様の形状を有するものとして説明したが、例えば、コンピュータ装置８に接続されたＵＳＢ接続型受信機や集乳車に搭載されるなどしたハンディ型受信機、或いは、固定設置型受信機を用いることができる。そして収集したデータは、コンピュータ装置８に送るほか、インターネット経由でサーバーやストレージへ保存することもできる。

また、送信機４及び受信機７は、いずれも送信機能と受信機能の双方を有することができる。すなわち、送信機４、中継器６及び受信機７は、すべて同一の仕様のものとすることができる。

本発明の静電容量センサ１による測定が可能なタンク２としては、内部に内容物を充填可能な空間を有するもので、その空間を覆う外側面部分の素材が非導電性のものが好ましく、ＦＲＰ製のタンクなどが好適に用いられる。

本発明の静電容量センサ１による測定が可能なタンク２内の内容物としては、家畜用飼料以外にも、粉体や液体など、静電容量の変化を判定できるものであれば、特に制限はない。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態に加えて、静電容量センサ１により測定された静電容量に基づき、内容物の品質事故発生を予測する予測手段を備えている。

第２の実施の形態においては、静電容量センサ１を、固定する高さの位置を変えて複数設置している。高さの異なる位置に複数の静電容量センサ１を固定することで、タンク２内の内容物の高さがどの程度であるかを経時的に把握することができる。すなわち、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、静電容量センサ１により測定された静電容量に基づき、タンク２内の内容物が所定量以上存在するか否かを判定するが、固定する高さを変えて複数取り付けられた各々の静電容量センサ１ａ、１ｂ、１ｃ・・・により測定された静電容量ａ、ｂ、ｃ・・・に基づき、タンク２の内容物が減少するスピードを捉え、内容物の品質事故発生を予測する。ここで、タンク２の内容物が減少するスピードは、例えば、取り付けられた高さの位置が最も近い２つの静電容量センサ１ａ及び１ｂについて、高い方に位置する静電容量センサ１ａの電極１１の高さよりも内容物の高さが低くなった時（すなわち、周波数変動率がしきい値よりも高くなった時）から、低い方に位置する静電容量センサ１ｂの電極１１の高さよりも内容物の高さが低くなるまでに経過した時間をもとに、求めることが可能である。

例えば、家畜用飼料の場合には、カビやかたまりなどの品質事故が発生する前後では、飼料の減少するスピードが異なるため、予め正常時の飼料の減少スピードを記憶させておき、これと比較することにより、飼料の品質事故発生を予測することができる。例えば、減少スピードが所定の範囲を超えて小さくなった場合に、飼料の品質事故の発生を予測することができる。

予測手段は、前述の残量判定手段と同様に、変換部１２、送信機４、中継器６、受信機７、コンピュータ装置８のいずれに設けることもできる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態に加えて、タンク２内の温度及び湿度を測定する温湿度測定手段を有し、静電容量センサ１により測定された静電容量並びに温湿度測定手段により測定された温度及び湿度に基づき、内容物の品質事故発生を予測する。

第３の実施の形態において用いられる温湿度測定手段について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、温湿度測定手段の一例である温湿度センサの構成を表わす図である。温湿度センサ３（温湿度測定手段）には、タンク内温度センサ３１及びタンク内湿度センサ３２が設けられている。温湿度センサ３は、タンク２の内部に固定される。例えば、タンク２の上部にある蓋の裏やタンク２の上部内壁面になどに、両面テープを用いて固定される。温湿度センサ３は、前述の送信機４と温湿度センサケーブル３３を介して接続されており、タンク内温度センサ３１及びタンク内湿度センサ３２で測定した温度や湿度を送信機４へ送る。なお、温湿度センサ３で消費される電力は、温湿度センサケーブル３３を介して、送信機４から供給を受けることもできるし、電池を内蔵して賄うこともできる。

次に、予測手段は、静電容量センサ１により測定された静電容量並びに温湿度センサ３により測定されたタンク内温度及びタンク内湿度に基づき、内容物の品質事故発生を予測する。例えば、予め正常時の温湿度を記憶させておき、これと比較することにより、温湿度が異常である場合には、内容物の品質事故の発生を事前に予測し、警報を発報するように構成することができる。これにより、第２の実施の形態より以上に内容物の品質事故発生をきめ細かく予測することができる。例えば、家畜用飼料については、タンク内の温度や湿度が高くなると、カビなどが生えやすい状態になるため、タンク内の温度や湿度が所定の範囲を超えた場合には、カビの発生を事前に予測し、警報を発報して、カビ発生を未然に回避するよう促すことができる。

図１１は、第３の実施の形態の一例を表わすブロック図である。図１１において、固定する高さの位置を変えてタンク２に複数設置された静電容量センサ１ａ、１ｂ、１ｃは、ケーブル５を介して、送信機４のマルチプレクサ４０１に接続されている。静電容量センサ１の電極１１ａ、１１ｂ間における静電容量は、変換部（周波数変換回路）１２で周波数に変換されて出力される。また、周波数の温度補償用の温度データも送信機４のマルチプレクサ４０１に出力される。

タンク２内部に設置された温湿度センサ３は、タンク内温度センサ３１及びタンク内湿度センサ３２の測定データを送信機４のマルチプレクサ４０１に出力する。

送信機４内では、マルチプレクサ４０１に出力された測定データが、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ４０３や周波数カウンタ４０４を介して、ＣＰＵ４０２に入力される。ＣＰＵ４０２では、静電容量センサの温度センサにより測定された温度、及び、周波数の温度依存性に基づいて、周波数の補正を行った上で、内容物が所定量以上存在するか否かを判定したり（残量判定手段）、内容物の品質事故発生を予測したり（予測手段）する。このとき、判定や予測の基準となる値は予め送信機４内のＥＥＰＲＯＭ４０９などに記憶させておくことができる。なお、ＣＰＵ４０２には、Ａ／Ｄコンバータ４０３や周波数カウンタ４０４、ＥＥＰＲＯＭ４０９の他、ＲＯＭ４０５、ＲＡＭ４０６、ＲＴＣ４０７、ＲＦモジュール４０８、表示器４１０及び操作部４１１が接続されている。

そして、送信機４は、データ（静電容量センサ１や温湿度センサ３の測定結果とこれらに基づく判定結果や予測結果）をＲＦモジュール４０８により外部へ送信する。中継器６及び／又は受信機７は、ＲＦモジュール４０８により送信機４（又は中継器６）から送信されたデータを受信する。受信機７は、ＲＳ−４８５やＵＳＢなどのインターフェイスを介して、コンピュータ装置８（図示せず）と接続され、コンピュータ装置８のディスプレイには、判定結果や予測結果などが表示される。これにより、タンクを１つ１つ目視等により確認することなく、タンク内の内容物の残量を、遠隔で自動的に判定することが可能である。また、タンク内の内容物の品質事故発生を予測することが可能である。

１ 静電容量センサ
１１ 電極
１２ 変換部
１３ 樹脂フィルム
２ 飼料用タンク
３ 温湿度センサ
３１ 温度センサ
３２ 湿度センサ
４ 送信機
４１ 送信機本体
４２ アンテナ
４３ ＬＥＤランプ
４４ ＡＣ電源ケーブル
５ ケーブル
６ 中継器
６１ 中継器本体
６２ アンテナ
６３ ＬＥＤランプ
７ 受信機
７１ 受信機本体
７２ アンテナ
７３ ＬＥＤランプ
８ コンピュータ装置
９ 飼料

Claims (6)

1. 膜状又はシート状の２つの電極が同一平面上に間隔を設けて配置された静電容量センサが外壁側面に接着され、
   前記静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物が所定量以上存在するか否かが判定されることを特徴とするタンク。
2. タンクと、
   前記タンクの外壁側面に接着され、且つ、膜状又はシート状の２つの電極が同一平面上に間隔を設けて配置された静電容量センサと、
   前記静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物が所定量以上存在するか否かを判定する残量判定手段と、
   前記静電容量センサと接続され、静電容量センサにより測定された静電容量に基づくデータを送信する送信手段と、
   前記送信手段から送信されたデータを受信する受信手段と、
   を備えるタンク内の内容物管理システム。
3. 前記静電容量センサにより測定された静電容量に基づき、内容物の品質事故発生を予測する予測手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のタンク内の内容物管理システム。
4. タンク内の温度及び湿度を測定する温湿度測定手段を有し、
   前記予測手段が、前記静電容量センサにより測定された静電容量並びに前記温湿度測定手段により測定された温度及び湿度に基づき、内容物の品質事故発生を予測することを特徴とする請求項３に記載のタンク内の内容物管理システム。
5. 前記静電容量センサが、測定した静電容量を発振回路により周波数に変換して出力することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のタンク内の内容物管理システム。
6. 前記静電容量センサが温度センサを有し、温度センサにより測定された温度、及び、周波数の温度依存性に基づいて、周波数の補正を行うことを特徴とする請求項５に記載のタンク内の内容物管理システム。

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