JPWO2014115326A1 - 液深測定器 - Google Patents

Abstract

本発明は、高価な測定装置を用いることなく箱状体の内部に貯留した水（導電性液体）の水深（液深）を容易に測定することを目的とし、上面が開口した箱状体の内部に貯留した導電性液体の液面から前記箱状体の内部の底面までの液深を測定する液深測定器であって、先端部に第１の電極を有する第１の測定棒と、先端部に第２の電極を有する第２の測定棒と、前記第１の測定棒と前記第２の測定棒とを平行にスライド可能に支持するスライド支持部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗に基づいて、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを検知して報知する検知部と、前記第１の測定棒と前記第２の測定棒との相対的なスライド量に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を表示する表示部と、を有する。

Description

本発明は、液深測定器に関する。

水位を測定する方法としては、物差しや巻尺などを水の中に入れて目盛を直接読み取る方法のほか、レーザ式変位センサや超音波式変位センサなどを用いる方法も知られている。

また、例えば、特許文献１では、計測用絶縁ケーブルを中空ロッド内に挿入して、電気抵抗の変化により先端の電極が中空ロッド内の地下水の水面に達したことを検出し、その時のケーブルの挿入長さから地下水位を測定する地下水位の測定方法が開示されている。この測定方法によれば、レーザ式変位センサや超音波式変位センサなどの高価な測定装置を用いることなく、地下水位のように、物差しや巻尺などの目盛を直接読み取ることができない場所の水位を測定することができる。したがって、特許文献１の測定方法を用いて、上面が開口した箱状体の内部に貯留した水の水位を測定することができる。

特開２０１２−８３３６１号公報

しかしながら、特許文献１の測定方法では、水面から箱状体の内部の底面までの距離、すなわち、「水深」を測定することができない。

前述した課題を解決する主たる本発明は、上面が開口した箱状体の内部に貯留した導電性液体の液面から前記箱状体の内部の底面までの液深を測定する液深測定器であって、先端部に第１の電極を有する第１の測定棒と、先端部に第２の電極を有する第２の測定棒と、前記第１の測定棒と前記第２の測定棒とを平行にスライド可能に支持するスライド支持部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗に基づいて、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを検知して報知する検知部と、前記第１の測定棒と前記第２の測定棒との相対的なスライド量に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を表示する表示部と、を有することを特徴とする液深測定器である。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、高価な測定装置を用いることなく箱状体の内部に貯留した水（導電性液体）の水深（液深）を容易に測定することができる。

本発明の一実施形態における液深測定器の構成を示す図である。 図１に示した液深測定器において、スライド支持部３を透過して拡大した図である。 本発明の一実施形態における液深測定器を用いて、箱状体９の内部に貯留した水（導電性液体）の水深（液深）を測定する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態における液深測定器を用いて、箱状体９の内部に貯留した水（導電性液体）の水深（液深）を測定する方法を説明する図である。 液深測定器の他の構成例を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝液深測定器の構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態における液深測定器の構成について説明する。なお、図２は、図１に対して、スライド支持部３を透過して拡大した図である。

図１および図２に示されている液深測定器は、箱状体の内部に貯留した導電性液体の液深（例えば水深）を測定するための測定器具であり、測定棒１、２、スライド支持部３、および検知部４を含んで構成されている。

測定棒１（第１の測定棒）は、先端が尖った棒状の導電部材１０（１０ａ〜１０ｂ）と、図１において黒色で示される絶縁部材とからなる。導電部材１０は、例えば筒状に形成された絶縁部材に挿入されることによって、中央部が絶縁部材で覆われて、先端部１０ａおよび基端部１０ｂが露出しており、当該露出した先端部１０ａは、第１の電極として機能する。また、絶縁部材には、スライド支持部３と導電部材１０の基端部１０ｂとの間の領域に、長手方向に沿って目盛１１が設けられている。

測定棒２（第２の測定棒）は、先端が尖った棒状の導電部材２０（２０ａ〜２０ｂ）と、図１において黒色で示される絶縁部材とからなる。導電部材２０は、例えば筒状に形成された絶縁部材に挿入されることによって、中央部が絶縁部材で覆われて、先端部２０ａおよび基端部２０ｂが露出しており、当該露出した先端部２０ａは、第２の電極として機能する。また、絶縁部材には、目盛１１の読み取り位置を示す目印２１が設けられている。

ここで、測定棒１側に設けられた目盛１１と測定棒２側に設けられた目印２１とは、アナログ表示部を構成し、図１に示すように測定棒１および２の高さが揃った状態（測定棒１および２の先端間の長手方向の距離が０の状態）で、目盛１１の読み取り値が「０」となるような位置関係で設けられている。なお、各測定棒における目盛１１および目印２１の位置を固定せず、目盛１１を測定棒１に対して長手方向に移動可能としたり、目印２１を測定棒２に対して長手方向に移動可能としたりしてもよい。これにより、内部の深さが異なる様々な箱状体への対応が容易となる。また、測定棒２側に目盛を設け、測定棒１側に目印を設けてもよい。

スライド支持部３は、図１に示されている本体（支持部材）および摘み３１と、図２に示されているラック２２およびピニオン３２とからなる。スライド支持部３の本体は、測定棒１に固定されている。また、ラック２２は、測定棒２の長手方向に沿って設けられ、さらに、ピニオン３２は、ラック２２と噛み合うように、スライド支持部３の本体に回転可能に支持されている。そして、ラック２２およびピニオン３２で構成されるラック・ピニオン機構により、摘み３１を回してピニオン３２を回転させることによって、測定棒２を長手方向に動かし、測定棒１と測定棒２とを平行にスライドさせることができる。

検知部４は、導電部材１０および２０の先端部間（第１および第２の電極間）の電気抵抗Ｒｍを検出するため、導電部材１０および２０の基端部に接続されている。そして、検知部４は、導電部材１０および２０の先端部間の電気抵抗Ｒｍ（≒基端部間の電気抵抗）が所定の閾値Ｒｔｈ以下となった場合に、導電部材１０および２０の先端部がいずれも測定対象の導電性液体に接触していることを検知し、さらに、そのことを液深測定器の使用者に報知する。使用者への報知方法としては、例えばブザーを鳴動させて報知する。また、例えば、ランプを点灯または点滅させたり、バイブレータを振動させたりして報知してもよい。なお、閾値Ｒｔｈは、測定対象の導電性液体の抵抗率（または導電率）に応じて設定しておく。

＝＝＝液深測定器の作用＝＝＝
以下、図３および図４を参照して、本実施形態における液深測定器を用いて、箱状体９の内部に貯留した導電性液体の液深を測定する方法について説明する。

本実施形態の液深測定器は、図３および図４に示すような、上面が開口した箱状体９の内部に貯留した導電性液体９１を測定対象として、導電性液体９１の液面から箱状体９の内部の底面までの液深を測定するのに適している。なお、以下の説明においては、一例として、測定対象の導電性液体９１は、水であるものとする。

まず、使用者は、図３に示すように、測定棒２を測定棒１に対して平行にスライドさせた状態で液深測定器を箱状体９の内部に挿入して、測定棒１（導電部材１０）の先端を箱状体９の内部の底面に当接させる。ここで、アナログ表示部（目盛１１および目印２１）は、測定棒１と測定棒２との相対的なスライド量に応じた先端間の長手方向の距離を表示している。そして、この距離は、液深測定器を箱状体９の内部に垂直に挿入することによって、箱状体９の内部の底面から測定棒２（導電部材２０）の先端までの高さｈに等しくなる。なお、図３において、高さｈ（目盛１１の読み取り値）は、「５０」となっている。

次に、使用者は、測定棒１の先端を箱状体９の内部の底面に当接させたまま、摘み３１を回して測定棒２を測定棒１に対して平行にスライドさせて、測定棒２の先端を下降させる。そして、図４に示すように、測定棒２の先端が水９１の水面に到達して、導電部材１０および２０の先端部がいずれも水９１に接触している状態となると、先端部間の電気抵抗Ｒｍが閾値Ｒｔｈ以下となり、検知部４は、そのことをブザーの鳴動などにより使用者に報知する。このとき、アナログ表示部が表示している箱状体９の内部の底面から測定棒２の先端までの高さｈは、水９１の水面から箱状体９の内部の底面までの水深ｈｓに等しくなる。なお、図４において、水深ｈｓ（目盛１１の読み取り値）は、「２５」となっている。

このようにして、本実施形態の液深測定器を用いることによって、箱状体９の開口部より外側で目盛１１を読み取ることができるため、箱状体９の内部に貯留した水９１の水深ｈｓを容易に測定することができる。なお、測定棒１および２の高さが揃った状態のまま液深測定器を箱状体９の内部に挿入しても、水深ｈｓを測定することは可能である。この場合、測定棒１および２の先端が箱状体９の内部の底面に当接した状態から、摘み３１を回して測定棒２の先端を上昇させ、ブザーの鳴動などが停止したときに目盛１１を読み取ることによって、水深ｈｓが得られる。

＝＝＝液深測定器の他の構成例＝＝＝
上記実施形態では、液深測定器は、目盛１１を直接読み取って水深ｈｓを求めるアナログ表示部を備えているが、これに代えて、図５に示すような、デジタル表示部３３を備えた構成としてもよい。この場合、リニアエンコーダ（リニアスケール）を用いて測定棒１と測定棒２との相対的なスライド量を電気信号に変換し、このリニアエンコーダの出力信号に応じて測定棒１および２の先端間の長手方向の距離を求めて、デジタル表示部３３に表示する。

例えば、静電容量式リニアエンコーダを用いる場合には、測定棒１および２の長手方向に沿って対向して電極が設けられ、測定棒１と測定棒２との相対的なスライド量を、電極間の静電容量の変化として検出する。なお、静電容量式リニアエンコーダを用いる場合には、対向して設けられた電極間に導電性液体などの不純物が入り込むことによって、電極間の誘電率が変化し、測定に誤差が生じる恐れがある。

また、例えば、光学式リニアエンコーダを用いる場合には、測定棒１の長手方向に沿ってメインスケールが設けられ、測定棒２の長手方向に沿ってインデックススケールが設けられ、測定棒１と測定棒２との相対的な移動を受光素子により検出する。なお、光学式リニアエンコーダを用いる場合には、メインスケールやインデックススケール、受光素子などに、有色の（濁った）導電性液体などの汚れが付着することによって測定に誤差が生じる恐れがある。

また、例えば、磁気式リニアエンコーダを用いる場合には、測定棒１の長手方向に沿って磁気スケールが設けられ、測定棒１と測定棒２との相対的な移動を、測定棒２に設けられた磁気センサにより検出する。なお、磁気式リニアエンコーダを用いる場合には、導電性液体などの不純物や汚れによる測定誤差が生じにくい。

前述したように、図１および図５に示した液深測定器において、平行にスライド可能な測定棒１および２の先端部の電極がいずれも測定対象の水（導電性液体）９１に接触していることを電極間の電気抵抗Ｒｍに基づいて検知する検知部４と、測定棒１と測定棒２との相対的なスライド量に応じた先端間の長手方向の距離を表示する表示部と、を備えることによって、測定棒１の先端が箱状体９の内部の底面に当接し、測定棒２の先端が箱状体９の内部に貯留した水９１の水面（液面）に到達した状態で、表示部に水深（液深）ｈｓが表示され、高価な測定装置を用いることなく水深ｈｓ容易に測定することができる。

また、先端が尖った棒状の導電部材（１０，２０）の先端部（１０ａ，２０ａ）および基端部（１０ｂ，２０ｂ）が露出するように絶縁部材で覆うことによって、測定棒（１，２）を構成することができ、露出した先端部（１０ａ，２０ａ）が水９１との接触を検知するための電極として機能し、検知部４は、基端部（１０ｂ，２０ｂ）に接続されて電気抵抗Ｒｍを検出することができる。

また、ラック２２およびピニオン３２で構成されるラック・ピニオン機構を設けることによって、摘み３１を回してピニオン３２を回転させ、測定棒１と測定棒２とを平行にスライドさせることができる。

また、図１に示した液深測定器において、測定棒１の長手方向に沿って目盛１１を設け、測定棒２に目盛１１の読み取り位置を示す目印２１を設けることによって、目盛１１を直接読み取って水深ｈｓを求めるアナログ表示部を構成することができる。

また、図５に示した液深測定器において、リニアエンコーダを用いて測定棒１と測定棒２との相対的なスライド量を電気信号に変換し、リニアエンコーダの出力信号に応じて測定棒１および２の先端間の長手方向の距離を求めることによって、デジタル表示部３３を構成することができ、リニアエンコーダとしては、磁気式や光学式、静電容量式などのものを用いることができる。

また、測定棒１および２の先端部の電極がいずれも測定対象の水９１に接触していることを検知部４が検知したことを液深測定器の使用者に報知することによって、使用者は、そのときの表示部の表示から水深ｈｓを求めることができ、使用者への報知手段としては、ブザーやランプ、バイブレータなどを用いることができる。

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１、２ 測定棒
３ スライド支持部
４ 検知部
９ 箱状体
１０、２０ 導電部材
１１ 目盛
２１ 目印
２２ ラック
３１ 摘み
３２ ピニオン
３３ デジタル表示部
９１ 水（導電性液体）

Claims (10)

1. 上面が開口した箱状体の内部に貯留した導電性液体の液面から前記箱状体の内部の底面までの液深を測定する液深測定器であって、
   先端部に第１の電極を有する第１の測定棒と、
   先端部に第２の電極を有する第２の測定棒と、
   前記第１の測定棒と前記第２の測定棒とを平行にスライド可能に支持するスライド支持部と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗に基づいて、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを検知して報知する検知部と、
   前記第１の測定棒と前記第２の測定棒との相対的なスライド量に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を表示する表示部と、
   を有することを特徴とする液深測定器。
2. 請求項１に記載の液深測定器であって、
   前記第１および第２の測定棒は、
   先端が尖った棒状の導電部材と、
   前記導電部材の先端部および基端部が露出するように前記導電部材を覆う絶縁部材と、
   をそれぞれ含み、
   前記検知部は、前記第１および第２の測定棒の前記導電部材の基端部間の電気抵抗に基づいて、前記第１および第２の測定棒の前記導電部材の先端部がいずれも前記導電性液体に接触していることを検知することを特徴とする液深測定器。
3. 請求項１または請求項２に記載の液深測定器であって、
   前記スライド支持部は、
   前記第１の測定棒に固定された支持部材と、
   前記第２の測定棒の長手方向に沿って設けられたラックと、
   前記ラックと噛み合うように、前記支持部材に回転可能に支持されたピニオンと、
   を含むことを特徴とする液深測定器。
4. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の液深測定器であって、
   前記表示部は、
   前記第１および第２の測定棒のうちの一方の測定棒の長手方向に沿って設けられた目盛と、
   前記第１および第２の測定棒のうちの他方の測定棒に設けられた、前記目盛の読み取り位置を示す目印と、
   を含むことを特徴とする液深測定器。
5. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の液深測定器であって、
   前記表示部は、
   前記第１の測定棒の長手方向に沿って設けられた磁気スケールと前記第２の測定棒に設けられた磁気センサとの相対的な移動を前記磁気センサによって検出するリニアエンコーダを含み、
   前記リニアエンコーダの出力信号に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を求めて、デジタル表示することを特徴とする液深測定器。
6. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の液深測定器であって、
   前記表示部は、
   前記第１の測定棒の長手方向に沿って設けられたメインスケールと前記第２の測定棒の長手方向に沿って設けられたインデックススケールとの相対的な移動を受光素子によって検出するリニアエンコーダを含み、
   前記リニアエンコーダの出力信号に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を求めて、デジタル表示することを特徴とする液深測定器。
7. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の液深測定器であって、
   前記表示部は、
   前記第１の測定棒と前記第２の測定棒との相対的なスライド量を、前記第１および第２の測定棒の長手方向に沿って対向して設けられた電極間の静電容量の変化として検出するリニアエンコーダを含み、
   前記リニアエンコーダの出力信号に応じて、前記第１の測定棒の先端と前記第２の測定棒の先端との間の長手方向の距離を求めて、デジタル表示することを特徴とする液深測定器。
8. 請求項１に記載の液深測定器であって、
   前記検知部は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗が所定の閾値以下となった場合に鳴動して、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを報知するブザーを含むことを特徴とする液深測定器。
9. 請求項１に記載の液深測定器であって、
   前記検知部は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗が所定の閾値以下となった場合に点灯または点滅して、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを報知するランプを含むことを特徴とする液深測定器。
10. 請求項１に記載の液深測定器であって、
    前記検知部は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気抵抗が所定の閾値以下となった場合に振動して、前記第１および第２の電極がいずれも前記導電性液体に接触していることを報知するバイブレータを含むことを特徴とする液深測定器。

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