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公開番号2024157835
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072441
出願日2023-04-26
発明の名称レベル計
出願人株式会社キーエンス
代理人弁理士法人森本国際特許事務所
主分類G01F 23/284 20060101AFI20241031BHJP(測定;試験)
要約【課題】設置場所の自由度が高いレベル計を提供する。
【解決手段】レベル計10は、センサ部16と、センサ部16に対して通信するとともに電力を供給する制御器55とを備える。センサ部16は、送信信号を生成する信号生成部と、生成された送信信号に応じた電波送信する送信部と、対象物で反射した電波を受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部とを有する。制御器55は、計測されたレベルに応じた表示を行う表示部20と、レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部30とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対象物のレベルを計測するレベル計であって、
センサ部と、
前記センサ部と通信ケーブルを介して接続され、前記センサ部に対して通信するとともに電力を供給する制御器と、を備え、
前記センサ部は、
送信信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、
前記送信部を収容する第一筐体と、
前記第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、
前記第一筐体に設けられ、前記送信部により送信される電波を透過する計測窓と、
前記対象物で反射した電波を、前記計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、
前記受信部により生成される前記受信信号に少なくとも基づいて前記対象物の前記レベルを計測するセンサ処理部と、を有し、
前記制御器は、
前記センサ部に前記通信ケーブルを介して電力を供給する電源と、
前記電源を収容する第二筐体と、
前記第二筐体に設けられ、前記センサ処理部により計測された前記レベルに応じた表示を行う表示部と、
前記第二筐体に設けられ、前記レベルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する、レベル計。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記センサ処理部は、前記信号生成部により生成される前記送信信号と、前記受信部により生成される前記受信信号に基づき中間周波数信号を生成し、前記中間周波数信号に基づいて前記対象物のレベルを計測する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項３】
前記センサ処理部は、前記信号生成部により生成される前記送信信号と、前記受信部により生成される前記受信信号に基づき、前記送信部から電波を送信するタイミングと前記受信部により電波を受信するタイミングとの差に対応する前記対象物のレベルを計測する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項４】
前記センサ部は、さらに、
前記計測窓に配置され、前記送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう前記送信波を屈折する誘電体レンズと、
前記第一筐体に収容され、前記送信部と前記受信部とが実装され、前記計測軸と交差するセンサ基板とを有する、請求項１に記載のレベル計。
【請求項５】
前記センサ部は、さらに、
前記センサ基板上の前記送信部および前記受信部が接する空間を囲うとともに、当該空間に連通する前記計測軸に沿った導波路を形成する導電性の電波整形部を有し、
前記誘電体レンズは、前記送信部により送信され前記導波路を通過する前記送信波が前記計測軸に沿って平面波として進行するよう前記送信波を屈折する、請求項４に記載のレベル計。
【請求項６】
前記導波路は、前記計測軸に直交する方向について、前記送信部により送信される前記送信波の波長の半分よりも長く、かつ、前記送信波の波長よりも短いものであり、
前記計測軸に沿った方向について、前記送信部により送信される前記送信波の波長よりも長いものである、請求項５に記載のレベル計。
【請求項７】
前記センサ部は、さらに、
前記導波路と連通し、前記計測軸に直交する方向について、前記導波路から前記誘電体レンズに向けて長くなる電波路を形成する導電性のテーパー壁を有する、請求項６に記載のレベル計。
【請求項８】
前記テーパー壁には、内壁面に電波を吸収する電波吸収体が設けられる、請求項７に記載のレベル計。
【請求項９】
前記取付部は、前記計測軸を円筒軸とする円筒形を有し、前記誘電体レンズの側面を囲う、請求項４に記載のレベル計。
【請求項１０】
前記操作部は、前記レベルの計測に関する前記パラメータとして前記レベルについて複数のレベル範囲を区切る閾値の設定操作を受け付けるものであり、
前記センサ部は、さらに、前記センサ処理部により計測された前記レベルと前記操作部により設定される前記閾値との比較結果に応じて点灯状態が変化する状態灯を有し、
前記センサ基板は、前記誘電体レンズと向かい合う面の中央部に前記送信部と前記受信部とが実装され、当該向かい合う面の裏面又は周辺部に前記状態灯の光源が実装され、
前記第一筐体は、前記光源からの光を透過する前記状態灯の透過窓が設けられる、請求項４に記載のレベル計。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物のレベルを計測するレベル計に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
液体、粉体、粒体などの、流動性を持つ物質を貯留する容器において、物質の界面の高さ、すなわちレベル（液面レベル、粉体上面レベルなど）を計測するレベル計が用いられることがある。こうしたレベル計は、計測されたレベルをユーザに対して表示する機能を備えている。例えば特許文献１に記載のレベル計は、計測された液面レベルを表示する表示部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－００２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレベル計においては、計測されたレベルは、数値で表示されていた。例えば特許文献１のレベル計においては、液面レベルの測定結果を数値で表示するための、５桁の７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）が表示部に設けられている。この表示部は、レベルを計測するために用いられるパルス信号を生成する本体部の上面に設けられている。
【０００５】
しかしながら、表示部はユーザが測定結果を目視により理解できる内容を表示する必要があるため、ある程度の大きさが必要となる。また特許文献１のレベル計では、測定条件などを入力するための操作部も本体部の上面に設けられている。本体部は、表示部と操作部、およびこれらを制御するための電子回路を含む必要があるため、寸法が大きくなってしまう。レベル計の本体部の寸法が大きいと、狭い場所、天井の低い場所などにレベル計を設置することができなくなり、設置場所の自由度が低くなる。また表示部および操作部が本体部と同じ場所にあるため、ユーザはレベル計に近づかなければ、計測結果を確認することも、操作部を操作することもできない。したがってユーザが近寄り難い場所、例えば高い場所などにレベル計を設置すると不便となるため、ユーザにとっての利便性の観点からしても、従来のレベル計は設置場所の自由度が低くなっていた。
【０００６】
上記の問題に鑑み、本発明は、設置場所の自由度が高いレベル計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】
上記課題を解決するため、本発明に係る実施形態の一例としてのレベル計は、対象物のレベルを計測するレベル計であって、センサ部と、センサ部と通信ケーブルを介して接続され、センサ部に対して通信するとともに電力を供給する制御器と、を備え、センサ部は、送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、送信部を収容する第一筐体と、第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、第一筐体に設けられ、送信部により送信される電波を透過する計測窓と、対象物で反射した電波を、計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信部により生成する受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を有し、制御器は、センサ部に通信ケーブルを介して電力を供給する電源と、電源を収容する第二筐体と、第二筐体に設けられ、センサ処理部により計測されたレベルに応じた表示を行う表示部と、第二筐体に設けられ、レベ
ルの計測に関するパラメータを設定するための操作部と、を有する。また本発明に係る実施形態の別例としてのレベル計は、対象物のレベルを計測するレベル計であって、送信信号を生成する信号生成部と、信号生成部により生成される送信信号に応じた電波を送信する送信部と、送信部を収容する第一筐体と、第一筐体に形成され、対象物に向けて取り付けるための取付部と、第一筐体に設けられ、送信部により送信される電波を透過する計測窓と、計測窓に配置され、送信部により送信される送信波が計測軸に沿って進行するよう送信波を屈折する誘電体レンズと、第一筐体に収容され、送信部と受信部とが実装され、計測軸と交差するセンサ基板と、第一筐体を貫通するとともに、センサ基板と電気的に接続される通信ケーブルと、対象物で反射した電波を、計測窓を介して受信して、受信した電波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信部により生成される受信信号に少なくとも基づいて対象物のレベルを計測するセンサ処理部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表示部と操作部が制御器に設けられるため、センサ部の寸法が小さくなり、センサ部の設置場所の自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
レベル計のセンサ部および制御器を示す斜視図。
センサ部の断面図。
制御器の断面図。
対象物を収容するタンクにセンサ部が取り付けられた状態を示す図。
送信波の進行経路を示す図。
反射波の進行経路を示す図。
レベル計の構成要素間の関係の一例を概略的に示すブロック図。
レーダー制御部および送受信部の構成の一例を示す図。
送信波と反射波との関係を示す図。
表示部のモード遷移を説明する図。
表示部に表示されるバーグラフとゲージを示す図。
第１の制御器の送電端子が露出した状態を示す図。
第２の制御器の受電端子が露出した状態を示す図。
複数の制御器が並んでレールに取り付けられた状態を示す図。
センサ部が外部制御装置と接続される形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態の一例としてのレベル計１０について説明する。図１の斜視図には、本実施形態のレベル計１０が示されている。レベル計１０は、計測対象となる対象物（例えば液体、粉体、粒体など）のレベルを計測する装置である。計測されるレベルとは、対象物の界面の高さである。レベルの具体例としては、容器内に収容される液体の液面の高さが挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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