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公開番号2025050540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159391
出願日2023-09-25
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 20060101AFI20250328BHJP(測定;試験)
要約【課題】レベル計において迷い信号波の原因となる反射波を低減できるようにする。
【解決手段】レベル計10であって、センサ基板42と、電波整形部材59と、誘電体レンズ48と、電波吸収部材11とを備える。センサ基板42には、送信部43Tと受信部43Rとが実装される。電波整形部材59は、センサ基板42に実装された送信部43Tおよび受信部43Rを含む内部空間51を覆う素子ケース49と、一端が素子ケース49に電磁的に連通する導波管45と、導波管45の他端から送信電波の進行方向に向かって電波経路が次第に拡大するホーン46とを有する。誘電体レンズ48は、ホーン46の先端に設けられ、送信部43Tから電波整形部材59を経た電波を対象物に対して偏向させる。電波吸収部材11は、素子ケース49の内壁に沿って設けられ、電波を吸収する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
送信機と受信機とが実装された基板と、
前記基板に実装された送信機と受信機とを含む空間を覆う素子ケースと、一端が前記素子ケースに電磁的に連通する導波路と、前記導波路の他端から送信電波の進行方向に向かって電波経路が次第に拡大するホーンと、を有する電波整形部材と、
前記ホーンの先端に設けられ、前記送信機から前記電波整形部材を経た電波を対象物に対して偏向させる誘電体レンズと、
前記素子ケースの内壁に沿って設けられ、電波を吸収する電波吸収部材とを備える、レベル計。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
電波吸収部材がホーンの内壁に沿って設けられている、請求項１記載のレベル計。
【請求項３】
基板と、電波整形部材と、誘電体レンズとを収容する金属製のケーシングと、
前記誘電体レンズに接して前記誘電体レンズを前記金属製のケーシングに取り付けるための、誘電体にて形成された取付け部材とを備える、請求項１記載のレベル計。
【請求項４】
誘電体レンズは、比誘電率が２～３の低誘電率材料と、前記低誘電率材料よりも誘電正接が高い高誘電正接材料とを含むレンズ材料にて形成されている、請求項１記載のレベル計。
【請求項５】
高誘電正接材料がポリクロロトリフルオロエチレン樹脂である、請求項４記載のレベル計。
【請求項６】
導波路は、導波管により構成されて、送信機からの送信波と受信機への受信波とを同軸化させる、請求項１記載のレベル計。
【請求項７】
誘電体レンズは導波路に向けて突出する突状の断面形状を備える、請求項１記載のレベル計。
【請求項８】
基板と、電波整形部材と、誘電体レンズとを収容するケーシングを備え、
前記ケーシングは、流動性を持つ物質を貯留する容器に取り付けられることが可能であり、
前記容器に取り付けられるとともに、前記ケーシングを取り付けることが可能なアダプタを備え、
前記アダプタは、前記ケーシングを取り付けたときに、前記流動性を持つ物質の表面から前記基板までの第１の距離が、前記ケーシングが容器に取り付けられたときの前記流動性を持つ物質の表面から前記基板までの第２の距離よりも長くなる、請求項１記載のレベル計。

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 1,500 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（特許文献１）。このようなレベル計として、特許文献２には、測定動作中に電波送信信号が容器内に送信され、流動性を持つ物質の表面で反射されたエコー信号が、レベルに依存する通過時間後に受信されるものが記載されている。電波送信信号としては、ミリ波が一般的に用いられる。
【０００３】
電磁送信信号を用いるレベル計は、ミリ波レーダを有した構成となるのが通例である。ミリ波レーダでは、回路基板に形成されたパターンにより構成されるパッチアンテナを用いて電波を送受信する構成が主に用いられている。そして、レーダとしての指向性を向上させるために、パッチアンテナから出た電波信号を、ホーンアンテナ、レンズアンテナを通すことで電波の広がりを絞ったうえで出射させることが一般的である。
【０００４】
パッチアンテナに代えて、パッチアンテナよりも汎用的で安価なアンテナ・オン・パッケージ構造のレーダＩＣを用いることも可能である。レーダＩＣは、送信波と受信波とが分かれていることが多いが、レベル計を構成するためには、レーダとしての送受信の経路を同一化することが必要である。そのための要素として、素子ケースと、導波管と、ホーンと、レンズとを有することで、送受信の経路が揃い、また指向性が高まることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－００２０９１号公報
ドイツ特許出願公開第１０２０１５１１３９５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、レーダＩＣを用いた公知のレベル計では、素子ケースやレンズなどにおいて、信号波の反射が少なからず発生している。このため、流動性を持つ物質の表面がレベル計から近い位置に存在する場合には、迷い信号波となった反射波が受信され、それにより生成される迷い信号が検出信号にノイズとして重畳してしまう問題がある。このため、近距離でのレベル検出を行う場合に、検出限界までの余裕度が低下するという問題がある。
【０００７】
さらに、たとえばレベルの検出対象である流動性を持つ物質が水よりも比誘電率が低い場合には、比誘電率に応じて反射波のレベルが水の場合よりも低下するため、水以外の比誘電率の低い物質について近距離でのレベル検出を行う場合には、その検出安定性が低くなってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、レベル計において迷い信号波の原因となる反射波を低減できるように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、本発明の実施形態の一例としてのレベル計は、
送信機と受信機とが実装された基板と、
【００１０】
前記基板に実装された送信機と受信機とを含む空間を覆う素子ケースと、一端が前記素子ケースに電磁的に連通する導波路と、前記導波路の他端から送信電波の進行方向に向かって電波経路が次第に拡大するホーンと、を有する電波整形部材と、
前記ホーンの先端に設けられ、前記送信機から前記電波整形部材を経た電波を対象物に対して偏向させる誘電体レンズと、
前記素子ケースの内壁に沿って設けられ、電波を吸収する電波吸収部材とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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