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公開番号2025083946
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197644
出願日2023-11-21
発明の名称液位計測装置
出願人三菱マテリアル株式会社,国立大学法人横浜国立大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01F 23/22 20060101AFI20250526BHJP(測定;試験)
要約【課題】構造が簡単で簡易に、液体の液面位置を計測可能な液位計測装置を提供する。
【解決手段】液体の液面位置を計測する液位計測装置10であって、ゼーベック係数の絶対値が3μV/K以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体20と、熱電材料含有多孔質体20の下端側に接続された下端電極部11と、熱電材料含有多孔質体20の上端側に接続された上端電極部12と、を備え、熱電材料含有多孔質体20に接続された下端電極部11と上端電極部12との間に液面が位置した際に、液体に浸漬された下端側で液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた液体が上端側で揮発する際の気化熱によって温度差が生じ、この温度差によって生じる起電力により変化する電気信号を検知することにより、液面位置を計測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】
液体の液面位置を計測する液位計測装置であって、
ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体と、前記熱電材料含有多孔質体の下端側に接続された下端電極部と、前記熱電材料含有多孔質体の上端側に接続された上端電極部と、を備え、
前記熱電材料含有多孔質体に接続された前記下端電極部と前記上端電極部との間に前記液面が位置した際に、前記液体に浸漬された前記下端側で前記液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた前記液体が前記上端側で揮発する際の気化熱によって温度差が生じ、この温度差によって生じる起電力により変化する電気信号を検知することにより、前記液面位置を計測することを特徴とする液位計測装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記熱電材料含有多孔質体が上下方向に複数配列されていることを特徴とする請求項１に記載の液位計測装置。
【請求項３】
上下方向に隣接する前記熱電材料含有多孔質体において、下方の前記熱電材料含有多孔質体の前記上端電極部と上方の前記熱電材料含有多孔質体の前記下端電極部が水平方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項４】
前記熱電材料含有多孔質体に接続された前記下端電極部と前記上端電極部との間に、更に１つ以上の中間電極部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項５】
前記熱電材料が、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項６】
前記熱電材料が、有機熱電材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項７】
前記熱電材料が、化合物半導体またはシリコン半導体による、ナノチューブまたはナノワイヤであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項８】
前記多孔質体が、紙、糸、不織布、布のいずれか一種であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。
【請求項９】
前記液体が、常温で揮発可能な揮発性液体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液位計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体の液面位置を計測する液位計測装置に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、ダム、貯水池、水田等の水面位置や、各種液体の貯留タンクなどにおける液体の液面位置を管理するために、液体の液面位置を計測する液位計測装置が用いられている。
例えば、特許文献１には、貯留した液面上に浮くフロートを利用したフロート式の液位計測装置が提案されている。
また、特許文献２には、ダイヤフラムを備える差圧測定圧力センサを液体中に投入し、測定された液体圧を用いて液面位置を求める圧力式の液位計測装置が提案されている。
【０００３】
さらに、特許文献３においては、測定対象の誘電率の変化に基づいて、測定対象の水分量を測定することで水面位置を求める静電容量式の液位計測装置が提案されている。
また、特許文献４においては、レーザー光を用いたレーザー式の液位計測装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００２－０３９８４２号公報
特開２０１８－１９４５１１号公報
特開２０１２－１２２９０９号公報
特許第６８０９６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されたフロート式の液位計測装置や特許文献２に記載された圧力式の液位計測装置は、設備自体が大型であって、設置する場所を確保する必要があった。
また、特許文献３に記載された静電容量式の液位計測装置や特許文献４に記載されたレーザー式の液面位置計測装置においては、部品数が多く回路や計器などの設備構成が複雑であり、導入コストおよび操業コストが高くなるといった問題があった。
【０００６】
最近では、ロボット技術や情報通信技術（ＩＣＴ）を活用して、省力化・精密化や高品質生産を実現するスマート農業が試行されており、水田の水位管理を行うためのセンシング技術が求められている。ここで、水田等は、地形等によって構造も異なることから、簡便に設置可能であり、安定して水（液体）の液面位置を計測する液位計測装置が求められている。
【０００７】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で簡易に、液体の液面位置を計測可能な液位計測装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の態様１の液位計測装置は、液体の液面位置を計測する液位計測装置であって、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体と、前記熱電材料含有多孔質体の下端側に接続された下端電極部と、前記熱電材料含有多孔質体の上端側に接続された上端電極部と、を備え、前記熱電材料含有多孔質体に接続された前記下端電極部と前記上端電極部との間に前記液面が位置した際に、前記液体に浸漬された前記下端側で前記液体が吸い上げられるとともに、吸い上げられた前記液体が前記上端側で揮発する際の気化熱によって温度差が生じ、この温度差によって生じる起電力により変化する電気信号を検知することにより、前記液面位置を計測することを特徴としている。
【０００９】
本発明の態様１の液位計測装置によれば、ゼーベック係数の絶対値が３μＶ／Ｋ以上の熱電材料を含む多孔質体からなる熱電材料含有多孔質体と、前記熱電材料含有多孔質体の下端側に接続された下端電極部と、前記熱電材料含有多孔質体の上端側に接続された上端電極部と、を備えているので、前記熱電材料含有多孔質体に接続された前記下端電極部と前記上端電極部との間に前記液面が位置した際に、前記熱電材料含有多孔質体の下端側で吸い上げられた液体が前記熱電材料含有多孔質体の上端側で揮発する際の気化熱によって生じる温度差で起電力が生じることになり、これにより変化する電気信号を検知することで、液体の液面位置を計測することが可能となる。検知できる電気信号としては、電圧、電流、電気抵抗等がある。
また、熱電材料含有多孔質体に接続された前記下端電極部と前記上端電極部との間に発生する電気信号を検知することで液面位置を計測することから、設備構成が非常に簡単であり、導入コストおよび操業コストを低く抑えることができる。
【００１０】
本発明の態様２の液位計測装置は、態様１の液位計測装置において、前記熱電材料含有多孔質体が上下方向に複数配列されていることを特徴としている。
本発明の態様２の液位計測装置によれば、前記熱電材料含有多孔質体が上下方向に複数配列されていることから、気化熱による温度差によって起電力が生じた熱電材料含有多孔質体を特定することで、液体の液面位置を広い範囲で計測することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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