(57)【要約】【課題】検出センサの検出面との間の隙間を生じ難くすることができるようにすることで、検出センサによる検出精度の低下を抑制すること。【解決手段】水位検出装置は、液体層の水位を検出する水位検出装置であって、先端側の一部が液体層よりも下層の物質層に挿し込まれる棒状の本体部と、本体部の側面において本体部の挿し込み方向に沿って並設され、液体層を検出可能な複数の検出センサとを備え、少なくとも物質層に挿し込まれる部分において、複数の検出センサの各々は、挿し込み方向に対して先端側を向いて傾斜した検出面を有する。【選択図】図３
2020067366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体層の水位を検出する水位検出装置であって、
先端側の一部が前記液体層よりも下層の物質層に挿し込まれる棒状の本体部と、
前記本体部の側面において前記本体部の挿し込み方向に沿って並設され、前記液体層を検出可能な複数の検出センサと
を備え、
少なくとも前記物質層に挿し込まれる部分において、
前記複数の検出センサの各々は、
前記挿し込み方向に対して前記先端側を向いて傾斜した検出面を有する
ことを特徴とする水位検出装置。
【請求項２】
前記物質層は土壌である
ことを特徴とする請求項１に記載の水位検出装置。
【請求項３】
前記本体部の側面は、
前記挿し込み方向に沿って並設され、且つ、前記挿し込み方向に対して前記先端側を向いて傾斜した複数の傾斜面を有し、
前記複数の検出センサの各々は、
前記複数の傾斜面の各々に設置されることにより、前記検出面が前記挿し込み方向に対して前記先端側を向いて傾斜する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水位検出装置。
【請求項４】
前記本体部は、
互いに表裏関係にある第１の側面および第２の側面を有し、
前記複数の傾斜面は、
前記挿し込み方向に沿って、前記第１の側面および前記第２の側面に交互に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の水位検出装置。
【請求項５】
前記複数の検出センサの各々は、静電容量方式の検出センサである
ことを特徴とする請求項４に記載の水位検出装置。
【請求項６】
前記複数の検出センサの各々は、相互容量方式の検出センサである
ことを特徴とする請求項５に記載の水位検出装置。
【請求項７】
前記第１の側面に前記検出面を有する前記検出センサは、
前記第１の側面の前記傾斜面に設置される検出電極と、
前記第２の側面において前記検出電極とは反対側の平面部に設置されるグラウンド電極とを有し、
前記第２の側面に前記検出面を有する前記検出センサは、
前記第２の側面の前記傾斜面に設置される検出電極と、
前記第１の側面において前記検出電極とは反対側の平面部に設置されるグラウンド電極とを有する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の水位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下方向に並設された複数の検出センサ（例えば、温度センサ、静電容量センサ等）によって液体層の水位を検出することが可能な検出装置が知られている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。
【０００３】
例えば、下記特許文献２には、縦長状板に並べて設けられた複数の温度センサの温度差により、大気層と水層との境界面と、水層と土層との境界面とを検出し、検出された２つの境界面の距離を水位として測定する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、下記特許文献３には、静電容量の変化を計測するための複数の電極（いわゆる、静電容量センサ）が水位方向に所定の間隔で並設された水位計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２０２１２２号公報
【特許文献２】特開昭６３−７１６２０号公報
【特許文献３】特開２０１７−２１５１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献２に開示されている技術のように、複数の検出センサを有する検出装置の一部を地中に挿し込むことにより、大気層と水層との境界、および、水層と土層との境界を検出し、検出された２つの境界面の距離を水位として検出することが可能である。
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、検出センサの検出面が上下方向に対して平行に設けられているため、地中に挿し込まれた部分において、検出センサの検出面との間に隙間が生じ易く、検出センサによる検出精度が低下してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態の水位検出装置は、液体層の水位を検出する水位検出装置であって、先端側の一部が液体層よりも下層の物質層に挿し込まれる棒状の本体部と、本体部の側面において本体部の挿し込み方向に沿って並設され、液体層を検出可能な複数の検出センサとを備え、少なくとも物質層に挿し込まれる部分において、複数の検出センサの各々は、挿し込み方向に対して先端側を向いて傾斜した検出面を有する。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態によれば、検出センサの検出面との間の隙間を生じ難くすることができるため、検出センサによる検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る水位検出システムのシステム構成を示す図
【図２】一実施形態に係る検出装置の一部を表す外観斜視図
【図３】一実施形態に係る検出装置の一部を表す正面図、背面図、および側面図
【図４】一実施形態に係る検出装置における電気的接続構成を示す図
【図５】一実施形態に係る水位検出システムによる水位検出方法の一例を示す図
【図６】一実施形態に係る検出装置による効果を説明するための図
【図７】一実施形態に係る検出装置の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔一実施形態〕
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
【００１２】
（水位検出システム１０のシステム構成）
図１は、一実施形態に係る水位検出システム１０のシステム構成を示す図である。図１に示す水位検出システム１０は、液体層２０が形成された場所における任意の測定位置に設置され、当該測定位置における液体層２０の水位を検出するシステムである。図１に示すように、水位検出システム１０は、水位検出装置１００および制御装置１５０を備える。水位検出装置１００および制御装置１５０は、ケーブル１６０によって互いに接続されている。
【００１３】
水位検出装置１００は、液体層２０よりも下層の土壌３０（「物質層」の一例）に挿し込み可能、且つ、液体層２０の水位を検出可能な棒状の装置である。水位検出装置１００は、図１に示すように、重力方向である下方を挿し込み方向（図中矢印Ａ方向）として、先端側の一部が土壌３０の地表面３０Ａから土壌３０内に挿し込まれることにより、土壌３０に対して起立状態で設置される。これにより、水位検出装置１００は、土壌３０上に満たされた液体層２０の水位を検出することができる。そして、水位検出装置１００は、液体層２０の水位を表す検出信号を、ケーブル１６０を介して制御装置１５０へ出力することができる。
【００１４】
制御装置１５０は、水位検出装置１００による水位の検出を制御する制御装置である。例えば、制御装置１５０は、水位検出装置１００から出力された検出信号を、ケーブル１６０を介して取得する。そして、制御装置１５０は、水位検出装置１００から取得された検出信号に基づいて、液体層２０の水位を算出する。さらに、制御装置１５０は、液体の水位の算出結果を、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信を介して外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）へ出力する。例えば、制御装置１５０は、定期的に、検出信号を取得してから液体の水位の算出結果を出力するまでの一連の処理を実行する。これにより、外部装置は、常に最新の水位を把握することができる。なお、図１に示す例では、制御装置１５０は、水位検出装置１００の近傍に設置されているが、例えば、制御装置１５０は、水位検出装置１００に一体的に設けられたものであってもよい。また、制御装置１５０は、水位検出装置１００から取得された検出信号をそのまま外部装置へ送信し、液体層２０の水位の算出を外部装置に行わせるようにしてもよい。
【００１５】
（水位検出装置１００の構成）
図２は、一実施形態に係る水位検出装置１００の一部を表す外観斜視図である。図２に示すように、水位検出装置１００は、本体部１１０を有している。本体部１１０は、水位検出装置１００の外形状をなす棒状の部材である。本体部１１０は、基部１１２、複数の隆起部１１４、および複数の傾斜面１１６を有して構成されている。例えば、本体部１１０は、絶縁性を有する比較的硬質な素材（例えば、硬質樹脂等）が用いられて形成される。
【００１６】
基部１１２は、上下方向（図中Ｚ軸方向）に直線状に延在する棒状の部分である。図２に示す例では、基部１１２は、平板状をなしているが、これに限らず、基部１１２は、少なくとも土壌３０に挿し込み可能な棒状であれば、その他の形状（例えば、角柱状、円柱状等）をなすものであってもよい。基部１１２は、互いに表裏関係にある第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂを有する。第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂは、互いに平行であり、且つ、ＸＺ平面に対して平行な平面である。
【００１７】
複数の隆起部１１４は、基部１１２の第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂの各々において、上下方向（図中Ｚ軸方向）に沿って一定の間隔を有して並べて設けられている。特に、図２に示すように、複数の隆起部１１４は、上下方向に沿って、第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂに交互（いわゆる、千鳥状）に設けられている。すなわち、第１の側面１１２Ａの隆起部１１４の裏側は、第２の側面１１２Ｂの隆起部１１４が設けられていない垂直な平面部分であり、第２の側面１１２Ｂの隆起部１１４の裏側は、第１の側面１１２Ａの隆起部１１４が設けられていない垂直な平面部分である。
【００１８】
各隆起部１１４は、第１の側面１１２Ａまたは第２の側面１１２Ｂから、外側（Ｙ軸方向に離れる方向）に隆起した立体形状を有している。図２に示す例では、各隆起部１１４は、Ｘ軸方向からの側面視（すなわち、第１の側面１１２Ａまたは第２の側面１１２Ｂを側面視した場合）において、三角形状（すなわち、山形状）をなす側面形状を有している。また、図２に示す例では、各隆起部１１４は、Ｙ軸方向からの平面視（すなわち、第１の側面１１２Ａまたは第２の側面１１２Ｂを平面視した場合）において、水平方向（図中Ｘ軸方向）に直線状に連なる長手形状を有している。
【００１９】
すなわち、各隆起部１１４は、水平方向（図中Ｘ軸方向）に延在する稜線を境界線として、上下に分割された２つの傾斜面を有しており、そのうちの下側（図中Ｚ軸負側，本体部１１０の先端側）の傾斜面が、傾斜面１１６となっている。傾斜面１１６は、第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂの延在方向（すなわち、図中Ｚ軸方向、挿し込み方向）に対して、本体部１１０の先端側を向いて傾斜した平面部分である。傾斜面１１６には、静電容量センサ１２０の検出電極１２２が設置される。
【００２０】
（静電容量センサ１２０の配置）
図３は、一実施形態に係る水位検出装置１００の一部を表す正面図、背面図、および側面図である。図３に示すように、水位検出装置１００においては、本体部１１０の複数の隆起部１１４の各々の傾斜面１１６に対し、静電容量センサ１２０の検出電極１２２が設けられている。
【００２１】
検出電極１２２は、導電性を有する素材から形成される薄板状の部材である。検出電極１２２は、液体層２０を検出する。具体的には、検出電極１２２は、制御装置１５０から駆動信号が供給されることにより駆動される。そして、検出電極１２２は、当該検出電極１２２の検出面に対して液体が接触すると、液体の誘電率に応じて、当該検出電極１２２における静電容量が変化し、これに伴って、当該検出電極１２２における電流量が変化する。この電流量の変化は、制御装置１５０によって検出される。制御装置１５０は、検出電極１２２における電流量の変化（すなわち、静電容量の変化）に基づいて、検出電極１２２の検出面に液体が接触しているか否か（すなわち、検出電極１２２が液体層２０内に浸水しているか否か）を判定することができる。例えば、制御装置１５０は、検出電極１２２における電流量の変化量が、所定の閾値ｔｈを超えた場合、検出電極１２２に液体が接触していると判定し、反対に、検出電極１２２における電流量の変化量が、所定の閾値ｔｈ未満である場合、検出電極１２２に液体が接触していないと判定する。検出電極１２２としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、金属膜（例えば、銀、銅、アルミとモリブデンとの複合素材）等を用いることができる。
【００２２】
なお、本体部１１０の傾斜面１１６は、本体部１１０の先端側（図中Ｚ軸負側）を向いて傾斜した平面部分である。このため、検出電極１２２は、傾斜面１１６に設置されることにより、その検出面が、本体部１１０の先端側（図中Ｚ軸負側）を向いて傾斜することとなる。
【００２３】
また、本体部１１０において、複数の隆起部１１４は、上下方向（図中Ｚ軸方向）に沿って、第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂに交互に設けられている。このため、水位検出装置１００は、複数の隆起部１１４の各々の傾斜面１１６に検出電極１２２が設置されることにより、複数の検出電極１２２が、上下方向（図中Ｚ軸方向）に沿って、第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂに交互に設けられたものとなる。
【００２４】
なお、本実施形態の静電容量センサ１２０は、相互容量方式を用いている。このため、図３に示すように、本実施形態の水位検出装置１００では、複数の傾斜面１１６の各々に対し、静電容量センサ１２０を構成する２つの検出電極１２２が、左右方向（図中Ｘ方向）に並べて設けられている。２つの検出電極１２２のうち、一方の検出電極１２２を送信電極１２２Ａとし、他方の検出電極１２２を受信電極１２２Ｂとする。本実施形態の静電容量センサ１２０は、送信電極１２２Ａに対して駆動信号が供給されることにより、送信電極１２２Ａと受信電極１２２Ｂとの間に容量結合による電磁界を形成する。そして、静電容量センサ１２０は、液体が送信電極１２２Ａおよび受信電極１２２Ｂに接触すると、導体である液体へ電磁界の一部が移動し、送信電極１２２Ａと受信電極１２２Ｂとの間の静電容量が減少する。静電容量センサ１２０は、この変化を定期的に観測する事で、液体の接触を検知することができる。
【００２５】
（水位検出装置１００における電気的接続構成）
図４は、一実施形態に係る水位検出装置１００における電気的接続構成を示す図である。図４に示すように、水位検出装置１００は、複数の静電容量センサ１２０を備えている。複数の静電容量センサ１２０の各々は、送信電極１２２Ａおよび受信電極１２２Ｂを有する。図４に示す例では、水位検出装置１００は、１６個の静電容量センサ１２０を備えている。そのうち、８つの静電容量センサ１２０は、本体部１１０の第１の側面１１２Ａに設けられ、残り８つの静電容量センサ１２０は、本体部１１０の第２の側面１１２Ｂに設けられる。
【００２６】
図４に示すように、複数の静電容量センサ１２０の各々は、送信電極１２２Ａが、４本の送信配線１６１Ａ〜１６１Ｄのいずれかによって、制御装置１５０と接続されており、受信電極１２２Ｂが、４本の受信配線１６１Ｅ〜１６１Ｈのいずれかにより、制御装置１５０と接続されている。すなわち、本実施形態の水位検出装置１００は、４本の送信配線１６１Ａ〜１６１Ｄ、および、４本の受信配線１６１Ｅ〜１６１Ｈを、複数の静電容量センサ１２０で共用する構成を採用している。
【００２７】
具体的には、本実施形態の水位検出装置１００は、４本の送信配線１６１Ａ〜１６１Ｄの各々に対し、４つの送信電極１２２Ａが接続された構成を採用している。また、本実施形態の水位検出装置１００は、４本の受信配線１６１Ｅ〜１６１Ｈの各々に対し、４つの受信電極１２２Ｂが接続された構成を採用している。これにより、本実施形態の水位検出装置１００は、複数の検出電極１２２の各々に対して専用の配線を設ける構成（例えば、自己容量方式の静電容量センサを用いた場合）と比較して、配線数および検出回路数を少なくすることができ、よって、制御装置１５０における電気的接続構成および回路構成を比較的簡単な構成とすることができる。
【００２８】
例えば、図４に示すように、１６個の静電容量センサ１２０を設ける場合、相互容量方式を用いることにより、４×４のマトリクス構成によって、各静電容量センサ１２０の静電容量を検出することができるため、すなわち、４本の送信配線と４本の受信配線と（合計８本の配線）によって、１６個の静電容量センサ１２０を制御装置１５０に接続することができる。一方、自己容量方式を用いた場合、各静電容量センサ１２０に２本の配線が必要となるため、すなわち、３２本の配線が必要となる。
【００２９】
制御装置１５０は、４本の送信配線１６１Ａ〜１６１Ｄの各々へ駆動信号を出力することにより、複数の送信電極１２２Ａの各々を駆動することができる。そして、制御装置１５０は、４本の受信配線１６１Ｅ〜１６１Ｈの各々から入力される検出信号に基づいて、複数の静電容量センサ１２０の各々の静電容量を測定することができる。
【００３０】
（水位検出装置１００における電気的接続構成）
図５は、一実施形態に係る水位検出システム１０による水位検出方法の一例を示す図である。図５では、水位検出装置１００が備える１６個の送信電極１２２Ａを、Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，・・・，Ｔｘ１３，Ｔｘ１４，Ｔｘ１５，Ｔｘ１６と示している。また、図５では、水位検出装置１００が備える１６個の受信電極１２２Ｂを、Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，・・・，Ｒｘ１３，Ｒｘ１４，Ｒｘ１５，Ｒｘ１６と示している。なお、図５では、本体部１１０の第１の側面１１２Ａに設けられている送信電極１２２Ａおよび受信電極１２２Ｂを、実線で表しており、本体部１１０の第２の側面１１２Ｂに設けられている送信電極１２２Ａおよび受信電極１２２Ｂを、点線で表している。
【００３１】
図５に示すように、水位検出装置１００は、先端側の一部が土壌３０内に挿し込まれることにより、土壌３０に対して起立状態で設置される。これにより、水位検出装置１００は、図５に示すように、土壌３０と、土壌３０上に形成された液体層２０と、液体層２０の液面よりも上側の大気層４０とに跨った状態となる。
【００３２】
そこで、本実施形態の水位検出システム１０は、水位検出装置１００により、液体層２０の水面２０Ａの高さ位置（すなわち、大気層４０と液体層２０との境界位置）と、土壌３０の地表面３０Ａの高さ位置（すなわち、大気層４０と液体層２０との境界位置）とを検出し、制御装置１５０により、水面２０Ａの高さ位置と地表面３０Ａの高さ位置との高低差Ｄを算出することにより、当該高低差Ｄを液体層２０の水位として検出することができる。
【００３３】
具体的には、まず、複数の静電容量センサ１２０の各々が液体を検出できるように、各静電容量センサ１２０に対して、静電容量の変化量の閾値ｔｈを設定しておく。例えば、土壌３０と、液体層２０と、大気層４０とでは、誘電率が異なる。そこで、複数の静電容量センサ１２０の各々に対し、液体層２０の誘電率（５０〜８０）に応じた静電容量の変化量が検出されたときにＯＮと判定され、土壌３０の誘電率（３〜３０）および大気層４０の誘電率（１〜１．１）に応じた静電容量の変化量が検出されたときにＯＦＦと判定されるように、静電容量の変化量の閾値ｔｈを予め設定しておく。
【００３４】
そして、制御装置１５０から複数の静電容量センサ１２０に対して駆動信号を供給することにより、複数の静電容量センサ１２０を駆動し、複数の静電容量センサ１２０の各々について、静電容量の変化量を検出する。そして、制御装置１５０により、複数の静電容量センサ１２０の各々の静電容量の変化量に基づいて、水面２０Ａの高さ位置と、地表面３０Ａの高さ位置とを検出する。
【００３５】
具体的には、制御装置１５０は、閾値ｔｈを超える静電容量の変化量が検出された静電容量センサ１２０のうち、最も高い位置にある静電容量センサ１２０の高さ位置を、水面２０Ａの高さ位置として検出する。また、制御装置１５０は、閾値ｔｈを超える静電容量の変化量が検出された静電容量センサ１２０のうち、最も低い位置にある静電容量センサ１２０の高さ位置を、地表面３０Ａの高さ位置として検出する。
【００３６】
例えば、図５に示す例では、制御装置１５０は、液体層２０内にある上から３番目〜１３番目の静電容量センサ１２０を、ＯＮと判定する。この場合、制御装置１５０は、上から３番目の静電容量センサ１２０（ＴＸ３，ＲＸ３）の高さ位置を、水面２０Ａの高さ位置として検出する。また、制御装置１５０は、上から１３番目の静電容量センサ１２０（ＴＸ１３，ＲＸ１３）の高さ位置を、地表面３０Ａの高さ位置として検出する。
【００３７】
そして、制御装置１５０は、検出された水面２０Ａの高さ位置と、検出された地表面３０Ａの高さ位置との高低差Ｄを算出することにより、当該高低差Ｄを液体層２０の水位として検出する。例えば、図５に示す例では、制御装置１５０は、上から３番目の静電容量センサ１２０（ＴＸ３，ＲＸ３）の高さ位置と、上から１３番目の静電容量センサ１２０（ＴＸ１３，ＲＸ１３）の高さ位置との高低差Ｄを、液体層２０の水位として検出する。
【００３８】
例えば、制御装置１５０は、予め記憶しておいた、上から３番目の静電容量センサ１２０の高さ位置を示す位置情報と、上から１３番目の静電容量センサ１２０の高さ位置を示す位置情報とから、高低差Ｄを算出することができる。または、制御装置１５０は、上から３番目の静電容量センサ１２０から上から１３番目の静電容量センサ１２０までの、静電容量センサ１２０の設置数および設置間隔に基づいて、高低差Ｄを算出することもできる。
【００３９】
（水位検出装置１００による効果）
図６は、一実施形態に係る水位検出装置１００による効果を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態の水位検出装置１００は、複数の検出電極１２２が下方を向いて傾斜して設けられているため、複数の検出電極１２２を傾斜させずに設けた場合と比較して、水位検出装置１００を下方（先端側）から見たときの、各検出電極１２２の検出面の投影面積を増加させることができる。
【００４０】
これにより、本実施形態の水位検出装置１００は、図中矢印Ａに示すように、先端側の一部が土壌３０内に下方へ挿し込まれたときに、図中矢印Ｂに示すように、各検出電極１２２の検出面に対して、土壌３０の粒子３０Ｂをより確実に押し当てることができ、このため、各検出電極１２２の検出面との間の隙間を生じ難くすることができる。したがって、本実施形態の水位検出装置１００は、土壌３０内に挿し込まれた部分に設けられている検出電極１２２により、液体層２０を誤検出してしまうことを抑制することができる。
【００４１】
また、本実施形態の水位検出装置１００は、互いに表裏関係にある第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂに対し、傾斜面１１６および検出電極１２２が交互に設けられている。このため、本実施形態の水位検出装置１００は、第１の側面１１２Ａの検出電極１２２に加えられた押圧力により、第２の側面１１２Ｂの検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができるとともに、第２の側面１１２Ｂの検出電極１２２に加えられた押圧力により、第１の側面１１２Ａの検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができる。したがって、本実施形態の水位検出装置１００は、各検出電極１２２の検出面との間の隙間をより生じ難くすることができる。
【００４２】
（水位検出装置１００の変形例）
図７は、一実施形態に係る水位検出装置１００の変形例を示す図である。図７に示す例では、水位検出装置１００は、複数の静電容量センサ１２０の各々が、グラウンド電極１２４をさらに備える。特に、複数の静電容量センサ１２０の各々において、グラウンド電極１２４は、検出電極１２２とは反対側の位置に設けられる。
【００４３】
具体的には、第１の側面１１２Ａにおいて液体層２０を検出する静電容量センサ１２０は、第１の側面１１２Ａの傾斜面１１６に設置される検出電極１２２と、第２の側面１１２Ｂにおいて検出電極１２２とは反対側の位置（後述する平面部１１７）に設置されるグラウンド電極１２４とを有する。
【００４４】
また、第２の側面１１２Ｂにおいて液体層２０を検出する静電容量センサ１２０は、第２の側面１１２Ｂの傾斜面１１６に設置される検出電極１２２と、第１の側面１１２Ａにおいて検出電極１２２とは反対側の位置（後述する平面部１１７）に設置されるグラウンド電極１２４とを有する。
【００４５】
本構成により、本実施形態の水位検出装置１００は、各静電容量センサ１２０において、土壌３０から検出電極１２２に加えられた押圧力により、その反対側に設けられたグラウンド電極１２４を土壌３０に押し当てることができる。同様に、土壌３０からグラウンド電極１２４に加えられた押圧力により、その反対側に設けられた検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができる。すなわち、本実施形態の水位検出装置１００は、検出電極１２２およびグラウンド電極１２４の各々に対し、土壌３０に押し当てられる方向の押圧力が加わるため、検出電極１２２およびグラウンド電極１２４の各々において土壌３０との隙間を抑制することができる。したがって、本実施形態の水位検出装置１００によれば、各静電容量センサ１２０による検出精度の低下を抑制することができる。
【００４６】
特に、本実施形態の水位検出装置１００では、図７に示すように、本体部１１０における第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂの各々において、上下方向（図中Ｚ軸方向）において隣接する２つの隆起部１１４の間に、上下方向に対して平行な平面部１１７を有しているため、当該平面部１１７を有しない構成と比較して、２つの隆起部１１４の間において、土壌３０との間の隙間が生じ難くなっている。そして、本実施形態の水位検出装置１００は、この平面部１１７にグラウンド電極１２４が設けられているため、グラウンド電極１２４と土壌３０との間の隙間が生じ難くなっている。したがって、本実施形態の水位検出装置１００によれば、各静電容量センサ１２０による検出精度の低下を抑制することができる。
【００４７】
以上説明したように、一実施形態に係る水位検出装置１００は、土壌３０上に形成された液体層２０の水位を検出する水位検出装置１００であって、土壌３０に挿し込まれる棒状の本体部１１０と、本体部１１０の側面において本体部１１０の挿し込み方向に沿って並設され、液体層２０を検出可能な複数の静電容量センサ１２０とを備え、複数の静電容量センサ１２０の各々は、上記挿し込み方向に対して本体部１１０の先端側を向いて傾斜した検出面を有する。これにより、一実施形態に係る水位検出装置１００は、先端側の一部が土壌３０内に挿し込まれたときに、各静電容量センサ１２０の検出面に対して、土壌３０をより確実に押し当てることができる。したがって、一実施形態に係る水位検出装置１００によれば、静電容量センサ１２０の検出面との間の隙間を生じ難くすることができるため、静電容量センサ１２０による検出精度の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、一実施形態に係る水位検出装置１００において、本体部１１０の側面は、上記挿し込み方向に沿って並設され、且つ、上記挿し込み方向に対して先端側を向いて傾斜した複数の傾斜面１１６を有し、複数の静電容量センサ１２０の各々は、複数の傾斜面１１６の各々に設置されることにより、検出面が上記挿し込み方向に対して先端側を向いて傾斜する。これにより、一実施形態に係る水位検出装置１００は、各傾斜面１１６に対して静電容量センサ１２０を設置することにより、各静電容量センサ１２０を所定の角度で安定的且つ確実に傾斜した状態とすることができる。
【００４９】
また、一実施形態に係る水位検出装置１００において、本体部１１０は、互いに表裏関係にある第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂを有し、複数の傾斜面１１６は、上記挿し込み方向に沿って、第１の側面１１２Ａおよび第２の側面１１２Ｂに交互に設けられている。これにより、一実施形態に係る水位検出装置１００は、本体部１１０を土壌３０に挿し込んだ際に、第１の側面１１２Ａの傾斜面１１６に設けられた検出電極１２２に対して土壌３０から加えられた押圧力により、その反対側の第２の側面１１２Ｂの傾斜面１１６に設けられた検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができるとともに、第２の側面１１２Ｂの傾斜面１１６に設けられた検出電極１２２に対して土壌３０から加えられた押圧力により、その反対側の第１の側面１１２Ａの傾斜面１１６に設けられた検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができる。したがって、本実施形態の水位検出装置１００は、各検出電極１２２の検出面との間の隙間をより生じ難くすることができる。
【００５０】
また、一実施形態に係る水位検出装置１００は、複数の検出センサの各々に、静電容量方式且つ相互容量方式の検出センサである静電容量センサ１２０を用いている。これにより、一実施形態に係る水位検出装置１００は、複数の静電容量センサ１２０と制御装置１５０とを接続するための配線数を比較的少なくすることができ、したがって、当該水位検出装置１００の装置構成を、比較的簡易なものとすることができる。
【００５１】
ここで、自己容量方式の静電容量センサは、単一の電極と検出対象物との間に疑似的なコンデンサが形成され、電極の静電容量が増加することにより、検出対象物の接触を検出することができる。自己容量方式の静電容量センサは、電極構造が比較的簡単であり、且つ、比較的高感度であるが、電極に水滴が付着した場合も、電極が液体層に浸水している場合と同様に静電容量が増加するため、液体層の判別が困難になる虞がある。
【００５２】
一方、相互容量方式の静電容量センサは、２つの電極間の電磁界の状態変化によって、検出対象物の接触を検出することができる。相互容量方式の静電容量センサは、電極に水滴が付着した場合、当該水滴はグラウンドに接続されていないため、２つの電極間の静電容量が増加する。一方で、電極が液体層に浸水している場合、当該液体層はグラウンドに接続されているため、２つの電極間の電磁界が遮られ、よって、２つの電極間の静電容量が減少する。このため、相互容量方式の静電容量センサは、液体層の判別を容易に行うことができる。したがって、一実施形態に係る水位検出装置１００は、複数の検出センサの各々に相互容量方式の静電容量センサ１２０を用いたことにより、高精度に液体層２０の水位を検出することができる。
【００５３】
また、一実施形態に係る水位検出装置１００において、第１の側面１１２Ａに検出面を有する静電容量センサ１２０は、第１の側面１１２Ａの傾斜面１１６に設置される検出電極１２２と、第２の側面１１２Ｂにおいて検出電極１２２とは反対側の平面部に設置されるグラウンド電極１２４とを有し、第２の側面１１２Ｂに検出面を有する静電容量センサ１２０は、第２の側面１１２Ｂの傾斜面１１６に設置される検出電極１２２と、第１の側面１１２Ａにおいて検出電極１２２とは反対側の平面部に設置されるグラウンド電極１２４とを有する。これにより、一実施形態に係る水位検出装置１００は、各静電容量センサ１２０において、土壌３０から検出電極１２２に加えられた押圧力により、その反対側に設けられたグラウンド電極１２４を土壌３０に押し当てることができる。同様に、土壌３０からグラウンド電極１２４に加えられた押圧力により、その反対側に設けられた検出電極１２２を土壌３０に押し当てることができる。すなわち、一実施形態に係る水位検出装置１００は、検出電極１２２およびグラウンド電極１２４の各々に対し、土壌３０に押し当てられる方向への押圧力が加わるため、検出電極１２２およびグラウンド電極１２４の各々において土壌３０との間の隙間を抑制することができる。したがって、一実施形態に係る水位検出装置１００によれば、各静電容量センサ１２０による検出精度の低下を抑制することができる。
【００５４】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、「検出センサ」の一例として静電容量方式の静電容量センサを用いているが、これに限らず、「検出センサ」として、その他のセンサ（例えば、自己容量方式の静電容量センサ、温度センサ、圧力センサ等）を用いてもよい。
【００５６】
また、例えば、上記実施形態では、全ての検出電極１２２が傾斜して設けられているが、これに限らず、少なくとも土壌３０に挿し込まれる部分の検出電極１２２が傾斜して設けられていればよい。
【００５７】
また、例えば、上記実施形態では、好適な一例として、本体部１１０における互いに表裏関係にある２つの側面の各々に、複数の静電容量センサ１２０を設けているが、これに限らず、本体部１１０の１つの側面のみに、複数の静電容量センサを設けるようにしてもよい。
【００５８】
また、例えば、上記実施形態では、「物質層」の一例として土壌３０を用いているが、これに限らず、「物質層」は、少なくとも本体部を挿し込み可能であれば、如何なる物質から形成される層であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  水位検出システム
２０  液体層
３０  土壌（物質層）
３０Ａ  地表面
４０  大気層
１００  水位検出装置
１１０  本体部
１１２  基部
１１２Ａ  第１の側面
１１２Ｂ  第２の側面
１１４  隆起部
１１６  傾斜面
１１７  平面部
１２０  静電容量センサ
１２２  検出電極
１２２Ａ  送信電極
１２２Ｂ  受信電極
１５０  制御装置
１６０  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020067366.tif 000007
【図６】
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【図７】
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