(57)【要約】【課題】  内容物や収容体の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定する。【解決手段】  長さＬ１の第１電極対１００を、その下端が収容体１０の内底面の高さ、その上端が収容体１０の上端以下の高さとなるように固定し、長さＬ２の第２電極対２００を、その下端が収容体１０の内底面１２から所定高さ、その上端が第１電極対１００の上端未満となるように固定し、内容物５の高さが所定高さの場合の第１電極対１００の初期静電容量を取得し、両電極対の静電容量測定値の相関関係の変化に基づき、内容物５の高さが第２電極対２００の上端に達した場合の第１電極対１００の基準静電容量を算出し、初期静電容量と基準静電容量に基づき内容物５が第１電極対１００の上端高さの場合の第１電極対１００の静電容量を算出し、第１電極対１００の現在値と比較することで内容物５の現在量を推定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の収容体内で蓄積される内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さとなり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記収容体内の前記内容物の高さが所定高さである場合の、前記第１電極対の静電容量である初期静電容量を取得し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の測定値の間の相関関係の変化に基づき、前記収容体に蓄積された前記内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を算出し、
前記取得した初期静電容量、前記算出した基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記内容物が前記第１電極対の上端の高さに達した場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内容量推定方法であって、
前記第２電極対の下端高さを、前記収容体の内底面の高さとなるように設定し、
前記初期静電容量として、前記収容体内に前記内容物が存在しない場合の前記第１電極対の静電容量を測定して取得し、
前記算出した、前記内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量と、前記現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項３】
所定の収容体内での蓄積量が減少する内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記収容体内の前記内容物の高さが所定値である場合の、前記第１電極対の静電容量である初期静電容量を取得し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記収容体内の内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を算出し、
前記取得した初期静電容量、前記算出した基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記内容物が前記収容体内に存在しなくなった場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の内容量推定方法であって、
前記第２電極対の下端高さを、前記収容体の内底面の高さとなるように設定し、
前記初期静電容量として、前記収容体内の内容物の高さが少なくとも前記第１電極対の上端以上の高さにある場合の前記第１電極対の静電容量を測定して取得し、
前記算出した、前記内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量と、前記現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項５】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の内容量推定方法であって、
前記基準静電容量として、前記収容体内の内容物の蓄積高さが前記第２電極対の上端及び下端の高さに達した場合における静電容量をそれぞれ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が存在しなくなった場合又は前記収容体内の内容物の蓄積高さが少なくとも前記第１電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項７】
所定の収容体内で蓄積される内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第３の長さを有する電極対である第３電極対を、前記第１電極対及び前記第２電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記第１の長さより短い第４の長さを有する電極対である第４電極対を、前記第１電極対、前記第２電極対、及び前記第３電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記第３電極対の下端より高く、かつその上端の高さが前記第２電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
前記収容体内に前記内容物が存在しない第１の場合の前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量が略同一となり、かつ、前記内容物が前記収容体の前記上端まで存在する第２の場合の前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量が略同一となるように、前記第１電極対及び前記第２電極対の電極部を調節し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量を測定することにより、両者が略同一となる、前記内容物に係る第３の場合を特定し、
特定した前記第３の場合における、前記第３電極対の静電容量と前記第１電極対又は前記第２電極対の静電容量との間の大小関係を特定し、
特定した前記第３の場合における、前記第４電極対の静電容量と前記第１電極対又は前記第２電極対の静電容量との間の大小関係を特定し、
前記第１電極対、前記第２電極対、前記第３電極対、及び前記第４電極対の静電容量をそれぞれ測定し、
前記測定した各静電容量と、前記特定した各大小関係とに基づき、現在の前記内容物の量が前記第３の場合に対応する量であるか否かを推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項８】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
所定の長さを有する２つの金属部材の一方の端部を少なくとも前記第１の長さより短い第２の長さの素線を介して互いに電気的に接続することにより形成した電極部を複数設けて構成された電極対である第２電極対を、前記収容体の高さ方向に、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、一方の前記金属部材の下端の高さが前記収容体の内底面から所定高さとなり、かつ他方の前記金属部材の上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように固定し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項９】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、
２つの電極対からなる第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて水平方向に固定し、このうち一方の前記第２電極対は、その高さが前記収容体の内底面から所定高さになるように固定し、他方の前記第２電極対は、その高さが前記第１電極対の上端未満となるように、かつ前記一方の第２電極対より高い、前記第１の長さより短い第２の長さ分だけ上方の位置に固定し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定方法。
【請求項１０】
所定の収容体内で蓄積される内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対が、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さとなり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定されており、
前記内容量推定システムは、
前記収容体内の前記内容物の高さが所定高さである場合の、前記第１電極対の静電容量である初期静電容量を取得し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の測定値の間の相関関係の変化に基づき、前記収容体に蓄積された前記内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を算出し、
前記取得した初期静電容量、前記算出した基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記内容物が前記第１電極対の上端の高さに達した場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【請求項１１】
所定の収容体内での蓄積量が減少する内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対が、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定されており、
前記内容量推定システムは、
前記収容体内の前記内容物の高さが所定値である場合の、前記第１電極対の静電容量である初期静電容量を取得し、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記収容体内の内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を算出し、
前記取得した初期静電容量、前記算出した基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記内容物が前記収容体内に存在しなくなった場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【請求項１２】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対が、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定されており、
前記内容量推定システムは、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【請求項１３】
所定の収容体内で蓄積される内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対が、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定されており、
前記第１の長さより短い第３の長さを有する電極対である第３電極対が、前記第１電極対及び前記第２電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さであり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記第１の長さより短い第４の長さを有する電極対である第４電極対が、前記第１電極対、前記第２電極対、及び前記第３電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記第３電極対の下端より高く、かつその上端の高さが前記第２電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
前記収容体内に前記内容物が存在しない第１の場合の前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量が略同一となり、かつ、前記内容物が前記収容体の前記上端まで存在する第２の場合の前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量が略同一となるように、前記第１電極対及び前記第２電極対の電極部が調節され、
前記内容量推定システムは、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量を測定することにより、両者が略同一となる、前記内容物に係る第３の場合を特定し、
特定した前記第３の場合における、前記第３電極対の静電容量と前記第１電極対又は前記第２電極対の静電容量との間の大小関係を特定し、
特定した前記第３の場合における、前記第４電極対の静電容量と前記第１電極対又は前記第２電極対の静電容量との間の大小関係を特定し、
前記第１電極対、前記第２電極対、及び前記第３電極対の静電容量をそれぞれ測定し、
前記測定した各静電容量と、前記特定した各大小関係とに基づき、現在の前記内容物の量が前記第３の場合に対応する量であるか否かを推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【請求項１４】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
所定の長さを有する２つの金属部材の一方の端部を少なくとも前記第１の長さより短い第２の長さの素線を介して互いに電気的に接続することにより形成された電極部が複数設けて構成された電極対である第２電極対が、前記収容体の高さ方向に、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、一方の前記金属部材の下端の高さが前記収容体の内底面から所定高さとなり、かつ他方の前記金属部材の上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように固定され、
前記内容量推定システムは、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【請求項１５】
所定の収容体内でその量が変化する内容物である液体又は固体の存在量を推定する、プロセッサ及びメモリを備える内容量推定システムであって、
第１の長さを有する電極対である第１電極対が、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定され、
２つの電極対からなる第２電極対が、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて水平方向に固定され、このうち一方の前記第２電極対は、その高さが前記収容体の内底面から所定高さになるように固定され、他方の前記第２電極対は、その高さが前記第１電極対の上端未満となるように、かつ前記一方の第２電極対より高い、前記第１の長さより短い第２の長さ分だけ上方の位置に固定され、
前記内容量推定システムは、
前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の変化を測定し、
前記測定した、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき、前記相関関係が所定の変化をした場合における前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を少なくとも２つ算出し、
前記算出した各基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記収容体に前記内容物が所定量存在する場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、
算出した前記静電容量と、前記第１電極対の静電容量の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、
ことを特徴とする内容量推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内容量推定方法、及び内容量推定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や固体が貯留されている容器や配管等において、その量を直接測定せずに遠隔から又は直接視認できない状況において確認するための技術として、電極対の静電容量を測定する方法が知られている。例えば、非特許文献１−５には、所定の容器の外側の側面にセンサとして２本の電極を配置し、その静電容量を測定することで容器内の内容物の量を測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】https://service.macnica.co.jp/library/118137  （２０１８年２月９日閲覧）
【非特許文献２】https://service.macnica.co.jp/library/122553  （２０１８年２月９日閲覧）
【非特許文献３】https://service.macnica.co.jp/library/123909  （２０１８年２月９日閲覧）
【非特許文献４】https://service.macnica.co.jp/library/122557  （２０１８年２月９日閲覧）
【非特許文献５】https://service.macnica.co.jp/library/122561  （２０１８年２月９日閲覧）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極対による内容物の量の推定は、例えば、収容体内に内容物が存在しない場合（空の場合）の測定値と、収容体内に内容物が存在する場合の測定値との差（静電容量差）を求めることで行うが、静電容量は、内容物の種類、容器の形状（肉厚等）、及び電極の形状等によって異なる。
【０００５】
このうち電極の形状は固定させることができるが、容器等の形状や内容物の種類は固定できない場合がある。このような場合には、単に静電容量を測定しても、その値だけで内容物の量を知ることはできない。そこで、従来では、各測定に際して予め、各水位に対する電極対の静電容量を調べるか、内容物及び容器の種類に応じた較正（キャリブレーション）を行っておく必要があり、非常に煩雑であった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、内容物や収容体の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定することが可能な内容量推定方法、及び内容量推定システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定の収容体内で蓄積される内容物である液体又は固体の存在量を推定する方法であって、第１の長さを有する電極対である第１電極対を、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面の高さとなり、その上端高さが前記収容体の上端以下の高さとなるように、前記収容体の高さ方向に固定し、前記第１の長さより短い第２の長さを有する電極対である第２電極対を、前記第１電極対と離間させつつ、前記収容体内の側面に又は当該側面から所定距離離間させて、その下端高さが前記収容体の内底面から所定高さとなり、かつその上端の高さが前記第１電極対の上端未満となるように、前記収容体の高さ方向に固定し、前記収容体内の前記内容物の高さが所定高さである場合の、前記第１電極対の静電容量である初期静電容量を取得し、前記第１電極対及び前記第２電極対の静電容量の測定値の間の相関関係の変化に基づき、前記収容体に蓄積された前記内容物の高さが前記第２電極対の上端に達した場合の前記第１電極対の静電容量である基準静電容量を算出し、前記取得した初期静電容量、前記算出した基準静電容量、前記第１の長さ、及び前記第２の長さに基づき、前記内容物が前記第１電極対の上端の高さに達した場合の前記第１電極対の静電容量を算出し、算出した前記静電容量と、前記第１電極対の現在の測定値とを比較することで、前記収容体内の内容物の現在の量を推定する、ことを特徴とする。
【０００８】
電極対の静電容量の値は収容体の種類や内容物の種類によって異なるが、内容物の蓄積高さに応じて比例上昇するという共通した特性があるため、両者の相関関係（例えば、比率）は、蓄積高さに対応した変化を有することになる。そこで、高さを変えて設置した２つの電極対（第１電極対、第２電極対）により、まず、内容物の高さが所定値の場合の第１電極対の静電容量を初期静電容量として取得し、次に、内容物の高さが第２電極対の上端に達した場合の第１電極対の静電容量を、第１電極対及び第２電極対の静電容量の間の相関関係の変化に基づき基準静電容量として算出する。これにより、初期静電容量、基準静電容量、及び各電極対の長さに基づき、内容物の高さが第１電極対の上端に達した場合の第１電極対の静電容量を算出することができる。この算出した静電容量と、第１電極対の現在の測定値とを比較することで、内容物の現在の存在量を推定することができる。すなわち、本発明の内容量推定方法によれば、測定した第１電極対及び第２電極対の静電容量の相関関係の変化を特定し、これと第１電極対の現在の測定値と比較するだけで、内容物が現在、所定の量（第１電極対の上端の高さ）に達しているか否かを推定することができる。このように、本発明の内容量推定方法によれば、内容物や収容体の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内容物や収容体の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る装置設置工程を説明する図である。
【図３】図３は、第１実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、内容物５の水位の上昇に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化のグラフに基づき、目標静電容量を算出する方法を説明する図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。
【図７】図７は、第２実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、内容物５の水位の低下に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化のグラフに基づき、目標静電容量を算出する方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る装置設置工程を説明する図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。
【図１３】図１３は、内容物５の水位の上昇に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。
【図１４】図１４は、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化のグラフに基づき、第１目標静電容量及び第２目標静電容量を算出する方法を説明する図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の他の例を示すグラフである。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係る装置設置工程を説明する図である（導線１５に係る構成は省略している）。
【図１７】図１７は、第４実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００の静電容量３０、第２電極対２００の静電容量４０、第３電極対３００の静電容量６０、及び第４電極対４００の静電容量７０の変化の一例を示すグラフである。
【図１８】図１８は、内容物蓄積量推定システム１の構成の一例である。
【図１９】図１９は、第５実施形態に係る第２電極対２００の設置方法の一例である。
【図２０】図２０は、第６実施形態に係る第２電極対２００の設置方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態について具体的に説明する。各実施形態に係る内容量推定方法は、所定の管理者が所定の内容物が収容される収容体を管理しているが、この管理者が収容体から離れた位置にいる等により、内容物の蓄積状況を直接確認できない状態にあっても、内容物や収容体の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定することができるというものである。
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る内容量推定方法を説明する。本実施形態の内容量推定方法は、当初は空であるが時間と共に所定の内容物が蓄積されていく収容体（容器）において、その内容物が満量（満水）に達したことを推定するものである。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。まず、内容物が空の状態の収容体に、所定の電極対を設置する（ｓ１）。
【００１４】
図２は、ｓ１の工程（以下、装置設置工程という）を説明する図である。まず、内容物５が蓄積される前の収容体１０の外側側面に、予め、第１電極対１００及び第２電極対２００を、互いに水平方向に所定距離離間させて固定する。
【００１５】
収容体１０に導入される内容物５は、例えば、固体又は液体若しくはこれらの混合物であり、電極対によって静電容量（又は誘電率）を測定可能な導電性の物質である。一方、収容体１０は内容物５を蓄積可能な収容体であり、例えば、内容物５が導入される開口部を有する容器、又は、外部から内容物５を随時導入し若しくは内容物５を外部に排出することが可能な連通路（不図示）を備える貯留構造（例えば、配管）である。このような収容体１０及び内容物５の組み合わせとしては、例えば、ボトル及び所定の洗浄液、排水管及び排水、女性用トイレのごみ箱及び使用済み生理用品、集合住宅におけるダストボックス及び各種のごみ、コーヒーサーバ及びコーヒー豆等である。本実施形態では、収容体１０は上部に開口部１４を有する箱型の容器であり、内容物５は液体であるものとする。そして、この収容体１０に内容物５が導入される。
【００１６】
第１電極対１００は、互いに平行な、それぞれ第１の長さ（Ｌ１）を有する２つの板状の電極部１０１からなる。第１電極対１００は、収容体１０の外側側面の下部に固定される。具体的には、電極部１０１は、収容体１０に固定した場合に、その下端が収容体１０の内底面１２と略同じ高さになるように、収容体１０の高さ方向に固定される。なお、第１の長さ（Ｌ１）は、例えば、収容体１０の高さ方向の寸法と略同じ又はこれより短い長さとする。例えば、第１電極対１００を収容体１０に固定した場合にその上端が収容体１０の上端の高さ又はこれよりやや低い高さとなるようにする。本実施形態では、第１電極対１００の第１の長さ（Ｌ１）及びその設置位置を、第１電極対１００の下端の高さが収容体１０の内底面１２と略同じ高さとなるように、かつ、第１電極対１００の上端の高さが収容体１０の上端よりやや低い所定高さｈ１（満水に近い水位）となるように調整するものとする。
【００１７】
第２電極対２００は、互いに平行な、第１の長さ（Ｌ１）より短い第２の長さ（Ｌ２）を有する４つの板状の電極部２０１からなる。第２電極対２００は、収容体１０の外側側面の下部に固定される。具体的には、電極部２０１は、収容体１０に固定した場合に、その下端が収容体１０の内底面１２と略同じ高さとなるように、収容体１０の高さ方向に設置される。第２の長さ（Ｌ２）は、例えば、第２電極対２００を収容体１０に固定した場合にその上端の高さが第１電極対１００の上端の高さを超えない高さ（例えば、内容物５の満水時の水位の１／３から１／２程度）となるようにする。本実施形態では、第２電極対２００の第２の長さ（Ｌ２）及びその設置位置を、第２電極対２００の下端の高さが収容体１０の内底面１２と略同じ高さとなるように、かつ、第２電極対２００の上端の高さが第１電極対１００の上端より低い所定高さｈ２になるように調整するものとする。なお、第１電極対１００及び第２電極対２００の電極部１０１、２０１はそれぞれ、導電性を有する部材によって形成されており、例えば、鉄板、銅板、ステンレス板である。
【００１８】
第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量は同等になるように設定される。すなわち、図２では、第１電極対１００の本数は２本、第２電極対２００の本数は４本となっているが、これに限るものではない（２本以上あればよい。第２実施形態以下でも同様である。）。より詳細にいえば、電極部１０１及び電極部２０１の本数及び面積、並びに、電極部１０１同士又は電極部２０１同士の間隔は、適宜に設定される（例えば、使用する電気容量計の測定範囲をなるべく広く使用できるように、電極部１０１又は電極部２０１の本数を増やす、面積を広げる、間隔を広げる等する）。また、電極部２０１の本数及び面積、並びに、電極部２０１同士の間隔は、電極部１０１のそれらと同様としてもよいし、異なっていてもよい。電極部１０１、２０１は、導線１５によってそれぞれ所定の静電容量計（後述）と電気的に接続されており、管理者はこの静電容量計により、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を測定することができる。
【００１９】
次に、図１のｓ３に示すように、収容体１０内の内容物５の空（水位が０）である場合に第１電極対１００が示す静電容量である初期静電容量を取得する（ｓ３）。具体的には、例えば、内容物５が収容体１０に蓄積される前に、予め、第１電極対１００の静電容量計により収容体１０の静電容量を測定する。
【００２０】
その後、内容物５の蓄積が開始される（ｓ５）。
【００２１】
内容物５の蓄積が開始されたら、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を静電容量計によりそれぞれ測定する（ｓ７）。
【００２２】
図３は、第１実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第１電極対１００の静電容量３０は、初期静電容量（ｃ０１）を初期値とし、内容物５の水位上昇に対して比例上昇する。他方、第２電極対２００の静電容量４０は、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さの水位）に達するまでは、内容物５の水位上昇に対して比例上昇し、それ以降は一定値（ｃ２２）となる。
【００２３】
しかしながら、前記のように、内容物５の各水位に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の値は、収容体１０の種類や内容物５の種類によって異なり、また、管理者は内容物５の種類や内容物５の現在の水位を視認することができない。したがって管理者は、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を測定しても、内容物５の水位すなわち蓄積量に関する情報を直接得ることができない。そこで、本実施形態では、内容物５の水位に伴い変化する、第１電極対１００の静電容量及び第２電極対２００の静電容量の測定値の間の相関関係の変化を求めることで、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さの水位）に達したか否かを判定する（図１のｓ９）。そして、これを利用して、内容物５が満水（水位ｈ１）に達したことを推定する。この原理は次の通りである。
【００２４】
図４は、内容物５の水位の上昇に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第２電極対２００の静電容量５０は、第１電極対１００の静電容量の増加に対して比例上昇するが、ある時点５１で比例上昇が終了して一定となる。この一定となった時点５１を、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さ）に達した時点であると判定する。
【００２５】
このようにして、内容物５の水位がｈ２に達したと判定した場合は（図１のｓ１１：ＹＥＳ）、その時点５１における第１電極対１００の静電容量（ｃ２１）を基準静電容量として算出し（ｓ１３）、ｓ１５に進む。なお、前記で第２電極対２００の静電容量が比例上昇を終了した後徐々に一定になった場合は、その上昇領域５２の中間点を、内容物５の水位がｈ２に達した時点５１と判定し、その時点５１における第１電極対１００の静電容量（ｃ２１）を基準静電容量として算出する。他方、内容物５の水位がｈ２に達していないと判定した場合は（ｓ１１：ＮＯ）、ｓ７からの工程を繰り返す。
【００２６】
ｓ１５では、ｓ１３で算出した基準静電容量（ｃ２１）に基づき、収容体１０が満水（内容物５の水位がｈ１）になったとした場合の第１電極対１００の静電容量（以下、目標静電容量ともいう）を算出する（ｓ１５）。具体的には、図５に示すように、基準静電容量（ｃ２１）、及び初期静電容量（ｃ０１）に基づき、第１電極対１００及び第２電極対２００に係る水位（ｈ１、ｈ２）に関する以下の比例計算式（１）を用いて、第１電極対１００の静電容量に係る直線を外挿することにより、目標静電容量（ｃ１１）を算出する。
【００２７】
ｃ１１＝ｃ０１＋（ｃ２１−ｃ０１）＊（ｈ１／ｈ２）  ・・・・（１）
このように、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を、両者の相関関係が変化する時点（基準静電容量の時点）まで測定すれば、収容体１０が満水（内容物５の水位がｈ１（第１電極対１００の上端））に達する場合の第１電極対１００の静電容量を推定することができる。
【００２８】
続いて、水位の上昇を続ける内容物５に対して、第１電極対１００による電気容量の測定を行う（図１のｓ１７）。この測定値が、ｓ１１で算出した目標静電容量に達したか否かを判定する（ｓ１９）。測定値が目標静電容量に達した場合は（ｓ１９：ＹＥＳ）、収容体１０が満水になったと推定し、測定を終了する（ｓ２０）。他方、測定値が目標静電容量に達していない場合は（ｓ１９：ＮＯ）、収容体１０は満水でないと推定し、ｓ１７の工程が繰り返される。
【００２９】
以上、本実施形態における内容量推定方法をまとめると次のようになる。電極対の静電容量の値は収容体１０の種類や内容物５の種類によって異なるが、内容物５の蓄積高さに応じて比例上昇するという共通した特性があるため、両者の相関関係（例えば、比率）は、蓄積高さに対応した変化を有することになる。そこで、高さを変えて設置した２つの電極対（第１電極対１００、第２電極対２００）により、まず、内容物５の高さが所定値の場合の第１電極対１００の静電容量を初期静電容量として取得し、次に、内容物５の高さが第２電極対２００の上端に達した場合の第１電極対１００の静電容量を、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の間の相関関係の変化に基づき基準静電容量として算出することができる。これにより、初期静電容量、基準静電容量、及び各電極対の長さに基づき、内容物５の高さが第１電極対１００の上端に達した場合の第１電極対１００の静電容量を算出することができる。この算出した静電容量と、第１電極対１００の現在の測定値とを比較することで、内容物５の現在の存在量を推定することができる。すなわち、本実施形態の内容量推定方法によれば、測定した第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の相関関係の変化を特定し、これと第１電極対１００の現在の測定値と比較するだけで、内容物５が現在、所定の量（第１電極対１００の上端の高さ）に達しているか否かを推定することができる。このように、本実施形態の内容量推定方法によれば、内容物５や収容体１０の種類に応じた煩雑な較正を行わずに、電極対を用いて内容物の量を推定することができる。
【００３０】
特に、本実施形態のように、第２電極対２００を収容体１０の内底面１２の高さに設置することで、収容体１０内に内容物５が存在しない場合の第１電極対１００の静電容量を初期静電容量として算出することできる。これにより、内容物５が現在、所定の量（第１電極対１００の上端の高さ）に達しているか否かをより簡単な工程で推定することができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の内容量推定方法は、内容物５で満水（具体的には、水位がｈ１）になっている収容体１０において、その後、内容物５が減少し空になったか否かを推定するものである。
【００３２】
図６は、第２実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。まず、装置設置工程（ｓ３１）は第１実施形態と同様である。
【００３３】
次に、内容物５が満水である場合に第１電極対１００が示す静電容量である初期静電容量を取得する（ｓ３３）。具体的には、例えば、内容物５が減少する前に（内容物５が満水のときに）、予め、第１電極対１００の静電容量計により収容体１０の静電容量を測定する。
【００３４】
その後、内容物５の蓄積量が減少し始めたら（ｓ３５）、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を静電容量計によりそれぞれ測定する（ｓ３７）。
【００３５】
図７は、第２実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第１電極対１００の静電容量３０は、初期静電容量（ｃ１１）を初期値として、その後、内容物５の水位低下に対して比例減少する。他方、第２電極対２００の静電容量４０は、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さ）に達するまでは一定値（ｃ２２）であり、その後、内容物５の水位低下に対して比例減少する。
【００３６】
しかし管理者は、第１実施形態で述べたように、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を測定しても、内容物５の水位すなわち蓄積量に関する情報を直接得ることができない。そこで、本実施形態では、内容物５の水位に伴い変化する、第１電極対１００の静電容量及び第２電極対２００の静電容量の測定値の間の相関関係の変化を求めることで、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さの水位）に達したか否かを判定する（図６のｓ３９）。そして、これを利用して、内容物５が空になったことを推定する。この原理は次の通りである。
【００３７】
図８は、内容物５の水位の低下に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第２電極対２００の静電容量５０は、第１電極対１００の静電容量が減少しても一定値（ｃ２２）であるが、ある時点５１で直線的な減少（比例低下）を開始する。そこで、この時点５１を、内容物５の水位がｈ２に達した時点と判定する。
【００３８】
このようにして、内容物５の水位がｈ２に達したと判定した場合は（図６のｓ４１：ＹＥＳ）、その時点５１における第１電極対１００の静電容量（ｃ２１）を基準静電容量として算出し（ｓ４３）、ｓ４５に進む。なお、第２電極対２００の静電容量が徐々に減少した後に直線的な減少を開始した場合は、その減少領域５４の中間点を、内容物５の水位がｈ２に達した時点５１と判定し、その時点５１における第１電極対１００の静電容量（ｃ２１）を基準静電容量として算出する。他方、内容物５の水位がｈ２に達していないと判定した場合は（ｓ４１：ＮＯ）、ｓ３７からの工程を繰り返す。
【００３９】
ｓ４５では、ｓ４３で算出した基準静電容量に基づき、内容物５が空（水位がゼロ）になったとした場合の第１電極対１００の静電容量（目標静電容量）を算出する。具体的には、図９に示すように、基準静電容量（ｃ２１）、及び初期静電容量（ｃ１１）に基づき、第１電極対１００及び第２電極対２００に係る水位（ｈ１、ｈ２）に関する以下の比例計算式（２）を用いて、第１電極対１００の静電容量に係る直線を外挿することにより、目標静電容量（ｃ０１）を算出する。
【００４０】
ｃ０１＝ｃ２１−（ｃ１１−ｃ２１）＊（ｈ２／（ｈ１−ｈ２））  ・・・・（２）
このように、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を、両者の相関関係が変化する時点（基準静電容量の時点）まで測定すれば、内容物５が空（水位がゼロ）になった場合の第１電極対１００の静電容量を推定することができる。
【００４１】
続いて、水位の減少を続ける内容物５に対して、第１電極対１００による電気容量の測定を行う（図６のｓ４７）。この測定値が、ｓ４１で算出した目標静電容量に達したか否かを判定する（ｓ４９）。測定値が目標静電容量に達した場合は（ｓ４９：ＹＥＳ）、収容体１０内が空（水位がゼロ）になったと推定し、測定を終了する（ｓ５０）。他方、測定値が目標静電容量に達していない場合は（ｓ４９：ＮＯ）、収容体１０内は空でないと推定し、ｓ４７からの工程が繰り返される。
【００４２】
以上のようにして、収容体１０が空になったか否かを推定することができる。
【００４３】
以上、本実施形態における内容量推定方法は、第１実施形態と同様の原理で、内容物５が減少する場合において、収容体１０が空になったか否かを推定することができる。
【００４４】
特に、本実施形態のように、第２電極対２００を収容体１０の内底面１２の高さに設置し、内容物５が収容体１０内に少なくとも第１電極対１００の上端以上の高さにある場合（すなわち、内容物５が満水又はこれに近い場合）の第１電極対１００の静電容量を初期静電容量として算出することで、内容物５が現在空の状態であるか否かをより簡単な工程で推定することができる。
【００４５】
＜第３実施形態＞
本実施形態の内容量推定方法は、内容物５が所定量蓄積されている収容体１０において、その後、内容物５が空又は満水になったか否かを推定するものである。
【００４６】
図１０は、第３実施形態に係る内容量推定方法の手順を説明する図である。まず、第１、第２実施形態と同様に所定の電極対を設置する（ｓ５１）。ただし、本実施形態では、図１１に示すように、第２電極対２００が、収容体１０の内底面１２より高い位置に設けられる。すなわち、収容体１０の外側側面に固定した場合に、その下端の高さが内容物５の水位ｈ３に対応した高さとなるように、収容体１０の高さ方向に設置される。ただし、第２電極対２００の上端が第１電極対１００の上端の高さを超えないようにする。
【００４７】
その後、内容物５の蓄積量が変化したら（図１０のｓ５５）、第１電極対１００の静電容量及び第２電極対２００の静電容量を静電容量計によりそれぞれ測定する（ｓ５７）。
【００４８】
図１２は、第３実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第１電極対１００の静電容量３０は、内容物５の水位上昇に対して比例上昇する。他方、第２電極対２００の静電容量４０は、内容物５の水位がｈ３（第２電極対２００の下端の高さ）に達するまでは一定値（ｃ３３）であり、それ以降、内容物５の水位がｈ２（第２電極対２００の上端の高さに対応する水位）に達するまで、内容物５の水位上昇に対して比例上昇して所定値（ｃ２３）となり、以後はこの値で一定値（ｃ２３）となる。
【００４９】
しかし管理者は、第１、第２実施形態で述べたように、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を測定しても、内容物５の水位すなわち蓄積量に関する情報を直接得ることができない。そこで、本実施形態では、内容物５の水位に伴い変化する、第１電極対１００の静電容量及び第２電極対２００の静電容量の測定値の間の相関関係の変化を求めることで、内容物５の水位がｈ３、及びｈ２に達したか否かを判定する（図１０のｓ５９〜ｓ６９）。そして、これを利用して、内容物５が空又は満水になったことを推定する。この原理は次の通りである。
【００５０】
図１３は、内容物５の水位の上昇に伴う、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量との間の相関関係の変化の一例を示すグラフである。同図に示すように、第２電極対２００の静電容量５０は、第１電極対１００の静電容量が増加しても一定値（ｃ０２）であるが、ある時点５３で、第１電極対１００の静電容量に対する比例上昇を開始する。さらに、第２電極対２００の静電容量５０は、ある時点５３で、第１電極対１００の静電容量に対する比例上昇を終了し、一定値（ｃ２２）となる。そこで、第２電極対２００の静電容量５０が前記の比例上昇を開始した時点５３を、内容物５の水位がｈ３に達した時点と判定する。また、第２電極対２００の静電容量５０が前記の比例上昇を終了した時点５３を、内容物５の水位がｈ２に達した時点５３と判定する。
【００５１】
すなわち、図１０に示すように、ｓ５７の測定値に基づき内容物５の水位がｈ３に達したと判定した場合には（ｓ６１：ＹＥＳ）、前記の比例上昇を開始した時点における第１電極対１００の静電容量（ｃ３１）を第１基準静電容量として算出し（ｓ６３）、ｓ６５に進む。他方、内容物５の水位がｈ３に達していないと判定した場合は（ｓ６１：ＮＯ）、ｓ５７からの工程を繰り返す。なお、第２電極対２００の静電容量が徐々に上昇した結果比例上昇を開始した場合は、その上昇領域５６の中間点を、内容物５の水位がｈ３に達した時点５３と判定し、その時点５３における第１電極対１００の静電容量（ｃ３１）を第１基準静電容量として算出する。
【００５２】
続いて、ｓ６５では、第１電極対１００の静電容量及び第２電極対２００の静電容量を静電容量計によりそれぞれ測定し、内容物５の水位がｈ２に達したか否かを判定する（ｓ６７）。内容物５の水位がｈ２に達したと判定した場合には（ｓ６９：ＹＥＳ）、前記の比例上昇を終了した時点５５における第１電極対１００の静電容量（ｃ２１）を第２基準静電容量として算出し（ｓ７１）、ｓ７３に進む。他方、内容物５の水位がｈ２に達していないと判定した場合は（ｓ６９：ＮＯ）、ｓ６５からの工程を繰り返す。なお、第２電極対２００の静電容量が徐々に上昇率を低下させた結果比例上昇を終了した場合は、その上昇率の低下領域５８の中間点を、内容物５の水位がｈ２に達した時点５５と判定し、その時点５５における第１電極対１００の静電容量（ｃ２２）を第２基準静電容量として算出する。
【００５３】
ｓ７３では、算出した第１基準静電容量及び第２基準静電容量に基づき、内容物５が空（水位がゼロ）になった場合の第１電極対１００の静電容量（以下、第１目標静電容量ともいう）を算出する。具体的には、図１４に示すように、第１基準静電容量（ｃ３１）、及び第２基準静電容量（ｃ２１）に基づき、第２電極対２００に係る水位（ｈ２、ｈ３）に関する以下の比例計算式（３）を用いて、第１電極対１００の静電容量に係る直線を外挿することにより、第１目標静電容量（ｃ０１）を算出する。
【００５４】
ｃ０１＝ｃ２１−（ｃ２１−ｃ３１）＊（ｈ２／（ｈ２−ｈ３））  ・・・・（３）
また、内容物５が満水になった場合の第１電極対１００の静電容量（以下、第２目標静電容量ともいう）を算出する（ｓ７３）。具体的には、図１４に示すように、第１基準静電容量（ｃ３１）、及び第２基準静電容量（ｃ２１）に基づき、第１電極対１００及び第２電極対２００に係る水位（ｈ１、ｈ２、ｈ３）に関する以下の比例計算式（４）を用いて、第１電極対１００の静電容量に係る直線を外挿することにより、第２目標静電容量（ｃ１１）を算出する。
【００５５】
ｃ１１＝ｃ３１＋（ｃ２１−ｃ３１）＊（（ｈ１−ｈ３）／（ｈ２−ｈ３））  ・・・・（４）
このように、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を、両者の相関関係が変化する２つの時点（第１基準静電容量及び第２基準静電容量に係る時点）で測定すれば、内容物５が空又は満水の場合の第１電極対１００の静電容量を推定することができる。
【００５６】
続いて、図１０のｓ７５に示すように、水位が変化する内容物５に対して、第１電極対１００による電気容量の測定を行う。この測定値が、ｓ７３で算出した第１目標静電容量または第２目標静電容量になっているか否かを判定する（ｓ７７）。測定値が第１目標静電容量又は第２目標静電容量になっている場合は（ｓ１５：ＹＥＳ）、それぞれ、収容体１０が空及び満水になったと推定し、測定を終了する（ｓ７９）。他方、測定値が第１目標静電容量でも第２目標静電容量でもない場合は（ｓ７７：ＮＯ）、収容体１０は空でも満水でもないと推定し、ｓ７５からの工程が繰り返される。
【００５７】
以上、本実施形態における内容量推定方法は、第１、２実施形態と同様の原理で、内容物５の量を推定することができる。
【００５８】
すなわち、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量をそれぞれ測定することで、両者の間の相関関係の変化に基づき、相関関係が所定の変化をした場合における第１電極対の静電容量（第１基準静電容量、第２基準静電容量）を少なくとも２つ算出し、これらの静電容量を用いて、収容体１０に内容物５が所定量存在する場合の第１電極対１００の静電容量を算出し、これと、第１電極対１００の静電容量の現在の測定値とを比較することで、収容体１０内の内容物５の現在の量を推定することができる。
【００５９】
特に、本実施形態のように、基準静電容量を、収容体１０内の内容物５の蓄積高さが第２電極対２００の上端及び下端の高さ（ｈ２、ｈ３）に達した場合における静電容量とすることで、収容体１０に内容物５が存在しなくなった場合（空の場合）又は収容体１０内の内容物５の蓄積高さが少なくとも第１電極対１００の上端に達した場合（満水の場合）の第１電極対１００の静電容量を算出することができるので、内容物５が現在空であるか否か、又は満水であるか否か等を推定することができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、図１５に示すように、収容体１０が空の場合の第１電極対１００の静電容量（ｃ０１）と、収容体１０が空の場合の第２電極対２００の静電容量（ｃ３１）とが同じになるように、第１電極対１００及び第２電極対２００における電極部１０１、２０１の幅、間隔、本数、長さ等を調整してもよい。また、収容体１０が満水の場合の第１電極対１００の静電容量（ｃ１１）と、収容体１０が満水の場合の第２電極対２００の静電容量（ｃ２３）とが同じになるように、第１電極対１００及び第２電極対２００における電極部１０１、２０１の幅、間隔、本数、長さ等を調整してもよい。このようにすれば、第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量を比較して両者が一致した場合に、収容体１０が空又は満水であると推定できる。具体的には、例えば、第２電極対２００の静電容量が変化せずに第１電極対１００の静電容量が増加した結果、両者の静電容量が一致した場合に、収容体１０が満水であると推定できる。また、第２電極対２００の静電容量が変化せずに第１電極対１００の静電容量が減少した結果、両者の静電容量が一致した場合に、収容体１０が空であると推定できる。このように、電極部１０１、２０１を調整することで、静電容量に係る計算工程を大幅に省略することができる。
【００６１】
＜第４実施形態＞
本実施形態の内容量推定方法は、内容物５が所定量蓄積されている収容体１０において、その後、内容物５が空、満水、及びそれ以外の状態（中間の状態）のうちいずれの状態であるかを推定するものである。
【００６２】
具体的には、まず、第１、２、３実施形態と同様に、所定の電極対を設置する（装置設置工程）。
【００６３】
図１６は、第４実施形態に係る装置設置工程を説明する図である（導線１５に係る構成は省略している）。同図に示すように、本実施形態では、第３実施形態における第１電極対１００及び第２電極対２００に加えて、新たに、第３電極対３００及び第４電極対４００を設置する。
【００６４】
第３電極対３００は、その下端が第２電極対２００の下端より高く、その上端が第２電極対２００の上端より低く設定されている。すなわち、第３電極対３００の上端の高さに対応する内容物５の水位はｈ４（＜ｈ２）、第３電極対３００の下端の高さに対応する内容物５の水位はｈ５（＞ｈ３）である。
【００６５】
第４電極対４００は、その下端が第３電極対３００の下端より高くかつ第２電極対２００の上端より低く、その上端が第３電極対３００の上端より高くかつ第２電極対２００の上端より低く設定されている。すなわち、第４電極対４００の上端の高さに対応する内容物５の水位はｈ６（＞ｈ４、＜ｈ２）、第４電極対４００の下端の高さに対応する内容物５の水位はｈ７（＞ｈ３、＜ｈ２）である。
【００６６】
次に、各電極対の電極部を、次のように調整する。まず、第３実施形態で述べたものと同様に、収容体１０が空の場合（第１の場合）の第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量が同じとなり、かつ、収容体１０が満水の場合（第２の場合）の第１電極対１００及び第２電極対２００の静電容量が同じとなるように、電極部１０１及び電極部２０１を調整する。さらに、収容体１０が空の場合の第３電極対３００及び第４電極対４００の静電容量が、収容体１０が空の場合の第１電極対１００の静電容量より大きくなるように、第３電極対３００の電極部３０１及び第４電極対４００の電極部４０１を調整する。また、収容体１０が満水（例えば、水位がｈ１以上）の場合の第３電極対３００及び第４電極対４００の静電容量が、収容体１０が満水（例えば、水位がｈ１以上）の場合の第１電極対１００の静電容量より小さくなるように、電極部３０１及び電極部４０１を調整する。
【００６７】
さらに、前記の第１の場合でも第２の場合でもない、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量が一致する場合（第３の場合）の内容物５の水位Ｈとそのときの静電容量Ｃを特定し、この水位Ｈにおいて、第３電極対３００及び第４電極対４００のうち一方の静電容量がＣより大きく、他方の静電容量がＣより大きくなるように、電極部３０１及び電極部４０１を調整する。
【００６８】
図１７は、このように各電極部を調整した場合の、第４実施形態における、内容物５の水位の変化に対する第１電極対１００の静電容量３０、第２電極対２００の静電容量４０、第３電極対３００の静電容量６０、及び第４電極対４００の静電容量７０の変化の一例を示すグラフである。
【００６９】
同図に示すように、内容物５の水位がゼロ（収容体１０が空）の状態では、第３電極対３００の静電容量６０はｃ０６、第４電極対４００の静電容量７０はｃ０７であり、これらは第１電極対１００の静電容量３０及び第２電極対の静電容量４０（共にｃ０１）より大きい。
【００７０】
また、内容物５の水位がｈ１（収容体１０が満水）の状態では、第３電極対３００の静電容量６０はｃ１６、第４電極対４００の静電容量７０はｃ１７であり、これらは第１電極対１００の静電容量３０及び第２電極対の静電容量４０（共にｃ１１）より小さい。
【００７１】
また、内容物５の水位がＨ（第１電極対１００の静電容量３０と第２電極対２００の静電容量４０が同じ場合の水位）の状態では、第３電極対３００の静電容量６０は第４電極対４００の静電容量７０より大きい。
【００７２】
以上の各電極対の静電容量の大小関係に基づき、本実施形態では、各電極対の静電容量を随時測定し、これらの大小関係を把握することにより、内容物５の量を推定する。
【００７３】
まず、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量が略同一であり、かつこれらの静電容量が第３電極対３００及び第４電極対４００の静電容量よりも小さい場合は、収容体１０から空の状態であると推定する。逆に、第１電極対１００の静電容量と第２電極対２００の静電容量が略同一であり、かつこれらの静電容量が第３電極対３００及び第４電極対４００の静電容量よりも大きい場合は、収容体１０が満水の状態であると推定する。
【００７４】
また、第１電極対１００と第２電極対２００の静電容量が略同一であり、かつこれらが第３電極対３００の静電容量より大きく第４電極対４００の静電容量より小さい場合は、内容物５の水位はＨであると推定する。
【００７５】
以上のように、本実施形態の内容量推定方法によれば、第１電極対１００及び第２電極対２００以外に追加的に電極対（第３電極対３００及び第４電極対４００）を設け、これらの電極対の静電容量の大小関係を比較することで、収容体１０が空か、満水か、又は両者の中間の所定の水位（水位Ｈ）のいずれかであるかを推定することができる。
【００７６】
なお、図１７において、第３電極対３００の静電容量６０と第４電極対４００の静電容量７０の大小関係が逆になる場合は、内容物５の水位がＨの状態においては、第３電極対３００の静電容量６０は第４電極対４００の静電容量７０より小さいこととなる。
【００７７】
＜第５実施形態＞
本実施形態の内容量推定方法は、第３実施形態の内容量推定方法に関して、第２電極対２００の各電極部を２つに分割して構成するものである。
【００７８】
図１８は、第５実施形態の内容量推定方法に係る第２電極対２００の設置方法の一例である。同図に示すように、第２電極対２００の各電極部２０１は、導線等の素線１７で互いに電気的に接続された２つの金属部材である電極部２０１（１）（２）により構成されている。素線１７の長さは、例えば、第２の長さＬ２とする。
【００７９】
第２電極対２００は、第３実施形態等と同様、収容体１０の高さ方向に設置するが、本実施形態では、電極部２０１（１）の素線１７が接続されていない方の端部２０２を収容体１０の内底面１２から所定高さ（例えば、ｈ３）にあわせてこれを第２電極対２００の下端部とし、素線１７を介して電極部２０１（１）と接続されている電極部２０１（２）の、素線１７が接続されていない方の端部２０３を第２電極対２００の上端部としている。
【００８０】
このように、第２電極対２００を高さ方向に分割したような構成としても、第２電極対２００（１）の上下端、及び、第２電極対２００（２）の上下端を、基準静電容量（例えば、第１基準静電容量、第２基準静電容量）に対応する内容物５の水位として特定し、内容物５の水位を推定することができる。
【００８１】
＜第６実施形態＞
本実施形態の内容量推定方法は、第３実施形態の内容量推定方法に関して、第２電極対２００の設置方向を高さ方向ではなく水平方向にしたものである。
【００８２】
図１９は、第６実施形態の内容量推定方法に係る第２電極対２００の設置方法の一例である。同図に示すように、本実施形態では、第２電極対２００は、２つの電極対である第２電極対２００（１）（２）からなる。第２電極対２００（１）は、収容体１０の外側側面の、内底面１２から所定高さｈ８に、第２電極対２００を収容体１０の水平方向（内容物５の水面方向）に固定する。第２電極対２００（２）は、収容体１０の外側側面の、内底面１２から所定高さｈ９（＞ｈ８）に、収容体１０の水平方向に固定する。ｈ８からｈ９までの高さの差は、例えば、第２の長さＬ２である。
【００８３】
このように、２つの第２電極対２００を水平方向に設置しても、第２電極対２００（１）の高さｈ８及び第２電極対２００（２）の高さｈ９を、基準静電容量（例えば、第１基準静電容量、第２基準静電容量）に対応する内容物５の水位として特定し、内容物５の水位を推定することができる。
【００８４】
＜内容量推定システム＞
次に、前記の各実施形態として説明した内容量推定方法を自動実行する測定システム（以下、内容量推定システムという）の一例について説明する。
【００８５】
図２０は、内容量推定システム１の構成の一例である。同図に示すように、内容量推定システム１は、収容体１０に設置された少なくとも１つ以上の電極対５００（例えば、第１電極対１００、第２電極対２００、第３電極対３００、及び第４電極対４００の少なくともいずれか）と、各電極対５００に接続されることで各電極対５００の静電容量を測定する静電容量計６００と、測定された電極容量を受信すると共に、静電容量や水位に関する計算を行い、内容物５の蓄積量を推定する情報処理装置７００とを含んで構成されている。
【００８６】
静電容量計６００は、発振回路６０２、抵抗６０４、アンプ６０６、及び検波回路６０８等、各電極対５００により構成される各回路の電圧を測定するための各素子を備え、これらの素子により、電極対５００の静電容量を測定する。情報処置装置７００は、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータであり、所定の通信線６５０を介して静電容量計６００から測定値等の情報を受信して、内容物５の水位を推定する。
【００８７】
ここで、静電容量計６００はスイッチ部６１０を備えており、スイッチ部６１０は、各電極対５００のうちいずれかと選択的に電気的に接続し、接続した電極対５００に係る回路の電圧を測定することができる。
【００８８】
以上に説明した実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。
【００８９】
例えば、各電極対は、収容体１０の外側側面に固定するのではなく、収容体１０の外側側面から所定距離離した状態で設けてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  内容量推定システム
５  内容物
１０  収容体
１００  第１電極対
２００  第２電極対
３００  第３電極対
４００  第４電極対
６００  静電容量計
７００  情報処置装置
【図１】
2020085517.tif 000003
【図２】
2020085517.tif 000004
【図３】
2020085517.tif 000005
【図４】
2020085517.tif 000006
【図５】
2020085517.tif 000007
【図６】
2020085517.tif 000008
【図７】
2020085517.tif 000009
【図８】
2020085517.tif 000010
【図９】
2020085517.tif 000011
【図１０】
2020085517.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020085517.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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