(57)【要約】【課題】水位計、水位検出システム及び水位検出方法において、水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制可能とすることを目的とする。【解決手段】  水平面に対して傾斜した斜面に設置される静電容量型の水位計は、水平面及び斜面と垂直な面上に斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、垂直な面上に、且つ、垂直な面上で第１の水位センサから一定の距離に、第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位を表す信号を出力するように構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面に対して傾斜した斜面に設置される静電容量型の水位計であって、
前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、
前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離に、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位を表す信号を出力することを特徴とする、水位計。
【請求項２】
前記第１及び第２の水位センサは、夫々同軸円筒型であり、外部電極と内部電極が絶縁体を介して同軸的に設けられており、測定対象の液体は前記外部電極と前記絶縁体の間の空間に流入することを特徴とする、請求項１記載の水位計。
【請求項３】
水平面に対して傾斜した斜面に設置された静電容量型の水位計と、
前記水位計の検出出力に基づいて液位を検出する監視装置を備え、
前記水位計は、
前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、
前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離ｄに、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を出力し、
前記監視装置は、
前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出する第１の手段と、
前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出する第２の手段を有することを特徴とする、水位検出システム。
【請求項４】
前記測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号をアナログ・デジタル変換する変換器を更に備えたことを特徴とする、請求項３記載の水位検出システム。
【請求項５】
水平面に対して傾斜した斜面に設置された静電容量型の水位計の検出出力に基づいてコンピュータにより液位を検出する水位検出方法であって、
前記水位計は、前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離ｄに、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記コンピュータが、ある液面の位置で互いに独立して液位を測定する前記第１及び第２の水位センサの両方から出力される、夫々の測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を受信し、
前記コンピュータが、前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出し、
前記コンピュータが、前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出することを特徴とする、水位検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位計、水位検出システム及び水位検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水位計は、液位計などとも呼ばれ、水を含む各種液体の液位を測定するのに用いられる（例えば、特許文献１，２）。水位計を例えば河川に設置することで、河川の水位を監視することなどができる。このような場合、水位計を例えば堤防に設置することで水位計が水流により容易に流されたりすることを防止できる。
【０００３】
一般的に、堤防は傾斜しているため、水位計は堤防の斜面に設置される場合が多い。このため、水位計の設置時には、水位計が設置された傾斜角度（以下、「設置角度」とも言う）を正確に計測しておかないと、水位計の検出出力から正確な水位を知ることができない。しかし、水位計の設置角度を斜度計などを用いて計測するのでは、人手と手間がかかり望ましくない。また、水位計の設置時に初期設置角度を計測しても、河川の氾濫や地殻変動などにより水位計の設置角度が変化すると、水位計の検出出力から正確な水位を知ることができなくなってしまう。この場合、水位計の設置角度を再度計測する必要があるが、目視により水位計の設置角度の変化を検知することは難しく、水位の検知精度を保つためには定期的に水位計の設置角度を計測せざるを得ないため、定期的な設置角度の計測に人手と手間がかかる。
【０００４】
一方、３軸以上の重力センサを別途設けて水位計の設置角度を検知すれば、人手に頼らず水位計の設置角度を検知することができる。しかし、重力センサの検知精度は比較的低いため、重力センサが検知した水位計の設置角度に基づいて水位計の検出出力を補正したのでは、水位の検出誤差が比較的大きくなり、水位計の信頼性が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８１１６５号公報
【特許文献２】特開平６−３４４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術では、水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制することは難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制可能な水位計、水位検出システム及び水位検出方法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】
本発明の一観点によれば、水平面に対して傾斜した斜面に設置される静電容量型の水位計であって、前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離に、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、前記第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位を表す信号を出力する水位計が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】静電容量式の水位センサの一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す水位センサの等価回路図である。
【図３】図１に示す如き水位センサを斜面に設置する場合の一例を説明する図である。
【図４】第１実施例における水位計の設置時の状態を説明する図である。
【図５】第１実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。
【図６】水位センサの外観の一例を示す図である。
【図７】図６に示す水位センサの一部透視図である。
【図８】一実施例における水位検出システムの一例を示すブロック図である。
【図９】水位検出システムの他の例を示すブロック図である。
【図１０】水位計の設置時の水位検出システムの処理を説明するフローチャートである。
【図１１】水位計の設置後の水位検出システムの処理を説明するフローチャートである。
【図１２】第２実施例における水位計の設置時の状態を説明する図である。
【図１３】第２実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。
【図１４】第３実施例における水位計の設置時の状態を説明する図である。
【図１５】第３実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示の水位計、水位検出システム及び水位検出方法では、水平面に対して傾斜した斜面に静電容量型の第１及び第２の水位センサを設置する。第１の水位センサは、水平面及び斜面と垂直な面上に斜面に沿って延在するよう設けられた筒状であり、第２の水位センサは、前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で第１の水位センサから一定の距離に、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状である。ある液面の位置では、第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位を表す信号を出力する。
【００１２】
以下に、開示の水位計、水位検出システム及び水位検出方法の各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００１３】
以下に説明する各実施例では、静電容量式の水位センサを用いるので、先ず静電容量式の水位センサの一例について説明する。なお、水位センサは、液位センサなどとも呼ばれる。
【００１４】
図１は、静電容量式の水位センサの一例を模式的に示す図である。図１に示す水位センサ１は、筒型の一例である同軸円筒型であり、外部電極２と内部電極３が同軸的に設けられている。内部電極３は、例えば絶縁性樹脂皮膜などの絶縁体４で絶縁されて液体と直接接触しないように配置されている。水５は、水位ｈの測定対象である液体の一例であり、外部電極２と絶縁体４の間の空間に流入する。図１において、ａは内部電極３の中心軸から内部電極３の外周面までの距離（即ち、半径）であり、ｂは内部電極３の中心軸から絶縁体４の外周面までの距離（即ち、半径）を示す。また、Ｃ１は内部電極３と絶縁体４との間の容量、Ｃ２は絶縁体４と外部電極２との間の容量、Ｒは絶縁体４と外部電極２との間の抵抗、Ｃｈは水位センサ１の静電容量を示す。外部電極２と絶縁体４の間の誘電体が空気である場合と、水５である場合とでは、水５の水位ｈに応じて電極２，３間の全体としての誘電率が変化するので、この誘電率の変化を電圧値として検出することで水位ｈを検出することができる。
【００１５】
図２は、図１に示す水位センサの等価回路図である。水５の場合のように、水位ｈの測定対象である液体の誘電率が比較的大きいと、電極２，３間に電圧を印加した場合に液体中で発生する静電容量Ｃ２は液体の等価抵抗Ｒにより略短絡される。従って、この場合の静電容量Ｃｈは、真空の誘電率ε０をε０＝８．８５４×１０−１２とすると、Ｃｈ＝２πε０×ｈ／Ｌｎ（ｂ／ａ）で表すことができる。
【００１６】
図３は、図１に示す如き水位センサを斜面に設置する場合の一例を説明する図である。図３に示す例では、水位センサ１は固定金具１１により、水平面に対して傾斜した斜面１２に設置される。斜面１２は、例えば堤防の斜面である。水位（または、液位）は、例えば破線で示す基準面１３からの水面（または、液面）１４−１と実線で示す水面（または、液面）１４−２との間で変化するものとする。水位センサ１は、この例では基準面１３からの水位オフセットＤＯＳＴを考慮して、水面１４−１までの水は水位センサ１内に流入せず、水面１４−１を超える水は水位センサ１内に流入する高さ位置に設置される。水位Ｄは、水位オフセットＤＯＳＴを考慮した水面１４−１から水面１４−２までの距離である。例えば、基準面１３は川底であり、斜面１２は川岸に設けられた堤防の斜面である。なお、水平面とは、水面（または、液面）１４−１及び１４−２と平行な面のことである。
【００１７】
水面１４−１から水面１４−２までの水位センサ１の中心軸Ｃに沿った距離をＬで表し、水位センサ１の設置角度をθで表すと、水位ＤはＤ＝Ｌ×ｓｉｎθで表すことができる。設置角度θは、水位センサ１の中心軸Ｃと水平面とがなす０度より大きな角度であり、中心軸Ｃが斜面１２と平行であれば斜面１２の水平面に対する傾斜角度と等しい。距離Ｌは、水位Ｄが水面１４−１から水面１４−２まで変化する際に水位センサ１内での水位が中心軸Ｃに沿って変化する量に相当する。しかし、河川の氾濫や地殻変動などにより水位センサ１の設置角度θが変化すると、正確な設置角度θがわからない限り、水位Ｄを正確に検出することはできない。
【００１８】
そこで、第１実施例では、以下に説明する方法で水位センサの設置角度を正確に検知することで、水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制可能とする。
【００１９】
図４は、第１実施例における水位計の設置時の状態を説明する図であり、図５は、第１実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。図４及び図５中、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図４及び図５において、水位計３１は、水位センサ１−１、水位センサ１−２、及び固定金具２１を有する。この例では別体である水位センサ１−１及び水位センサ１−２は、夫々図１及び図２に示す水位センサ１と同様の構成、即ち、同じ構成を有するものとする。水位センサ１−１，１−２は、互いに独立して水位を測定可能である。水位センサ１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ１−２の中心軸Ｃ２は、水平面及び斜面１２と垂直な同一面（以下、「垂直面」とも言う）上にあり、且つ、これらの中心軸Ｃ１，Ｃ２間の当該垂直面上の距離ｄが一定となるように、固定金具２１により互いに固定されている。従って、水位センサ１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ１−２の中心軸Ｃ２は互いに平行であり斜面１２に沿って延在しており、且つ、水位センサ１−１の設置角度θと水位センサ１−２の設置角度θは同じである。また、この例では、水位センサ１−１，１−２の下端は上記垂直面及び斜面１２垂直な同一面上にあり、水位センサ１−１，１−２の上端は上記垂直面及び斜面１２と垂直な同一面上にある。さらに、水位センサ１−１及び水位センサ１−２は、並行して、即ち、同時に水位を検出可能である。水面１４−２の位置では、両方の水位センサ１−１，１−２が水位を測定できるよう配置されている。
【００２１】
固定金具２１は、水位センサ１−１，１−２の少なくとも一方に一体的に設けられていても良い。つまり、固定金具１１は、水位計３１の一部を形成しても良い。また、固定金具１１は、水位センサ１−１に一体的に設けられていても良い。固定金具１１，２１による固定方法は特に限定されない。
【００２２】
水位センサ１−１及び水位センサ１−２は別体であるため、距離ｄが比較的短い場合であっても、水位センサ１−１，１−２間の静電容量結合を防止することができる。また、各水位センサ１−１及び水位センサ１−２は、外部電極２内に単一の内部電極３を有する比較的簡単な構成を有するため、比較的安価に構成できる。
【００２３】
水面１４−１から水面１４−２までの水位センサ１−１の中心軸Ｃ１に沿った距離（以下、「水位センサ１−１の水面１４−２での測定水位」とも言う）をＬ１で表し、水位センサ１−１の設置角度をθで表すと、水位センサ１−１が検出する水位Ｄは次式（１）から算出できる。
Ｄ＝Ｌ１×ｓｉｎθ  ・・・  （１）
一方、水位センサ１−２の中心軸Ｃ２の下端から水面１４−２までの中心軸Ｃ２に沿った距離（以下、「水位センサ１−２の水面１４−２での測定水位」とも言う）をＬ２で表すと、水位センサ１−１，１−２内での中心軸Ｃ１，Ｃ２に沿った測定水位の差分ΔＬはΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２で表され、この差分ΔＬは水位計３１が検出する水位にかかわらず一定である。従って、水位センサ１−１，１−２の設置角度θ、即ち、水位計３１の設置角度θは、次式（２）から算出できる。
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）  ・・・  （２）
上記式（１）中の設置角度θの値を上記式（２）で算出した設置角度θの値に更新することで、水位計３１の設置角度θの変化にかかわらず水位Ｄの検出誤差を抑制可能となる。なお、設置角度θの値の更新は、設置角度θの変化が検知される度に行っても、一定間隔毎に行っても良い。
【００２４】
図５は、図４に示す水位計３１の初期設置角度θが斜面１２の変化により設置角度θ'に変化した状態を示す。図５中、水位センサ１−１の水面１４−２での測定水位をＬ１'で表し、水位センサ１−１の設置角度をθ'で表すと、水位センサ１−１が検出する水位Ｄ'は次式（３）から算出できる。
Ｄ'＝Ｌ１'×ｓｉｎθ'  ・・・  （３）
一方、水位センサ１−２の水面１４−２での測定水位をＬ２'で表すと、ΔＬ'＝Ｌ１'−Ｌ２'は水位計３１が検出する水位にかかわらず一定である。従って、水位センサ１−１，１−２の設置角度θ'、即ち、水位計３１の設置角度θ'は、次式（４）から算出できる。
θ'＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ'）  ・・・  （４）
水位計３１の設置角度θの変化は、設置時のΔＬの値とΔＬ'の値の差分を監視することで検知可能である。例えば、ΔＬ値とΔＬ'値の差分の絶対値が所定値Ｘ以上（即ち、｜ΔＬ−ΔＬ'｜≧Ｘ）になった場合に設置角度θの変化を検知しても、ΔＬ≠ΔＬ'になった場合に設置角度θの変化を検知しても良い。前者の場合、水位検出システムへの負荷を軽減できる。後者の場合、リアルタイムで設置角度θを更新できるので、設置角度θの変化にかかわらず水位Ｄの検出誤差を抑制して水位計３１の信頼性の低下を防止可能となる。また、設置時のΔＬの値とΔＬ'の値の差分の監視を一定間隔で行うことで、水位検出システムへの負荷をさらに軽減できる。
【００２５】
上記の例では、水位センサ１−１，１−２の下端は上記垂直面と垂直、且つ、斜面１２と垂直な同一面上にあり、水位センサ１−１，１−２の上端は上記垂直面と垂直、且つ、斜面１２と垂直な同一面上にある。つまり、水位センサ１−１，１−２の上端と下端が夫々上記垂直面と垂直、且つ、斜面１２と垂直な面上に揃えられている。しかし、水位センサ１−１，１−２の上端と下端が互いに中心軸Ｃ１，Ｃ２に沿ってずれた配置を有しても良い。この場合、ずれの方向に応じてずれ量を水位センサ１−１の水面１４−２での測定水位Ｌ２に対して加算または減算すれば良い。
【００２６】
図６は、水位センサ１−１，１−２として使用可能な水位センサの外観の一例を示す図である。図６に示すように、水位センサ１は、接続部４１を有する。接続部４１には、水位センサ１のＬ１，Ｌ２を表す信号を含む検出出力を外部装置（図示せず）に供給するためのケーブル３９が接続可能である。水位センサ１が電池などの自己の電源を有さない場合、ケーブル３９は外部電源からの電源電圧を水位センサ１に供給するためにも使用される。
【００２７】
図７は、図６に示す水位センサの一部透視図である。図７に示すように、水位センサ１は、回路部４３と、図１と共に説明した如き内部電極３及び絶縁体４を収納した外部電極２を有する。回路部４３は、水位センサ１のＬ１，Ｌ２を表す信号を含む検出出力を外部へ出力するための回路を有し、後述するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）を含んでも良い。また、回路部４３は、水位センサ１の自己電源として電池（図示せず）を含んでも良い。電池が充電可能な場合、ケーブル３９は電池を充電するための電流を供給するためにも使用しても良い。
【００２８】
図８は、本実施例における水位検出システムの一例を示すブロック図である。説明の便宜上、図８では水位計３１への電源電圧の供給パスの図示は省略する。
【００２９】
図８に示すように、水位検出システム５１は、水位計３１と、監視装置５２を有する。監視装置５２は、ＡＤＣ５３、差分算出部５４、差分比較部５５、差分記憶部５６、設置角度算出部５７、設置角度記憶部５８、及び水位算出部５９を有する。監視装置５２の差分算出部５４、差分比較部５５、設置角度算出部５７、及び水位算出部５９のうちの一部または全部の機能は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを含むコンピュータにより実現可能である。コンピュータは、汎用コンピュータであっても良く、コンピュータ読取可能な記憶媒体を含む記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを実行することで、差分算出部５４、差分比較部５５、設置角度算出部５７、及び水位算出部５９が行う処理の一部または全部を実現可能である。なお、差分記憶部５６及び設置角度記憶部５８は、互いに異なる記憶部で形成しても、単一の記憶部の異なる記憶領域で形成しても良い。さらに、差分記憶部５６または設置角度記憶部５８を形成する記憶部は、上記プログラムを格納するものであっても良い。
【００３０】
監視装置５２は、水位計３１の水位センサ１−１，１−２の検出出力をケーブル３９を介して受信する。従って、ＡＤＣ５３には、水位計３１の水位センサ１−１，１−２のＬ１，Ｌ２を表す信号を含む検出出力が供給される。アナログ・デジタル変換された水位センサ１−１，１−２の検出出力は、差分算出部５４に供給され、水位計３１の設置時には上記の差分ΔＬがＬ１，Ｌ２から算出され、水位計３１の設置後には上記の差分ΔＬ'がＬ１'，Ｌ２'から算出される。算出された差分ΔＬ，ΔＬ'は、差分記憶部５６に記憶される。差分比較部５５は、水位計３１の設置時には差分記憶部５６に記憶された差分ΔＬをそのまま設置角度算出部５７に供給して設置角度の算出を指示し、水位計３１の設置後には差分記憶部５６に記憶された上記の差分ΔＬとΔＬ'を比較する。この例では、差分比較部５５はΔＬ≠ΔＬ'であると設置角度算出部５７に設置角度の算出を指示する。設置角度算出部５７は、水位計３１の設置時には初期設置角度θを既知の距離ｄを用いて上記式（２）に基づいて算出し、水位計３１の設置後には設置角度θ'を既知の距離ｄを用いて上記式（４）に基づいて算出する。既知の距離ｄは、例えば差分記憶部５６または設置角度記憶部５８に記憶されていても良い。算出された設置角度θ，θ'は、設置角度記憶部５８に記憶される。水位算出部５９は、水位計３１の設置時には設置角度記憶部５８に記憶された初期設置角度θを用いて上記式（１）に基づいて水位Ｄを算出し、必要に応じて外部装置（図示せず）に出力する。また、水位算出部５９は、水位計３１の設置後には設置角度記憶部５８に記憶された設置角度θ'を用いて上記式（３）に基づいて水位Ｄ'を算出し、必要に応じて外部装置（図示せず）に出力する。
【００３１】
なお、ＡＤＣ５３は、監視装置５２に対して外部接続されていても良い。ＡＤＣ５３は、図９に示すように水位計３１側に設けられていても良く、この場合、ＡＤＣ５３は図７に示す回路部４３内に設けられる。図９は、水位検出システムの他の例を示すブロック図である。図９中、図８と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図１０は、水位計の設置時の水位検出システムの処理を説明するフローチャートである。図１０中、ステップＳ１〜Ｓ３は差分算出部５４により実行され、ステップＳ４，Ｓ５は設置角度算出部５７により実行され、これらのステップＳ１〜Ｓ５の処理はコンピュータにより実行しても良い。
【００３３】
図１０において、ステップＳ１は、水位計３１の水位センサ１−１の水面１４−２での測定水位Ｌ１をＡＤＣ５３を介して取得し、ステップＳ２は水位計３１の水位センサ１−２の水面１４−２での測定水位Ｌ２をＡＤＣ５３を介して取得する。ステップＳ３は、取得した測定水位Ｌ１，Ｌ２を用いて差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２を算出して差分記憶部５６に記憶する。ステップＳ４は、差分記憶部５６に格納された差分ΔＬ及び既知の距離ｄを用いて上記式（２）に基づいて水位計３１の初期設置角度θを算出し、ステップＳ５は、算出された初期設置角度θを設置角度記憶部５８に記憶する。
【００３４】
図１１は、水位計の設置後の水位検出システムの処理を説明するフローチャートである。図１１中、ステップＳ１１〜Ｓ１３は差分算出部５４により実行され、ステップＳ１４は差分比較部５５により実行され、ステップＳ１５，Ｓ１６は設置角度算出部５７により実行され、ステップＳ１７は水位算出部５９により実行され、これらのステップＳ１１〜Ｓ１７の処理はコンピュータにより実行しても良い。
【００３５】
図１１において、ステップＳ１１は、水位計３１の水位センサ１−１の水面１４−２での測定水位Ｌ１'をＡＤＣ５３を介して取得し、ステップＳ１２は水位計３１の水位センサ１−２の水面１４−２での測定水位Ｌ２'をＡＤＣ５３を介して取得する。ステップＳ１３は、取得した測定水位Ｌ１'，Ｌ２'を用いて差分ΔＬ'＝Ｌ１'−Ｌ２'を算出して差分記憶部５６に記憶する。ステップＳ１４は、差分記憶部５６に記憶された差分ΔＬと差分ΔＬ'を比較し、ΔＬ≠ΔＬ'であるか否かを判定する。ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ１５へ進み、判定結果がＮＯであると処理は後述するステップＳ１７へ進む。
【００３６】
ステップＳ１５は、差分記憶部５６に格納された差分ΔＬ'及び既知の距離ｄを用いて上記式（４）に基づいて水位計３１の設置角度θ'を算出する。ステップＳ１６は、設置角度記憶部５８に記憶されている初期設置角度θをステップＳ１５で算出された設置角度θ'に更新して設置角度記憶部５８に記憶する。ステップＳ１７は、設置角度記憶部５８に記憶された更新済みの設置角度θ'を用いて上記式（３）に基づいて水位Ｄ'を算出し、必要に応じて外部装置へ出力する。ステップＳ１７の後、処理はステップＳ１１へ戻る。
【００３７】
上記実施例では、水位計を形成する一対の水位センサは別体であるが、一対の水位センサは一体的に設けられていても良い。また、一対の水位センサが一体的に設けられる場合、単一の外部電極を一対の水位センサで共用しても良い。
【００３８】
図１２は、第２実施例における水位計の設置時の状態を説明する図であり、図１３は、第２実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。図１２及び図１３中、図４及び図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、一対の水位センサ１−１，１−２が一体的に設けられている。
【００３９】
図１２及び図１３において、水位計１３１は、カバー部４４２内に一体的に設けられた水位センサ１−１，１−２を収納する。水位センサ１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ１−２の中心軸Ｃ２は、水平面及び斜面１２と垂直な同一面（即ち、垂直面）上にあり、且つ、これらの中心軸Ｃ１，Ｃ２間の当該垂直面上の距離ｄが一定となるように一体的に設けられた水位センサ１−１，１−２がカバー部４４２に固定されている。従って、水位センサ１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ１−２の中心軸Ｃ２は互いに平行であり斜面１２に沿って延在しており、且つ、水位センサ１−１の設置角度θと水位センサ１−２の設置角度θは同じである。また、この例では、水位センサ１−１，１−２の下端は上記垂直面及び斜面１２と垂直な同一面上にあり、水位センサ１−１，１−２の上端は上記垂直面及び斜面１２と垂直な同一面上にある。さらに、水位センサ１−１及び水位センサ１−２は、並行して、即ち、同時に水位を検出可能である。
【００４０】
本実施例では、水位センサ１−１，１−２がカバー部４４２内に一体的に設けられため、水位計１３１を設置する際に水位センサ１−１，１−２の中心線Ｃ１，Ｃ２間の距離ｄは予め固定されており、例えば取付金具２１等による距離ｄの調整は不要である。
【００４１】
図１４は、第３実施例における水位計の設置時の状態を説明する図であり、図１５は、第３実施例における水位計の設置角度が変化した状態を説明する図である。図１４及び図１５中、図４及び図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、一対の水位センサ部が一体的に設けられ、単一の外部電極を一対の水位センサ部で共用する。
【００４２】
図１４及び図１５において、水位計３３１は、カバー部４４２で覆われた筒状の外部電極２００を有し、カバー部４４２内に収納された一対の水位センサ部１０１−１，１０１−２は、外部電極２００を共用する。水位センサ部１０１−１，１０１−２は同じ構成を有し、外部電極２００を互いに共用する点を除けば基本的には図１に示す水位センサ１と同様の構成を有する。つまり、水位センサ部１０１−１は図１に示す如き内部電極３及び絶縁体４を有し、外部電極２００と共に第１の水位センサを形成する。同様に、水位センサ部１０１−２は図１に示す如き内部電極３及び絶縁体４を有し、外部電極２００と共に第２の水位センサを形成する。
【００４３】
水位センサ部１０１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ部１０１−２の中心軸Ｃ２は、水平面及び斜面１２と垂直な同一面（即ち、垂直面）上にあり、且つ、これらの中心軸Ｃ１，Ｃ２間の当該垂直面上の距離ｄが一定となるように水位センサ部１０１−１，１０１−２の位置が固定されている。従って、水位センサ部１０１−１の中心軸Ｃ１と水位センサ部１０１−２の中心軸Ｃ２は互いに平行であり斜面１２に沿って延在しており、且つ、水位センサ部１０１−１の設置角度θと水位センサ部１０１−２の設置角度θは同じである。また、この例では、水位センサ部１０１−１，１０１−２の下端は上記垂直面及び斜面１２と垂直な同一面上にあり、水位センサ部１０１−１，１０１−２の上端は上記垂直面及び斜面１２と垂直な同一面上にある。さらに、水位センサ部１０１−１及び水位センサ部１０１−２は、並行して、即ち、同時に水位を検出可能である。水位センサ部１０１−１，１０１−２間の距離ｄは、水位センサ部１０１−１，１０１−２（例えば、絶縁体４の部分）が外部電極２００またはカバー部４４２に固定される際に調整しても良い。
【００４４】
水位センサ部１０１−１及び水位センサ部１０１−２は、互いに共用する単一の外部電極２００内に夫々の内部電極３を有する比較的簡単な構成を有するため、比較的安価に構成できる。なお、第３実施例において、カバー部４４２は省略しても良い。
【００４５】
上記の各実施例によれば、互いの相対位置が固定された一対の水位センサのうち、一方を水位の検出のために使用し、他方を水位計の設置角度の検出のために使用する。これにより、一対の水位センサだけで設置角度を正確に検知することができ、水位計の設置角度の変化による水位の検出誤差を抑制して、水位計の信頼性の低下を防止できる。また、比較的簡単な構成及び比較的安価な構成で、水位計の設置角度を正確に検知することができる。
【００４６】
なお、１つの水位計を３以上の別体の水位センサで形成し、２以上の水位センサを設置角度の検出のために使用することで、水位計の設置角度の検知精度をさらに向上するようにしても良いことは言うまでもない。
【００４７】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
水平面に対して傾斜した斜面に設置される静電容量型の水位計であって、
前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、
前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離に、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位を表す信号を出力することを特徴とする、水位計。
（付記２）
前記第１及び第２の水位センサは、夫々同軸円筒型であり、外部電極と内部電極が絶縁体を介して同軸的に設けられており、測定対象の液体は前記外部電極と前記絶縁体の間の空間に流入することを特徴とする、付記１記載の水位計。
（付記３）
前記第１及び第２の水位センサは同じ構成を有し、前記一定の距離を保つように取付金具により固定されていることを特徴とする、付記１または２記載の水位計。
（付記４）
カバー部を更に備え、
前記第１及び第２の水位センサは同じ構成を有し、前記一定の距離を保つように一体的に設けられて前記カバー部内に収納されていることを特徴とする、付記１または２記載の水位計。
（付記５）
前記測定液位を表す信号をアナログ・デジタル変換する変換器を含む回路部を更に備えたことを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の水位計。
（付記６）
水平面に対して傾斜した斜面に設置された静電容量型の水位計と、
前記水位計の検出出力に基づいて液位を検出する監視装置を備え、
前記水位計は、
前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、
前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離ｄに、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記第１及び第２の水位センサは互いに独立して液位を測定し、ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が液位を測定して夫々の測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を出力し、
前記監視装置は、
前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出する第１の手段と、
前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出する第２の手段を有することを特徴とする、水位検出システム。
（付記７）
前記第１及び第２の水位センサは、夫々同軸円筒型であり、外部電極と内部電極が絶縁体を介して同軸的に設けられており、測定対象の液体は前記外部電極と前記絶縁体の間の空間に流入することを特徴とする、付記６記載の水位検出システム。
（付記８）
前記第１及び第２の水位センサは同じ構成を有し、前記一定の距離を保つように取付金具により固定されていることを特徴とする、付記６または７記載の水位検出システム。
（付記９）
前記水位計はカバー部を更に備え、
前記第１及び第２の水位センサは同じ構成を有し、前記一定の距離を保つように一体的に設けられて前記カバー部内に収納されていることを特徴とする、付記６または７記載の水位計。
（付記１０）
前記測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号をアナログ・デジタル変換する変換器を更に備えたことを特徴とする、付記６乃至９のいずれか１項記載の水位検出システム。
（付記１１）
水平面に対して傾斜した斜面に設置された静電容量型の水位計の検出出力に基づいてコンピュータにより液位を検出する水位検出方法であって、
前記水位計は、前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離ｄに、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記コンピュータが、ある液面の位置で互いに独立して液位を測定する前記第１及び第２の水位センサの両方から出力される、夫々の測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を受信し、
前記コンピュータが、前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出し、
前記コンピュータが、前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出することを特徴とする、水位検出方法。
（付記１２）
前記第１及び第２の水位センサとして、夫々同軸円筒型であり、外部電極と内部電極が絶縁体を介して同軸的に設けられており、測定対象の液体が前記外部電極と前記絶縁体の間の空間に流入する水位センサを用いることを特徴とする、付記１１記載の水位検出方法。
（付記１３）
前記第１及び第２の水位センサとして、前記一定の距離を保つように取付金具により固定された同じ構成の水位センサを用いることを特徴とする、付記１１または１２記載の水位検出システム。
（付記１４）
前記測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を変換器によりアナログ・デジタル変換することを特徴とする、付記１１乃至１３のいずれか１項記載の水位検出方法。
（付記１５）
水平面に対して傾斜した斜面に設置される静電容量型の水位計であって、
前記水平面及び前記斜面と垂直な面上に前記斜面に沿って延在するよう設けられた筒状の第１の水位センサと、
前記垂直な面上に、且つ、前記垂直な面上で前記第１の水位センサから一定の距離に、前記第１の水位センサと平行に設けられた筒状の第２の水位センサを備え、
前記第１及び第２の水位センサは、夫々内部電極の外側に絶縁体が同軸的に設けられており、測定対象の液体は前記第１及び第２の水位センサのみで共用される単一の外部電極と前記第１及び第２の水位センサの夫々の絶縁体と間の空間に流入し、
ある液面の位置では、前記第１及び第２の水位センサの両方が水位を測定して夫々の測定水位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を出力することを特徴とする、水位計。
（付記１６）
請求項１５記載の前記水位計の検出出力に基づいて液位を検出する監視装置を備え、
前記監視装置は、
前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出する第１の手段と、
前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出する第２の手段を有することを特徴とする、水位検出システム。
（付記１７）
請求項１５記載の前記水位計の検出出力に基づいてコンピュータにより液位を検出する水位検出方法であって、
前記コンピュータが、ある液面の位置で互いに独立して液位を測定する前記第１及び第２の水位センサの両方から出力される、夫々の測定液位Ｌ１，Ｌ２を表す信号を受信し、
前記コンピュータが、前記第１及び第２の水位センサによる前記ある液面の位置での測定液位Ｌ１，Ｌ２の差分ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２と前記距離ｄを用いて前記水位計の設置角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ΔＬ）から算出し、
前記コンピュータが、前記第１の水位センサが検出する液位ＤをＤ＝Ｌ１×ｓｉｎθに基づき算出することを特徴とする、水位検出方法。
【００４８】
以上、開示の水位計、水位検出システム及び水位検出方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１，１−１，１−２      水位センサ
２      外部電極
３      内部電極
４      絶縁体
５      水
１１，２１      固定金具
１２      斜面
１３      基準面
１４−１，１４−２      水面
【図１】
2014181965.tif 000003
【図２】
2014181965.tif 000004
【図３】
2014181965.tif 000005
【図４】
2014181965.tif 000006
【図５】
2014181965.tif 000007
【図６】
2014181965.tif 000008
【図７】
2014181965.tif 000009
【図８】
2014181965.tif 000010
【図９】
2014181965.tif 000011
【図１０】
2014181965.tif 000012
【図１１】
2014181965.tif 000013
【図１２】
2014181965.tif 000014
【図１３】
2014181965.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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