(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が粘性体上に積層された積層体における前記液体の水位と前記粘性体の温度を測定する水位温度測定装置であって、
前記積層体に設置されるセンサユニットを有し、前記センサユニットの上部側に前記液体の水位を測定するための水位センサが少なくとも一つ搭載されるとともに、下部側に前記粘性体の温度を測定するための温度センサが少なくとも一つ搭載されている
水位温度測定装置。
【請求項２】
前記センサユニットは筒状の筐体内に組み込まれ、前記筐体には前記液体が前記水位センサの搭載位置に流れ込む液体流入口が形成されるとともに、前記粘性体が前記温度センサの搭載位置に流れ込む粘性体流入口が形成されている
請求項１に記載の水位温度測定装置。
【請求項３】
前記筐体において、前記粘性体流入口よりも上部側に粘性体排出口が設けられるとともに、前記センサユニットの前記水位センサの搭載位置と前記温度センサの搭載位置の間に前記粘性体流入口から前記筐体内に流れ込んだ前記粘性体を前記粘性体排出口に案内する傾斜案内部が設けられている
請求項２に記載の水位温度測定装置。
【請求項４】
前記粘性体の上面に当接して前記積層体に対する前記筐体の埋め込み深さを規定する傘部が前記筐体に設けられている
請求項２または請求項３に記載の水位温度測定装置。
【請求項５】
前記水位センサが前記傘部の下端の位置に配置されている
請求項４に記載の水位温度測定装置。
【請求項６】
前記温度センサは前記センサユニットの深さ方向に所定間隔をおいて２個配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載の水位温度測定装置。
【請求項７】
前記液体は水田の水であるとともに、前記粘性体は水田の水が上に積層された泥である
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の水位温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が粘性体上に積層された積層体に設置して、前記液体の水位を測定するとともに前記粘性体の温度を測定する水位温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各分野でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）化が進み、工業分野では海岸の水位及び土壌の温度変動を監視するシステムやダムの貯水量変動を監視するシステムの開発の需要が増えている。また、漁業分野では魚類の養殖を監視するシステムの開発の需要が増えている。また、農業分野でも農作環境の把握システムの開発の需要が増えている。【０００３】
特に、農業分野の稲作においては、稲の品質の均一化と稲の収穫量の向上を図るために、田植えから稲刈りまでの間の水田の水位及び泥の層の温度等をこまめに管理する必要がある。
したがって、多くの水田を所有する農家においては、水田を管理する労力の効率化が課題となっており、稲作における水田の管理のＩｏＴ化が要望されている。
そして、水田の管理のＩｏＴ化を進めるためには、水田の水位及び泥の温度を簡単かつ精度よく測定できる装置が必要である。【０００４】
地表下の土壌内の状況を監視測定する土壌測定装置として、特許文献１に開示されたものがある。この土壌測定装置は、土壌（粘性体）に差込まれるロッド部を有し、上記ロッド部内の深さ方向に所定間隔をおいて複数のセンサを配置し、その深さにおける例えば湿度をセンサによって測定する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２０１５−１１４３１９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、上記土壌測定装置では、土壌（粘性体）の例えば湿度は測定できるが、その測定地点の土壌の水位情報を取得することはできない。水田等のように水と泥が積層された積層体の所定地点の水位及び泥の温度を測定する場合には、上記土壌測定装置とは別に水位情報を取得する水位測定装置も設置する必要がある。したがって、使用する測定装置の数も多くなり、測定装置の取り扱い及び管理が煩雑となる。【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体が粘性体上に積層された積層体の所定地点の液体の水位と粘性体の温度を測定するとき、水位及び温度の測定データを簡単に取得することができるとともに、使用する測定装置の削減を図ることができる水位温度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の水位温度測定装置は、液体が粘性体上に積層された積層体における前記液体の水位と前記粘性体の温度を測定する水位温度測定装置であって、前記積層体に設置されるセンサユニットを有し、前記センサユニットの上部側に前記液体の水位を測定するための水位センサが少なくとも一つ搭載されるとともに、下部側に前記粘性体の温度を測定するための温度センサが少なくとも一つ搭載されていることを特徴とする。【０００９】
この構成によれば、液体が粘性体上に積層された積層体の所定地点の液体の水位と粘性体の温度を測定するとき、一つの測定装置で水位と温度を同時に測定することができるので、水位と温度の測定データを簡単に取得することができ、且つ使用する測定装置の削減を図ることができる。【００１０】
好適には、本発明は、前記センサユニットは筒状の筐体内に組み込まれ、前記筐体には前記液体が前記水位センサの搭載位置に流入する液体流入口が形成されるとともに、前記粘性体が前記温度センサの搭載位置に流入する粘性体流入口が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、筐体内に組込まれている水位センサの搭載位置に液体がスムーズに流れ込むとともに、温度センサの搭載位置に粘性体がスムーズに流れ込む。したがって、積層体の液体の水位及び粘性体の温度を簡単かつ精度よく測定することができる。
また、筐体が筒状に形成されているので、筐体を抵抗なくスムーズに粘性体に差込み、そして埋め込むことができるので、筐体内に組込まれている水位センサ及び温度センサの損傷を防ぐことができる。【００１１】
好適には、本発明は、前記温度センサは前記センサユニットの深さ方向に所定間隔をおいて２個配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、粘性体の温度を測定するとき、温度センサの一方が故障しても、他方の温度センサで継続して温度測定を行うことができるので、温度センサが故障する毎に水位温度測定装置を積層体から取り外す必要はなく、水位温度測定装置の取り扱いを簡単に行える。
また、粘性体の温度を粘性体の層の深さ方向の２箇所で測定することができるので、所定地点における粘性体の温度を正確に測定することができる。【００１２】
好適には、本発明は、前記筐体において、前記粘性体流入口よりも上部側に粘性体排出口が設けられるとともに、前記センサユニットの前記水位センサの搭載位置と前記温度センサの搭載位置の間に前記粘性体流入口から前記筐体内に流れ込んだ前記粘性体を前記粘性体排出口に案内する傾斜案内部が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、筐体を粘性体の層に埋め込むとき、筐体内の温度センサ側に流れ込んだ粘性体は傾斜案内部に沿って筐体の外部に排出される。したがって、筐体内において粘性体の水位センサ側への流れ込みを防ぐことができるので、水圧センサの損傷を防ぐことができる。【００１３】
好適には、本発明は、前記粘性体の上面に当接して前記積層体に対する前記筐体の埋め込み深さを規定する傘部が前記筐体に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、傘部によって、液体の水位がゼロの地点を簡単に規定することができる。【００１４】
好適には、本発明は、前記水位センサが前記傘部の下端の位置に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、液体の水位がゼロの地点における水圧を測定することができ、水位の測定を正確に行うことができる。【００１５】
好適には、本発明は、前記液体は水田の水であるとともに、前記粘性体は水田の水が上に積層された泥であることを特徴とする。
この構成によれば、水田の所定地点の水位及び泥の温度を一つの水位温度測定装置によって、同時に測定することができるので、水田の水位及び泥の温度の測定データの取得を簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、液体が粘性体上に積層された積層体の所定地点の液体の水位と粘性体の温度を測定するときに、水位及び温度の測定データを簡単に取得することができるとともに、使用する測定装置の削減を図ることができる水位温度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る水位温度測定装置の設置状態を示す概略図である。
【図２】水位温度測定装置の外観斜視図である。
【図３】水位温度測定装置のセンサユニットの組込み状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図４】水位温度測定装置を底面側から見た斜視図である。
【図５】水位温度測定装置のセンサユニットの斜視図である。
【図６】水位温度測定装置のセンサユニットの分解斜視図である。
【図７】水位温度測定装置に流れ込む液体及び粘性体の流れを説明するための要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る水位温度測定装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る水位温度測定装置の設置状態を示す概略図である。図２は、水位温度測定装置の外観斜視図である。図３は、水位温度測定装置のセンサユニットの組込み状態を示す一部切り欠き側面図である。図４は、水位温度測定装置を底面側から見た斜視図である。図５は、水位温度測定装置のセンサユニットの斜視図である。図６は、水位温度測定装置のセンサユニットの分解斜視図である。図７は、水位温度測定装置に流れ込む水田の水及び泥の流れを説明するための要部断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る水位温度測定装置１は、液体である水５１が粘性体である泥５２の上に積層された積層体である水田５０に設置して、水田５０の水位及び水田５０の泥５２の温度を測定するものである。
【００２０】
（水位温度測定装置の全体構成）
図２〜図４に示すように、水位温度測定装置１は、合成樹脂により形成された筒状の筐体２と、筐体２内に組込まれた長細いセンサユニット３を有している。センサユニット３の上部側に水田５０の水位を測定するための水位センサ３２が搭載されるとともに、下部側に泥５２の温度を測定するための第１温度センサ３４及び第２温度センサ３５が搭載されている。
【００２１】
（筐体）
筐体２内は水位センサ３２が配置される上部領域４と第１温度センサ３４及び第２温度センサ２５が配置される下部領域５に区分けされている。
【００２２】
筐体２の上部側には水田５０の泥５２の層への埋め込み深さを規定する傘部６が一体形成されている。傘部６は円盤状の底板部７を有し、底板部７の中央部分に筐体２が差し込まれた構成となっている。底板部７の外周には円環状の側板部８が上方に突出するように形成されている。側板部８には周方向に等間隔をおいて複数の側板側水連通口８Ａが形成されている。底板部７の上面には円環状の側板部８が歪まないように４枚の補強板７Ａが周方向に等間隔をおいて形成されている。底板部７の下面７Ｅと筐体２の外周面との間には、傘部６が筐体２に対して位置ずれを起こさないように４枚の三角形状の補強板７Ｂが筐体２の周方向に等間隔をおいて形成されている。
【００２３】
傘部６の底板部７の上面から上側に突出する筐体２の基端部分には、筐体２内の上部領域４に水田５０の水５１を流し込むための液体流入口となる第１水流入口２Ａ及び第２水流入口２Ｂ（図７を参照）が筐体２の径方向に対向して形成されている。
【００２４】
傘部６の底板部７において、第１水流入口２Ａ及び第２水流入口２Ｂと隣り合う位置には、第１底板側水連通口７Ｃと第２底板側水連通口７Ｄが上下に貫通形成されている。
筐体２には、スリット状の測定用開口部２Ｃが第１水流入口２Ａから筐体２の下端２ａに亘って形成されている。測定用開口部２Ｃの下部側は水田５０の泥５２を下部領域５に流し込むための泥流入口２Ｄとなっている。また、筐体２の下部側には泥５２を下部領域５に流し込むためのスリット状の泥流入口２Ｄが筐体２の周方向に所定間隔をおいて形成されている。
筐体２の下端２ａは先が細く形成されており、筐体２を泥５２の層へ簡単に埋め込むことができる。
【００２５】
筐体２を水田５０の泥５２の層へ埋め込み、そして傘部６の底板部７の下面７Ｅが水田５０の泥５２の層の表面５２Ａに当接すると、傘部６の底板部７には泥５２の層の抵抗が加わる。そうすると、筐体２をそれ以上泥５２の層へ埋め込むことができなくなり、筐体２の泥５２の層への埋め込み深さが規定される。すなわち、筐体２を泥５２の層に埋め込み、傘部６の底板部７の下面７Ｅが泥５２の層の表面５２Ａに当接して、それ以上、筐体２を泥５２の層に埋め込むことができなくなった位置が、水田５０の水位がゼロの位置となる。
【００２６】
（センサユニット）
筐体２内には、センサユニット３が着脱自在に組込まれている。
図５及び図６に示すように、センサユニット３は合成樹脂により形成された縦長のセンサ保持部材３０と、センサ保持部材３０に組付けられた縦長のプリント回路基板３１と、プリント回路基板３１上の上部側に搭載された水位センサ３２を覆うようにセンサ保持部材３０に取付けられたユニットカバー３３を有している。
【００２７】
水位センサ３２は圧力センサからなり、測定地点の水圧を測定する。そして、測定された水圧と大気圧を比較することによって、水田５０の水位が測定される。
【００２８】
なお、本実施形態においては、水位センサ３２がプリント回路基板３１上に１個搭載されたものであるが、本発明は水位センサをプリント回路基板３１上に２個搭載し、いずれか一方の水位センサを他方の水位センサが故障したときの代替用の水位センサとして使用するようにした構成のものであってもよく、プリント回路基板３１上に搭載される水位センサの個数には限定されない。
【００２９】
プリント回路基板３１上の下部側には第１温度センサ３４と第２温度センサ３５が深さ方向に所定距離を置いて搭載されている。本実施形態においては、第１温度センサ３４はプリント回路基板３１上において、水位センサ３２より５センチメータ下側の位置に搭載され、第２温度センサ３５は第１温度センサ３４より５センチメータ下側の位置に搭載されている。
プリント回路基板３１には水位センサ３２及び各温度センサ３４、３５によって測定された測定データを外部の制御部（図示は省略する）に送るためのケーブル１０が取付けられている。
【００３０】
プリント回路基板３１上に２個の温度センサ、すなわち第１温度センサ３４及び第２温度センサ３５が搭載されているので、温度センサのいずれ一方が故障したとき、他方の温度センサを使用することによって、継続して泥５２の温度の測定を行うことができる。したがって、温度センサが故障する毎に水位温度測定装置を新しいものに取替える必要がなく、水位温度測定装置１の取扱いが簡単となる。
【００３１】
また、第１温度センサ３４と第２温度センサ３５が深さ方向に所定距離を置いて搭載されているので、泥５２の深さ方向の２箇所の地点の温度を測定することができる。したがって、水田５０の所定地点における泥５２の温度を正確に測定することができる。
【００３２】
なお、本実施形態の構成では、２個の温度センサ、すなわち第１温度センサ３４及び第２温度センサ３５がプリント回路基板３１上に搭載されたものであるが、本発明はプリント回路基板３１上に少なくとも１個の温度センサが搭載されていればよく、プリント回路基板３１上に搭載される温度センサの個数には限定されない。
【００３３】
水位センサ３２及び各温度センサ３４、３５が搭載されたプリント回路基板３１上には縦長の防護シート３６が接着剤により取り付けられており、水位センサ３２及び各温度センサ３４、３５並びにプリント回路基板３１上の回路の防水対策が施されている。
【００３４】
センサ保持部材３０には、プリント回路基板３１上に搭載された水位センサ３２を覆うユニットカバー３３が取付けられている。ユニットカバー３３の左右両側面部には水田５０の水５１をユニットカバー３３内の上部領域４に流し込むためのスリット状の第１カバー側水流入口３３Ａ、第２カバー側水流入口３３Ｂ及び第３カバー側水流入口３３Ｃがユニットカバー３３の縦方向に所定間隔をおいて形成されている。
【００３５】
センサユニット３は、水位センサ３２及び各温度センサ３４、３５が搭載されているプリント回路基板３１側が筐体２に形成された測定用開口部２Ｃに臨むように、且つ水位センサ３２が傘部６の底板部７の下端の位置（水位ゼロの位置）に保持されるように筐体２内に組込まれている。
また、センサユニット３は、筐体２の内壁に突出形成された支持用リブ２Ｅによって、筐体２の内壁とセンサユニット３との間に隙間２Ｆが形成されるように筐体２内で支持されている。
【００３６】
筐体２には、測定用開口部２Ｃに臨むようにフック部２Ｇが一体形成されている。ユニットカバー３３の正面部の下部にはフック部２Ｇが引っ掛けられる係止用凹部３３Ｄが形成されている。フック部２Ｇが係止用凹部３３Ｄに引っ掛けられることによって、センサユニット３は筐体２内に位置決め固定されている。
【００３７】
本実施形態の水位温度測定装置１では、センサユニット３は筐体２内に着脱自在に組込まれたものであるが、本発明はセンサユニットが筐体２内から取外すことができないように、組込まれているものであってもよい。
【００３８】
筐体２において、泥流入口２Ｄよりも上部側に位置するフック部２Ｇの左右両サイドには、粘性体排出口となる一対の泥排出口２Ｈ、２Ｈが形成されている。
センサユニット３において、水位センサ３２を覆っているユニットカバー３３の下端面には、泥流入口２Ｄより、筐体２内の下部領域５に流れ込んだ泥５２を泥排出口２Ｈ、２Ｈに案内する傾斜案内部３３Ｅが形成されている。
【００３９】
（水位温度測定装置の作用）
水位温度測定装置１を水田５０に設置する場合、筐体２を下端２ａ側から水田５０の水中に挿入する。そして、筐体２を泥５２の層に差込み、そして埋め込んでいく。
筐体２の下端２ａ側を水中に挿入していくと、水田５０の水面５１Ａが傘部６の底板部７の下面７Ｅに当接する。水田５０の水面５１Ａが傘部６の底板部７の下面７Ｅに当接すると、筐体２の挿入に対して抵抗力が発生するが、その抵抗力に抗して筐体２をさらに水中に挿入していく。
【００４０】
そうすると、水５１は、第１底板側水連通口７Ｃ及び第２底板側水連通口７Ｄから傘部６の底板部７の上側に流れ込む。
水５１は、第１底板側水連通口７Ｃ及び第２底板側水連通口７Ｄから傘部６の底板部７の上側に流れ込むと同時に、側板側水連通口８Ａからも傘部６の底板部７の上側に流れ込む。
【００４１】
そして、筐体２を更に水中に挿入していくと、傘部６の底板部７の上側の水５１は、図７中矢印Ａ１方向及び矢印Ａ２方向に示すように、第１水流入口２Ａ及び第２水流入口２Ｂから筐体２の内壁とセンサユニット３との間に形成された隙間２Ｆを介して筐体２内の上部領域４に流れ込む。
筐体２の上部流域４に流入した水５１は、図７中矢印Ｂ１及び矢印Ｂ２方向に示すように、センサユニット３のユニットカバー３３左右両側面部に形成されている第１カバー側水流入口３３Ａ及び第２カバー側水流入口３３Ｂからユニットカバー３３内に流れ込む。そして、水５１は、プリント回路基板３１の上部側に搭載されている水位センサ３２の位置まで流れ込む。なお、水５１は第３カバー側水流入口３３Ｃからもユニットカバー３３内に流れ込む構造である。図７においては、第３カバー側水流入口３３Ｃの図示は省略している。
【００４２】
そして、筐体２の下端２ａを泥５２の層に差込み、そして埋め込んでいくと、泥５２は筐体２の泥流入口２Ｄから筐体２内の下部領域５に流れ込む。
このように、筐体２に第１水流入口２Ａ及び第２水流入口２Ｂを設けることによって、筐体２内に組込まれている水位センサ３２の搭載位置に水５１をスムーズに流し込むことができる。また、泥流入口２Ｄを設けることによって、筐体２内に組込まれている各温度センサ３４、３５の搭載位置に泥５２をスムーズに流し込むことができる。したがって、水田５０の水位及び泥５２の温度を簡単かつ精度よく測定することができる。
【００４３】
泥５２が筐体２の下部領域５内に流れ込み、泥５２が下部領域５内に所定量詰め込まれると、さらに下部領域５内に流れ込む泥５２は、図７中矢印Ｃ方向に示すように、ユニットカバー３３の下端面に形成されている傾斜案内部３３Ｅに沿って筐体２の泥排出口２Ｈ、２Ｈに導かれ、泥５２は筐体２の外部に排出される。したがって、泥５２の下部領域５内から上部領域４内への流れ込み、すなわち泥５２の水位センサ３２側への流れ込みを防ぐことができる。したがって、上部領域４内に配置されている水圧センサ３２の損傷を防ぐことができる。
【００４４】
傘部６の底板部７の下面７Ｅが水田５０の泥５２の層の表面５２Ａに当接するまで、筐体２を泥５２の層に埋め込むことにより、水位温度測定装置１の水田５０への設置が完了する。
このように筐体２が泥５２に埋め込まれることによって、水位センサ３２は水位ゼロの位置に配置される状態になる。
水位ゼロの位置に配置された水位センサ３２によって、水位ゼロの位置の水圧を測定し、水位ゼロの位置の水圧と大気圧を比較することによって、その測定地点の水位を測定することができる。
また、筐体２の下部領域５内に配置された第１温度センサ３４及び第２温度センサ３５によって泥５２の温度を測定することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、水田５０の所定地点における水位と泥５２の層の温度を一つの水位温度測定装置１によって同時に測定することができるので、水田５０の水位と泥５２の温度の測定データを簡単に取得することができ、且つ使用する測定装置の削減を図ることができる。
また、筐体２が筒状に形成されているので、筐体２を泥５２の層に埋め込むとき、筐体２を抵抗なくスムーズに差し込み、そして埋め込んでいくことができる。したがって、筐体２内に組込まれている水位センサ３２、第１温度センサ３４及び第２温度センサ３５の損傷を防ぐことができる。
【００４６】
本実施形態の水位温度測定装置１は、水田５０の水位及び泥５２の層の温度を測定するものであるが、本発明は水田５０に限定されず、海岸の水位及び土壌の温度変動やダムの貯水量の変動等のように、液体が粘性体上に積層された積層体に設置して、液体の水位及び粘性体の層の温度を測定するものに適用される。
【００４７】
本実施形態に係る水位温度測定装置１は、水田５０の水位及び泥５２の層の温度を測定するものであるが、本発明は水田５０に限定されず、海岸の水位及び土壌の温度変動やダムの貯水量の変動等のように、液体が粘性体上に積層された積層体に設置して、液体の水位及び粘性体の層の温度を測定するものに適用される。
【００４８】
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、液体が粘性体上に積層された積層体の所定地点の液体の水位と粘性体の層の温度を測定するものに適用される。
【符号の説明】
【００５０】
１…水位温度測定装置
２…筐体
２Ａ…第１水流入口
２Ｂ…第２水流入口
２Ｄ…泥流入口
２Ｈ…泥排出口
３…センサユニット
６…傘部
３２…水位センサ
３４…第１温度センサ
３５…第２温度センサ
５０…水田
５１…水
５２…泥
５２Ａ…上面
【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】
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【図６】
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【図７】
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