(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023075495
(43)【公開日】2023-05-31
(54)【発明の名称】ひずみゲージ式変換器
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20230524BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 303P
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021188426
(22)【出願日】2021-11-19
(71)【出願人】
【識別番号】521238074
【氏名又は名称】横田 和之
(74)【代理人】
【識別番号】100123881
【弁理士】
【氏名又は名称】大澤 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100134625
【弁理士】
【氏名又は名称】大沼 加寿子
(74)【代理人】
【識別番号】100080931
【弁理士】
【氏名又は名称】大澤 敬
(72)【発明者】
【氏名】横田 和之
【テーマコード（参考）】
2F055
【Ｆターム（参考）】
2F055AA40
2F055BB20
2F055CC11
2F055DD20
2F055EE11
2F055FF49
2F055GG25
(57)【要約】
【課題】ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器であって、設置後速やかに測定を開始でき、かつ取り回しも容易なひずみゲージ式変換器を、低コストで実現する。
【解決手段】ひずみゲージ式変換器である圧力計１において、外部から受ける力に応じて変形する起歪体１４を備える筐体１０と、起歪体１４上に配置されたひずみゲージ１６と、ひずみゲージ１６に接続され、筐体１０に設けられた透孔１９を通して筐体１０の外部に引き出された導線２１と、導線２１を覆う被覆材２４であって、その一端が筐体１０に密着し、導線２１との間に間隙２５を有する被覆材２４と、外部装置に対して出力信号を供給するための導線４１と、導線２１及び導線４１にそれぞれ接続された回路を有する基板３１とを設け、間隙２５を通って筐体１０の内部から被覆材２４の他端まで連続した通気路を形成した。
【選択図】 図４
【解決手段】ひずみゲージ式変換器である圧力計１において、外部から受ける力に応じて変形する起歪体１４を備える筐体１０と、起歪体１４上に配置されたひずみゲージ１６と、ひずみゲージ１６に接続され、筐体１０に設けられた透孔１９を通して筐体１０の外部に引き出された導線２１と、導線２１を覆う被覆材２４であって、その一端が筐体１０に密着し、導線２１との間に間隙２５を有する被覆材２４と、外部装置に対して出力信号を供給するための導線４１と、導線２１及び導線４１にそれぞれ接続された回路を有する基板３１とを設け、間隙２５を通って筐体１０の内部から被覆材２４の他端まで連続した通気路を形成した。
【選択図】 図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から受ける力に応じて変形する起歪体を備える筐体と、
前記起歪体上に配置されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージに接続され、前記筐体に設けられた透孔を通して前記筐体の外部に引き出された第１導線と、
前記第１導線を覆う被覆材であって、その一端が前記筐体に密着し、前記第１導線との間に間隙を有する第１被覆材と、
外部装置に対して出力信号を供給するための第２導線と、
前記第１導線と前記第２導線とにそれぞれ接続された回路とを備え、
前記間隙を通り、前記筐体の内部から前記第１被覆材の他端まで連続した第１通気路が形成されることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
前記起歪体上に配置されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージに接続され、前記筐体に設けられた透孔を通して前記筐体の外部に引き出された第１導線と、
前記第１導線を覆う被覆材であって、その一端が前記筐体に密着し、前記第１導線との間に間隙を有する第１被覆材と、
外部装置に対して出力信号を供給するための第２導線と、
前記第１導線と前記第２導線とにそれぞれ接続された回路とを備え、
前記間隙を通り、前記筐体の内部から前記第１被覆材の他端まで連続した第１通気路が形成されることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【請求項2】
請求項１に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第１被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第１通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記収容部材の外面の、前記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
前記第１被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第１通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記収容部材の外面の、前記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【請求項3】
請求項１に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第１被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第１通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
前記第１被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第１通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【請求項4】
請求項１に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第２導線に沿って形成された第２通気路を備え、
前記第１通気路及び前記第２通気路を含む、前記筐体の内部から前記第１被覆材の前記他端を通って前記第２導線の前記回路と反対側の端部付近までつながる連続した通気路が形成され、
前記第２通気路の断面積は、前記間隙の断面積よりも小さいことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
前記第２導線に沿って形成された第２通気路を備え、
前記第１通気路及び前記第２通気路を含む、前記筐体の内部から前記第１被覆材の前記他端を通って前記第２導線の前記回路と反対側の端部付近までつながる連続した通気路が形成され、
前記第２通気路の断面積は、前記間隙の断面積よりも小さいことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器が知られている。
ひずみゲージは、力を受けると電気抵抗率が変化する特性を持ち、この抵抗率の変化による微小な出力電気信号の変化を、ブリッジ回路やアンプで増幅して取り出すことができる。例えば、圧力を受けるとひずみを生じる起歪体にひずみゲージを貼り付けて出力電気信号の変化を記録することにより、起歪体にかかる圧力を計測することができる。
ひずみゲージは、力を受けると電気抵抗率が変化する特性を持ち、この抵抗率の変化による微小な出力電気信号の変化を、ブリッジ回路やアンプで増幅して取り出すことができる。例えば、圧力を受けるとひずみを生じる起歪体にひずみゲージを貼り付けて出力電気信号の変化を記録することにより、起歪体にかかる圧力を計測することができる。
【0003】
ひずみゲージには、大きく分けて金属(箔)ひずみゲージと半導体ひずみゲージがあり、いずれかのひずみゲージを利用した圧力計や間隙水圧計が、ひずみゲージ式変換器として従来から製造販売されている。この他にも、例えば土圧計、水圧計、荷重計など、ひずみゲージ式変換器を、圧力や応力を計測する機器として用いることが行われている。
これら圧力計等は、造船、鉄道、建設、防災構造物、自然災害（津波の波圧、地震の揺れ、強風の風圧）などの幅広い分野で行われる、実物の構造物を縮小した模型実験等で使用され、社会インフラの整備に必要な技術開発や人の安全にかかわる研究に大きく寄与している。
上述のような圧力計としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
また、医療分野で用いられる圧力計として、例えば特許文献２に記載のものが知られている。
これら圧力計等は、造船、鉄道、建設、防災構造物、自然災害（津波の波圧、地震の揺れ、強風の風圧）などの幅広い分野で行われる、実物の構造物を縮小した模型実験等で使用され、社会インフラの整備に必要な技術開発や人の安全にかかわる研究に大きく寄与している。
上述のような圧力計としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
また、医療分野で用いられる圧力計として、例えば特許文献２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平４－３４６０４２号公報
【特許文献2】特開平７－２７５２１１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、上述したひずみゲージ式変換器には、水中での使用を想定し、ひずみゲージ及び起歪体を密閉された筐体内に収めたものもある。そして、このようなひずみゲージ式変換器において、特にわずかな圧力を検出可能な敏感な機器では、計測場所に設置してから計測可能な安定した状態になるまで、時には１日を要するなど、非常に時間がかかるという問題があった。
これは、ひずみゲージの出力（電気抵抗率）は、温度など周囲の環境変化の影響を受けやすい一方、筐体が密閉されていると、筐体外の環境が速やかに筐体内に反映されず、筐体内のひずみゲージ周辺の環境がゆっくりと変化する状況が長く続くためと考えられる。
これは、ひずみゲージの出力（電気抵抗率）は、温度など周囲の環境変化の影響を受けやすい一方、筐体が密閉されていると、筐体外の環境が速やかに筐体内に反映されず、筐体内のひずみゲージ周辺の環境がゆっくりと変化する状況が長く続くためと考えられる。
【0006】
しかし、水中での使用を想定すると、筐体自体に開口を設けてその開口を通じて直接外部との間で通気出来るようにする構成は、その開口から容易に水が浸入してしまうため、回路がショートする原因ともなり、採用し難い。
このような問題は、精度が高く力の変化に対する反応が敏感な、半導体ひずみゲージを用いる場合に特に大きく表れる。
このような問題は、精度が高く力の変化に対する反応が敏感な、半導体ひずみゲージを用いる場合に特に大きく表れる。
【0007】
このような問題に対処するためには、特許文献２に記載のように、内部にひずみゲージを配置したケースに開口を設け、その開口に通気ホースを接続して、通気ホースを通じてケース内部と外気との間で換気を行えるようにすることが考えられる。また、このような通気ホースを、ひずみゲージから信号を取り出すためのケーブルのジャケット内部に設けることも考えられる。
しかし、ケーブルと別に通気ホースを設けると構造が複雑になりコストや取り回しの点で好ましくないし、単純にケーブルのジャケット内部に通気路を設ける場合、ケーブルの太さや硬さが増し、取り回しがしづらくなることも考えられる。
しかし、ケーブルと別に通気ホースを設けると構造が複雑になりコストや取り回しの点で好ましくないし、単純にケーブルのジャケット内部に通気路を設ける場合、ケーブルの太さや硬さが増し、取り回しがしづらくなることも考えられる。
【0008】
この発明は、このような問題を解決し、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器であって、設置後速やかに測定を開始でき、かつ取り回しも容易なひずみゲージ式変換器を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明のひずみゲージ式変換器は、上記の目的を達成するため、外部から受ける力に応じて変形する起歪体を備える筐体と、上記起歪体上に配置されたひずみゲージと、上記ひずみゲージに接続され、上記筐体に設けられた透孔を通して上記筐体の外部に引き出された第１導線と、上記第１導線を覆う被覆材であって、その一端が上記筐体に密着し、上記第１導線との間に間隙を有する第１被覆材と、外部装置に対して出力信号を供給するための第２導線と、上記第１導線と上記第２導線とにそれぞれ接続された回路とを設け、上記間隙を通り、上記筐体の内部から上記第１被覆材の他端まで連続した第１通気路が形成されるものである。
【0010】
このようなひずみゲージ式変換器が、上記第１被覆材の上記他端に密着するように設けられた、上記回路を収容する収容部材を備え、上記第１通気路が、上記筐体の内部から上記間隙を通って上記収容部材の内部まで連続し、上記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであるとよい。
さらに、上記収容部材の外面の、上記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けるとよい。
あるいは、上記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けるとよい。
さらに、上記収容部材の外面の、上記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けるとよい。
あるいは、上記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けるとよい。
【0011】
また、上記のひずみゲージ式変換器が、上記第２導線に沿って形成された第２通気路を備え、上記第１通気路及び上記第２通気路を含む、上記筐体の内部から上記第１被覆材の上記他端を通って上記第２導線の上記回路と反対側の端部付近までつながる連続した通気路が形成され、上記第２通気路の断面積が、上記間隙の断面積よりも小さいとよい。
さらに、上記第１被覆材の上記他端に密着するように設けられた、上記回路を収容する収容部材を備え、上記第１通気路と上記第２通気路とが、上記収容部材の内部を通してつながっているとよい。
さらに、上記第１被覆材の上記他端に密着するように設けられた、上記回路を収容する収容部材を備え、上記第１通気路と上記第２通気路とが、上記収容部材の内部を通してつながっているとよい。
【0012】
また、以上説明した発明は、その説明した態様のみならず、ひずみゲージ式変換器を用いた圧力等の物理量の測定方法等の方法や、ひずみゲージ式変換器とその周辺装置とを含むシステム、ひずみゲージ式変換器を構成する部品等、任意の態様で実施することができる。
【発明の効果】
【0013】
以上のような本発明によれば、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器であって、設置後速やかに測定を開始でき、かつ取り回しも容易なひずみゲージ式変換器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図3】図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、図２の圧力計が備えるケーブル２０，４０の断面を示す、Ａ－Ａ線及びＢ－Ｂ線に沿う模式的な断面図である。図３Ｃは、ケーブル２０の図３Ａと異なる状態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
〔第１実施形態：図１乃至図４Ｂ〕
この発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
はじめに、この発明のひずみゲージ式変換器の第１実施形態である圧力計１の構成の概略について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、圧力計１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、圧力計１の模式的な平面図である。
この発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
はじめに、この発明のひずみゲージ式変換器の第１実施形態である圧力計１の構成の概略について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、圧力計１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、圧力計１の模式的な平面図である。
【0016】
図１及び図２に示すように、圧力計１は、ほぼ円筒状の本体の側面から突起部１５が突出した筐体１０と、被覆付きのケーブル２０と、ケーブル中継筒３０と、ケーブル４０と、コネクタ５０とを備える。
筐体１０は、図４を用いて後述するように、ダイヤフラム１１、枠体１２、裏蓋１３及び突起部１５により構成され、ひずみゲージ１６を内蔵して、圧力を検出するセンシング部として機能する部分である。筐体１０及びその内部の構成は、従来用いられている圧力計と同様でよい。
筐体１０は、図４を用いて後述するように、ダイヤフラム１１、枠体１２、裏蓋１３及び突起部１５により構成され、ひずみゲージ１６を内蔵して、圧力を検出するセンシング部として機能する部分である。筐体１０及びその内部の構成は、従来用いられている圧力計と同様でよい。
【0017】
ケーブル２０は、筐体１０に与えられた圧力に応じてひずみゲージ１６が出力する電気信号を取り出すための導線に、絶縁及び防水のための被覆を施したケーブルである。
ケーブル中継筒３０は、圧力計１を制御し、また圧力計１による圧力の測定結果を取得して記録する外部の制御機器とのインタフェースとなる基板３１（図４Ａ参照）を内蔵する、略円筒形の収容部材である。
コネクタ５０は、圧力計１を外部の制御機器に接続して信号やデータを入出力するためのコネクタである。ケーブル４０は、ケーブル中継筒３０内の基板３１とコネクタ５０とを電気的に接続するためのケーブルである。
ケーブル中継筒３０は、圧力計１を制御し、また圧力計１による圧力の測定結果を取得して記録する外部の制御機器とのインタフェースとなる基板３１（図４Ａ参照）を内蔵する、略円筒形の収容部材である。
コネクタ５０は、圧力計１を外部の制御機器に接続して信号やデータを入出力するためのコネクタである。ケーブル４０は、ケーブル中継筒３０内の基板３１とコネクタ５０とを電気的に接続するためのケーブルである。
【0018】
【0019】
まず図３Ａに、ケーブル２０の、図２のＡ－Ａ線における断面を模式的に示す。
図３Ａに示すように、ケーブル２０は、４本の導線２１ａ～２１ｄ（以後、個体を区別しない場合には符号「２１」を用いる）を備える。これらはそれぞれ第１導線であり、ひずみゲージ１６（図４Ａ参照）に対する２対の入力線と出力線として機能する。各導線２１ａ～２１ｄは、表面を絶縁被覆材２２により被覆され、他の導線とショートしないようになっている。絶縁被覆材２２を含む各導線２１ａ～２１ｄは、互いに撚り合わされていてもよい。また、絶縁被覆材２２の周囲には、４本の導線を束ね、また周囲の磁気からシールドするための、紙や金属箔、シールド線等からなる保護層２３が設けられている。
図３Ａに示すように、ケーブル２０は、４本の導線２１ａ～２１ｄ（以後、個体を区別しない場合には符号「２１」を用いる）を備える。これらはそれぞれ第１導線であり、ひずみゲージ１６（図４Ａ参照）に対する２対の入力線と出力線として機能する。各導線２１ａ～２１ｄは、表面を絶縁被覆材２２により被覆され、他の導線とショートしないようになっている。絶縁被覆材２２を含む各導線２１ａ～２１ｄは、互いに撚り合わされていてもよい。また、絶縁被覆材２２の周囲には、４本の導線を束ね、また周囲の磁気からシールドするための、紙や金属箔、シールド線等からなる保護層２３が設けられている。
【0020】
このように、複数の導線を、それぞれに絶縁被覆を施した上で束ね、さらにシールドを施したケーブルは、複数の電気信号を伝送するためのケーブルとして、種々市販されている。なお、図３Ａでは、４本の導線２１を被覆する各絶縁被覆材２２に囲まれた中央部に一定のスペースがあり、そこが保護層２３で埋められたようになっているが、これは、図を分かりやすくするために全体を模式的に示したためである。実際には、特に細いケーブルや４本の導線２１が撚り合わされたケーブルでは、各絶縁被覆材２２に囲まれた中央部にほとんど隙間はない。従って、この中央部に保護層２３がなかったとしても、この中央部に、以下に説明する間隙２５と同様な機能を持たせることは期待できない。この点は、図３Ｂ以降に示す各種ケーブルの断面についても同様である。
【0021】
ケーブル２０は、以上のような保護層２３の外側にさらに被覆材２４を設け、導線２１と被覆材２４の間に層状の間隙２５を設けたものである。被覆材２４は、ケーブル２０の一部を水中に沈めることを想定し、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の、防水性の材質であることが好ましい。ここでいう防水性は、圧力計１の使用が想定される深度で、内部へ液体の水を進入させない程度の性能で足りる。
また、間隙２５は、ケーブル２０が途中で折れたり曲がったりしても、ケーブル２０の一端が密着する筐体１０から、他端に接続されるケーブル中継筒３０まで、連続した通気路（第１通気路）が形成できる程度に確保できればよい。通気路の確保の観点から、被覆材２４は、水圧や自重で潰れずに内径を概ね維持できる程度の強度を持つことが好ましい。
また、間隙２５は、ケーブル２０が途中で折れたり曲がったりしても、ケーブル２０の一端が密着する筐体１０から、他端に接続されるケーブル中継筒３０まで、連続した通気路（第１通気路）が形成できる程度に確保できればよい。通気路の確保の観点から、被覆材２４は、水圧や自重で潰れずに内径を概ね維持できる程度の強度を持つことが好ましい。
【0022】
このようなケーブル２０は、市販の入出力電源ケーブルを、当該電源ケーブルの外径よりも大きい内径を有する市販のＰＶＣ製チューブ内に挿入することで作成でき、低コストで実現できる。
例えば、外径が２．４ｍｍで肉厚が０．４ｍｍのＰＶＣ製チューブを被覆材２４として用い、その中に、被覆材２４の内径（図３ＡのＲ１１）よりも０．１５ｍｍ程度小さい約１．４５ｍｍの外径（図３ＡのＲ１２）の入出力電源ケーブルを挿入することにより、ケーブル２０を形成することができる。この構成の場合、被覆材２４の製造誤差を考慮しても、被覆材２４の内部空間のうち、長手方向に垂直な断面で見て１５～２０％程度が通気路として確保される。この程度のサイズ及び通気路の比率で十分な通気が可能である。しかし、サイズ、形状、材質、通気路の比率等につき、ここで説明したものはあくまで一例であり、必須ではない。
例えば、外径が２．４ｍｍで肉厚が０．４ｍｍのＰＶＣ製チューブを被覆材２４として用い、その中に、被覆材２４の内径（図３ＡのＲ１１）よりも０．１５ｍｍ程度小さい約１．４５ｍｍの外径（図３ＡのＲ１２）の入出力電源ケーブルを挿入することにより、ケーブル２０を形成することができる。この構成の場合、被覆材２４の製造誤差を考慮しても、被覆材２４の内部空間のうち、長手方向に垂直な断面で見て１５～２０％程度が通気路として確保される。この程度のサイズ及び通気路の比率で十分な通気が可能である。しかし、サイズ、形状、材質、通気路の比率等につき、ここで説明したものはあくまで一例であり、必須ではない。
【0023】
なお図３Ａでは、間隙２５が保護層２３の周囲に概ね均等な幅で形成されている例を示している。しかし実際には、図３Ｃに示すように、保護層２３を含む導線２１が、被覆材２４内部で偏った位置にあったり、一部が被覆材２４と接触したりするケースが多いと考えられる。そして、このような配置でも、ケーブル２０の機能としては全く問題ない。
【0024】
上述のように入出力電源ケーブルを単にＰＶＣ製チューブ内に挿入するなど、チューブ内で入出力電源ケーブルを支持する構造がない場合、図３Ａ，図３Ｃの断面内における入出力電源ケーブル（保護層２３）とチューブ（被覆材２４）との位置関係は、ケーブル２０を動かせば、当然変動することになる。しかし、このような変動があっても、圧力計１の動作としては全く問題ない。
【0025】
図３Ｂに、ケーブル４０の、図２のＢ－Ｂ線における断面を模式的に示す。
図３Ｂに示すように、ケーブル４０は、４本の導線４１ａ～４１ｄ、絶縁被覆材４２及び保護層４３を備え、これらはそれぞれケーブル２０の導線２１ａ～２１ｄ、絶縁被覆材２２及び保護層２３と同様なものである。すなわち、ケーブル４０としては、ケーブル２０において被覆材２４内に挿入する、市販の入出力電源ケーブルを利用することができる。導線４１ａ～４１ｄは、それぞれ第２導線に該当する。
圧力計１では、ケーブル中継筒３０からコネクタ５０までの部分は水中に沈めないことを想定しているため、ケーブル４０には防水性を持たせていない。しかし、防水が必要であれば適宜に防水を行ってもよい。
図３Ｂに示すように、ケーブル４０は、４本の導線４１ａ～４１ｄ、絶縁被覆材４２及び保護層４３を備え、これらはそれぞれケーブル２０の導線２１ａ～２１ｄ、絶縁被覆材２２及び保護層２３と同様なものである。すなわち、ケーブル４０としては、ケーブル２０において被覆材２４内に挿入する、市販の入出力電源ケーブルを利用することができる。導線４１ａ～４１ｄは、それぞれ第２導線に該当する。
圧力計１では、ケーブル中継筒３０からコネクタ５０までの部分は水中に沈めないことを想定しているため、ケーブル４０には防水性を持たせていない。しかし、防水が必要であれば適宜に防水を行ってもよい。
【0026】
次に図４Ａに、圧力計１の、図２のＣ－Ｃ線に沿う断面を模式的に示す。
図４Ａに示すように、筐体１０は、ダイヤフラム１１を図で上側に設けたほぼ円筒状の枠体１２に対し、図で下側から裏蓋１３を嵌め合わせた構造となっている。また、枠体１２の内部に起歪体１４が固定されている。起歪体１４は、外力に応じて、受けた外力に対する直線性が高い量の歪みを生じる部品である。
ダイヤフラム１１の中央付近には、ダイヤフラム１１が受けた圧力を起歪体１４に伝えるための軸１７が設けられ、起歪体１４はこの軸１７にも固定されている。起歪体１４の両面にはそれぞれ、ひずみゲージ１６が設けられている。ひずみゲージ１６は、ここでは起歪体１４の各面に１つずつ、計２つ設けているが、数はこれに限られない。各面のひずみゲージ１６には、それぞれ入力用と出力用の１対の導線２１が接続されている。
図４Ａに示すように、筐体１０は、ダイヤフラム１１を図で上側に設けたほぼ円筒状の枠体１２に対し、図で下側から裏蓋１３を嵌め合わせた構造となっている。また、枠体１２の内部に起歪体１４が固定されている。起歪体１４は、外力に応じて、受けた外力に対する直線性が高い量の歪みを生じる部品である。
ダイヤフラム１１の中央付近には、ダイヤフラム１１が受けた圧力を起歪体１４に伝えるための軸１７が設けられ、起歪体１４はこの軸１７にも固定されている。起歪体１４の両面にはそれぞれ、ひずみゲージ１６が設けられている。ひずみゲージ１６は、ここでは起歪体１４の各面に１つずつ、計２つ設けているが、数はこれに限られない。各面のひずみゲージ１６には、それぞれ入力用と出力用の１対の導線２１が接続されている。
【0027】
また、枠体１２の側面には、透孔１９が設けられると共に中空の突起部１５が設けられ、透孔１９と、筐体１０内部の空間１８と、突起部１５内部の空間１５ａとが連続した通気路を構成している。導線２１は、透孔１９及空間１５ａを通じて筐体１０の外部に引き出される。
突起部１５は例えば、真鍮やステンレス製のパイプを、透孔１９の内側に接着や溶接等により固定して形成できる。
突起部１５は例えば、真鍮やステンレス製のパイプを、透孔１９の内側に接着や溶接等により固定して形成できる。
【0028】
また、ケーブル２０の被覆材２４は、一端（図で左側）が突起部１５の外周側に嵌め込まれて接着され、被覆材２４の内周面が突起部１５の外周面に密着するように固定されている。このため、筐体１０を水中に置いても、空間１５ａを通じて筐体１０内に水が浸入することはない。この密着や固定は、接着以外の手段で行ってもよい。
絶縁被覆材２２及び保護層２３を含む導線２１は、空間１５ａ内に引き込まれている。透孔１９付近において保護層２３が剥き取られ、導線２１ａ～２１ｄが起歪体１４の上下に２本ずつ引き出されて、それぞれひずみゲージ１６に接続されている。
絶縁被覆材２２及び保護層２３を含む導線２１は、空間１５ａ内に引き込まれている。透孔１９付近において保護層２３が剥き取られ、導線２１ａ～２１ｄが起歪体１４の上下に２本ずつ引き出されて、それぞれひずみゲージ１６に接続されている。
【0029】
また、ケーブル２０の被覆材２４の他端は、ケーブル中継筒３０の一端（図で左側）に接着され、当該一端と密着するように固定されている。より具体的には、ケーブル中継筒３０の、ケーブル２０側の端部には、他の部分に比べてその内径が大きくなった薄肉部３５が形成され、被覆材２４の他端は、薄肉部３５の内周面及び薄肉部３５の終端にある段差部３５ａに接着されている。このことにより被覆材２４とケーブル中継筒３０との間に十分な接着面積を確保し、強度と防水性を向上させている。
【0030】
そして、被覆材２４の他端側においては、保護層２３が剥き取られて導線２１ａ～２１ｄが露出し、接続部３２において、ケーブル中継筒３０内の基板３１に設けられた回路の端子に接続されている。
基板３１は、図４Ａには表れない支持部材によってケーブル中継筒３０に固定され、その周囲には空間３４が確保されている。また、接続部３３では、コネクタ５０に向かって延びるケーブル４０の導線４１が、基板３１上に設けられた回路の端子に接続されている。
基板３１は、図４Ａには表れない支持部材によってケーブル中継筒３０に固定され、その周囲には空間３４が確保されている。また、接続部３３では、コネクタ５０に向かって延びるケーブル４０の導線４１が、基板３１上に設けられた回路の端子に接続されている。
【0031】
ここで、図４Ｂに、図４Ａの矢印Ｄ側から見たケーブル中継筒３０の端面を示す。
図４Ｂに示すように、ケーブル中継筒３０の図４Ａで右側の面には、ケーブル４０を接続した状態でも外部へ開放されている開口部３０ａを備える。破線３０ｃの内側がケーブル中継筒３０内部の空間３４と対応し、開口部３０ａは、破線３０ｃの内側のうちケーブル４０が通らない部分の一部に設けている。残りの部分である支持部３０ｂが、ケーブル４０を支持している。図４Ｂにおいてハッチングを付した部分が、ケーブル４０が位置する範囲である。
図４Ｂに示すように、ケーブル中継筒３０の図４Ａで右側の面には、ケーブル４０を接続した状態でも外部へ開放されている開口部３０ａを備える。破線３０ｃの内側がケーブル中継筒３０内部の空間３４と対応し、開口部３０ａは、破線３０ｃの内側のうちケーブル４０が通らない部分の一部に設けている。残りの部分である支持部３０ｂが、ケーブル４０を支持している。図４Ｂにおいてハッチングを付した部分が、ケーブル４０が位置する範囲である。
【0032】
また、開口部３０ａの周囲には、撥水性を有する撥水材により撥水層３６を形成している。撥水層３６は、撥水材による薄層や薄板を接着する、撥水性材料を塗布する等、任意の方法で形成することができる。撥水性の度合いは、求められる防水性能に応じて設定すればよい。
【0033】
以上の構成を有する圧力計１においては、ダイヤフラム１１に図１及び図４Ａの矢印Ｐ方向から圧力が加えられると、その圧力に応じてダイヤフラム１１が変形すると共に、変形に応じた力が軸１７を通じて起歪体１４にも伝達され、起歪体１４が変形する。起歪体１４の変形に応じて、ひずみゲージ１６の抵抗値が変化する。
【0034】
一方、外部の制御装置からの所定の制御信号がコネクタ５０及びケーブル４０を通して基板３１に入力されると、基板３１がケーブル２０を通してひずみゲージ１６に入力信号を与える。基板３１上の回路と導線２１とひずみゲージ１６とによりホイートストンブリッジ回路が形成されており、入力信号に応じてひずみゲージ１６から戻ってくる出力信号の電圧又は電流を測定することによってひずみゲージ１６の抵抗値を求めることができる。また、これを換算してダイヤフラム１１に与えられている圧力を求めることができる。基板３１上の回路は、この圧力の値を示す出力信号を、ケーブル４０及びコネクタ５０を通じて外部の制御装置に出力することができる。
【0035】
また、圧力計１においては、被覆材２４の一端を突起部１５に、他端をケーブル中継筒３０に密着させて固定することにより、概ね図２に矢印Ｒで示す範囲に、筐体１０内部の空間１８から、透孔１９と、ケーブル２０内部の間隙２５を通してケーブル中継筒３０内部の空間３４に続く通気路を形成している。この通気路は、ケーブル中継筒３０の開口部３０ａにおいて外気と接している。
【0036】
この通気路により、筐体１０の周囲に、温度変化など圧力以外の環境変化が生じた場合に、これに応じて空間１８内にも発生する環境変化の影響を速やかに外部と平衡させ、空間１８の環境変化がゆっくり長期間に亘って生じることを防止できる。このため、ひずみゲージ１６の抵抗値、ひいては圧力の測定値のベースラインを速やかに安定させることができる。
このことを考えた場合には、間隙２５を含む通気路は、空間１８内の空気と外気とが速やかに交換されるほど通気性がよいものでなくて構わず、一定程度の空気の移動が可能な連続した経路であれば足りる。
このことを考えた場合には、間隙２５を含む通気路は、空間１８内の空気と外気とが速やかに交換されるほど通気性がよいものでなくて構わず、一定程度の空気の移動が可能な連続した経路であれば足りる。
【0037】
なお、圧力計１においては、筐体１０は透孔１９以外の箇所では密閉され、かつ被覆材２４が防水性であり、その一端が筐体１０（の突起部１５）に密着しているので、筐体１０やケーブル２０を水中に沈めても、この通気路に外部から水が浸入することはない。
【0038】
また、撥水層３６を設けたことにより、水辺で圧力計１を使用しケーブル中継筒３０に水しぶきがかかる可能性があるような場合でも、ケーブル中継筒３０の外周に付着した水滴が開口部３０ａから内部に侵入することを防止できる。ケーブル中継筒３０の外周を伝って流れる水滴を撥水層３６にてはじき、開口部３０ａに到達しないようにすることができるためである。すなわち、撥水層３６により、通気路の出口として開口部３０ａを設けた場合でもケーブル中継筒３０内部に水が浸入するリスクを軽減し、圧力計１の防水性を高めることができる。
【0039】
なお、圧力計１を水中で使用することを想定せず、例えば防塵ができればよいのであれば、被覆材２４が防水性を備えている必要はない。空間１８内への塵の進入を防止する観点でも、筐体１０の外壁に、空間１８と外部とを直接（近距離で）つなぐ開口を設けることは好ましくないので、以上説明してきた通気路は十分に有用である。
【0040】
次に、上述した第１実施形態の圧力計１のいくつかの比較例について説明する。
図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ異なる比較例における、ケーブル２０と対応する位置に設けられるケーブルの断面を示す、図３Ａと対応する断面図である。これらの各比較例は、筐体１０とケーブル中継筒３０とを結ぶケーブルの構成以外は、上述した第１実施形態の圧力計１と共通である。従って、符号も同じものを用いる。ただし、図５Ａ及び図５Ｂに示すケーブルは、ケーブル２０のような間隙を有しないので、図１２Ａを用いて後述する変形例の場合と同様、突起部１５内部の空間１５ａを通してケーブル全体を筐体１０の内部に引き込む構成である。
図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ異なる比較例における、ケーブル２０と対応する位置に設けられるケーブルの断面を示す、図３Ａと対応する断面図である。これらの各比較例は、筐体１０とケーブル中継筒３０とを結ぶケーブルの構成以外は、上述した第１実施形態の圧力計１と共通である。従って、符号も同じものを用いる。ただし、図５Ａ及び図５Ｂに示すケーブルは、ケーブル２０のような間隙を有しないので、図１２Ａを用いて後述する変形例の場合と同様、突起部１５内部の空間１５ａを通してケーブル全体を筐体１０の内部に引き込む構成である。
【0041】
まず、図５Ａに示すケーブル４０′は、図３Ｂに示したケーブルの周囲に被覆材２４と同様な材質の被覆材４４を設け、被覆材４４の内部に間隙を設けない構成である。一般的な用途に用いられるケーブルでは、異物侵入防止や構造の安定性強化等のため、意図して間隙を設けることはないのが通常である。
しかし、このようなケーブル４０′を用いる場合、被覆材４４の内部に通気路を形成することができないため、上述した実施形態の場合のような、圧力の測定値のベースラインを速やかに安定させる効果を得ることはできない。
しかし、このようなケーブル４０′を用いる場合、被覆材４４の内部に通気路を形成することができないため、上述した実施形態の場合のような、圧力の測定値のベースラインを速やかに安定させる効果を得ることはできない。
【0042】
次に、図５Ｂに示すケーブル８０は、図５Ａのケーブル４０′と比較して、保護層４３の内部に中空のスペーサ８２を追加し、このことにより被覆材４４の内部に空気層８５を設けたものである。このようなケーブル８０を用いれば、空気層８５を通じて、筐体１０内の空間１８と外気との間に通気路を形成することはできる。しかし、ベースラインを短時間で安定させるために十分な量の通気が可能な程度の通気路を形成しようとすると、図３Ａに示したケーブル２０と比較して実質的な導線束の径である保護層４３の径が増加し、これに伴いケーブル８０が固くなって取り回しがしにくくなる。
【0043】
また、図３Ａの間隙２５の幅を考慮したとしても、ケーブル８０の径は、ケーブル２０に比べて太くなる。そして、そのケーブル８０全体を、突起部１５内部の空間１５ａに通す必要があることから、太い突起部１５が必要となり、筐体１０の小型化にも支障が生じる。さらに、図５Ｂのようなケーブルは一般的な構成と異なるため、コストも高くなる。
これらの点を考えると、図３Ａのようなケーブル２０を用いることにより、図５Ｂのようなケーブル８０を用いる場合と比べ、低コストで、取り回しが容易な、小型の筐体１０を備える圧力計１を構成することができるといえる。
これらの点を考えると、図３Ａのようなケーブル２０を用いることにより、図５Ｂのようなケーブル８０を用いる場合と比べ、低コストで、取り回しが容易な、小型の筐体１０を備える圧力計１を構成することができるといえる。
【0044】
一般に、圧力計１の筐体１０の高さがケーブルの外径より小さいと、ケーブルが水流に干渉する等して測定に悪影響があり、これが小型化の阻害要因となる。しかし、前述したような外径が２．４ｍｍのＰＶＣ製チューブを被覆材２４としたケーブル２０を用いれば、筐体を厚さ（高さ）３ｍｍ程度まで問題なく小型化することができる。筐体の直径も、６ｍｍ程度まで小型化することができる。
【0045】
すなわち、以上説明してきた実施形態のような通気路を設ける構成は、小型のひずみゲージ式変換器を構成する場合に特に有用なものである。例えば筐体１０の直径が５０ｍｍ以下、厚さが２０ｍｍ以下のひずみゲージ式変換機を構成する場合に、本実施形態で説明してきた構成が特に効果を発揮する。ケーブルやチューブの径は、ケーブル２０の外径が筐体１０の厚さを超えないように、かつ被覆材２４の内部に十分な断面積の通気路が形成できるように定めればよい。
【0046】
また、間隙２５による通気路を設けることにより、ベースラインを速やかに安定させることができるので、安定性の高い高価なひずみゲージを用いなくても、現実的な時間でベースラインを安定させることができる。一般に、感度の高い半導体ひずみゲージを用いる場合、ベースラインの安定性が劣るが、上述したケーブル２０を用いる構成であれば、安価なバルクの半導体ひずみゲージを用いても、さほど長時間をかけずにベースラインを安定させることができる。
【0047】
発明者らの実験では、一例として、小型の筐体で構成した圧力計で、図５Ａの比較例のケーブル４０′を用いるとベースラインの安定に７時間程度かかる条件において、ケーブルを、間隙２５を有するケーブル２０に置き換えることにより、ベースラインの安定に要する時間を３～４時間に低減することができた。
なおもちろん、半導体ひずみゲージを用いることは必須ではなく、金属箔ひずみゲージなど、任意のものを用いることができる。
このように、上述した実施形態の圧力計１によれば、安定性が速く小型の圧力計を使用した多点計測が安価に実現可能になると考えられ、その計測結果は、社会インフラ整備や人命の安全に大きく寄与できると考えられる。
なおもちろん、半導体ひずみゲージを用いることは必須ではなく、金属箔ひずみゲージなど、任意のものを用いることができる。
このように、上述した実施形態の圧力計１によれば、安定性が速く小型の圧力計を使用した多点計測が安価に実現可能になると考えられ、その計測結果は、社会インフラ整備や人命の安全に大きく寄与できると考えられる。
【0048】
なお、以上説明してきた圧力計１によれば、他の効果も得られる。この点について次に説明する。
まず、圧力計１では、筐体１０に突起部１５を設け、被覆材２４を、突起部１５の外周を覆うように突起部１５に密着させている。このため、密着のための加工が容易であり、部品の材料やサイズ等の制約も少ない。
まず、圧力計１では、筐体１０に突起部１５を設け、被覆材２４を、突起部１５の外周を覆うように突起部１５に密着させている。このため、密着のための加工が容易であり、部品の材料やサイズ等の制約も少ない。
【0049】
例えば、図１２Ａを用いて後述するように、被覆材２４を突起部１５の空間１５ａ内部に挿入する構造でも、被覆材２４と突起部１５とを密着させて、間隙２５を含む通気路を形成することは可能である。しかし、空間１５ａ内部で被覆材２４を潰さずに間隙２５を確保すること等を考えると、このような構造では材質やサイズの選定に制約が生じたりより精密な加工が必要になったりして、コスト増につながる。
【0050】
また、圧力計１においては、被覆材２４の両端が十分に拡げられた状態で固定されているため、被覆材２４を柔軟性のある構成とした場合でも、被覆材２４がつぶれて通気路が塞がれるリスクを軽減できる。
ケーブル２０は柔軟に変形可能であることが望まれるのに対し、ケーブル中継筒３０は、圧力計１を構成する場合に通常設けられる、変形を想定しない部材である。このケーブル中継筒３０を、被覆材２４を支える部材として用いることにより、被覆材２４の筐体１０と反対側を拡げた状態で支持するための特別な部材を設ける必要がなく、部品点数を削減し、コストを削減することができる。
ケーブル２０は柔軟に変形可能であることが望まれるのに対し、ケーブル中継筒３０は、圧力計１を構成する場合に通常設けられる、変形を想定しない部材である。このケーブル中継筒３０を、被覆材２４を支える部材として用いることにより、被覆材２４の筐体１０と反対側を拡げた状態で支持するための特別な部材を設ける必要がなく、部品点数を削減し、コストを削減することができる。
【0051】
また、筐体１０を水中に沈めて使用することを想定した場合でも、コネクタ５０に接続される制御機器まで水中で運用するのでなければ、ケーブル中継筒３０の部分は水中に沈めず、空気中に置くことが通常想定される。ケーブル２０を長くすれば筐体１０を水中の所望の位置に配置できる一方、ケーブル中継筒３０の防水にコストをかけてまでケーブル中継筒３０を制御機器（又はコネクタ５０）から離れた位置に置くメリットは通常ないためである。
【0052】
そうすると、筐体１０内部の空間１８から続く通気路は、ケーブル中継筒３０の位置まで続いていれば足りると言える。圧力計１では、ケーブル中継筒３０の開口部３０ａにおいて通気路が外気に接する構造としているため、ケーブル中継筒３０を、通気路の終端（筐体１０と反対側の端部）を確保するための部材としても機能させることができ、この点でも部品点数の増加を抑えることができる。
【0053】
また、ケーブル中継筒３０のようにケーブル４０よりも手前に通気路が外気と接する出口を設ければ、ケーブル４０には通気路（例えばケーブル２０におけるような間隙２５）を設ける必要がない。従って、ケーブル４０の太さは比較的細くすることができ、構造や材質の選択肢も広い。このことにより、外部装置に接続するコネクタ５０の近辺のケーブル４０を、取り回しを重視した設計とすることができる。
【0054】
例えば、多数の圧力計を１台の制御装置に接続して各圧力計の制御や検出信号の処理を行うような場合、制御装置の周辺ではケーブルが多数配線されることになり、取り回しの容易さに関する要求が大きい。ケーブル４０よりも手前の、例えばケーブル中継筒３０に通気路が外気と接する出口を設けることは、ベースラインの安定を確保しつつこのような要求に応えるためにも有用である。
【0055】
〔第２実施形態：図６Ａ乃至図７〕
次に、この発明のひずみゲージ式変換器の第２実施形態である圧力計１及びそのいくつかの変形例について、図６Ａ乃至図７を用いて説明する。
第２実施形態は、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａ及び撥水材を設ける位置と、被覆材２４とケーブル中継筒３０との接続部の構造とが第１実施形態と異なる。従って、これらの点を中心に説明し、他の部分の説明は省略する。また、第１実施形態と対応する箇所には同じ符号を用いる。なお、これら２つの点は、第１実施形態に対する変形として独立に適用可能である。
次に、この発明のひずみゲージ式変換器の第２実施形態である圧力計１及びそのいくつかの変形例について、図６Ａ乃至図７を用いて説明する。
第２実施形態は、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａ及び撥水材を設ける位置と、被覆材２４とケーブル中継筒３０との接続部の構造とが第１実施形態と異なる。従って、これらの点を中心に説明し、他の部分の説明は省略する。また、第１実施形態と対応する箇所には同じ符号を用いる。なお、これら２つの点は、第１実施形態に対する変形として独立に適用可能である。
【0056】
図６Ａは、第２実施形態の圧力計１の構成を示す、図４Ａの一部と対応する模式的な断面図であり、ケーブル中継筒３０近傍の部分のみを示すものである。図６Ｂは、図６Ａのケーブル中継筒３０の、矢印Ｅ側から見た端面の構成を示す模式的な端面図である。
図６Ａに示すように、第２実施形態の圧力計１においては、開口部３０ａを、ケーブル中継筒３０の側面のうちケーブル４０に近い側の端部付近に設けている。開口部３０ａの断面形状は図６Ｂに表れるように円形である。開口部３０ａの周囲に撥水材による撥水層３６を設けた点は第１実施形態の場合と同様である。
なお、図６Ｂでは図を分かりやすくするために開口部３０ａを大きく示しているが、実際にはより小さいサイズの開口部でも十分な通気を行うことができる。この点は、後述の図７についても同様である。
図６Ａに示すように、第２実施形態の圧力計１においては、開口部３０ａを、ケーブル中継筒３０の側面のうちケーブル４０に近い側の端部付近に設けている。開口部３０ａの断面形状は図６Ｂに表れるように円形である。開口部３０ａの周囲に撥水材による撥水層３６を設けた点は第１実施形態の場合と同様である。
なお、図６Ｂでは図を分かりやすくするために開口部３０ａを大きく示しているが、実際にはより小さいサイズの開口部でも十分な通気を行うことができる。この点は、後述の図７についても同様である。
【0057】
開口部３０ａ及び撥水層３６を図６Ａ、図６Ｂに示すような位置及び形状で設けた場合でも、第１実施形態の場合と同様に通気路の形成及び防水性向上の効果を得ることができる。
なお、開口部３０ａの断面が円形やそれに近い正多角形状のような対称性の高い形状であると、撥水層３６による開口部３０ａへの水滴浸入防止の効果が高く、好ましい。また、筐体１０を水中に置くことが想定される場合、ケーブル２０側が水に近い位置に来るので、防水の観点から開口部３０ａはケーブル２０側ではなくケーブル４０に近い側に設けることが好ましい。しかし、開口部３０ａを設ける位置や開口部３０ａの形状は、これらに限られない。
なお、開口部３０ａの断面が円形やそれに近い正多角形状のような対称性の高い形状であると、撥水層３６による開口部３０ａへの水滴浸入防止の効果が高く、好ましい。また、筐体１０を水中に置くことが想定される場合、ケーブル２０側が水に近い位置に来るので、防水の観点から開口部３０ａはケーブル２０側ではなくケーブル４０に近い側に設けることが好ましい。しかし、開口部３０ａを設ける位置や開口部３０ａの形状は、これらに限られない。
【0058】
また、図６Ａに示すように、第２実施形態の圧力計１においては、ケーブル中継筒３０の、ケーブル２０側の端部は、他の部分に比べてその外径を小さくする形で薄肉部３７が形成され、被覆材２４の他端は、薄肉部３７の外周面及び薄肉部３７の終端にある段差部３７ａに接着されている。この構造であっても、第１実施形態の薄肉部３５の場合と同様、被覆材２４とケーブル中継筒３０との間に十分な接着面積を確保し、強度と防水性を向上させることができる。
【0059】
次に、上述した第２実施形態の変形例について説明する。この変形例は、撥水材の構成及び配置を図７に示すものとしている点が、上述の第２実施形態と異なるものである。
図７に示すのは、開口部３０ａと重なる部分をメッシュ状にして通気性を持たせた撥水材３８を、開口部３０ａを覆うように設けた例である。開口部３０ａの周囲の部分には通気性は不要であるので、この部分をメッシュ状にする必要はない。
図７に示すのは、開口部３０ａと重なる部分をメッシュ状にして通気性を持たせた撥水材３８を、開口部３０ａを覆うように設けた例である。開口部３０ａの周囲の部分には通気性は不要であるので、この部分をメッシュ状にする必要はない。
【0060】
このような撥水材を設ければ、開口部３０ａへ直接飛んでくる水滴や、周囲の撥水材により防ぎきれなかった水滴が開口部３０ａへ浸入することも防止でき、図６Ｂに示した構成に比べて防水性をさらに向上させることができる。
なお、撥水材３８の通気性は、ベースラインの安定に足りる程度に通気路と外気との間の通気を確保できる程度あればよい。メッシュのように肉眼で見える程度の開口を有している必要はない。また、開口部３０ａを覆う撥水材を、ケーブル中継筒３０の外周面上ではなく、開口部３０ａの内部やケーブル中継筒３０の内周面上に設けることも妨げられない。
なお、撥水材３８の通気性は、ベースラインの安定に足りる程度に通気路と外気との間の通気を確保できる程度あればよい。メッシュのように肉眼で見える程度の開口を有している必要はない。また、開口部３０ａを覆う撥水材を、ケーブル中継筒３０の外周面上ではなく、開口部３０ａの内部やケーブル中継筒３０の内周面上に設けることも妨げられない。
【0061】
〔第３実施形態：図８乃至図１０Ｂ〕
次に、この発明のひずみゲージ式変換器の第３実施形態である圧力計１及びそのいくつかの変形例について、図８乃至図１０Ｂを用いて説明する。
第３実施形態は、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａを設けず、筐体１０内部の空間１８からケーブル４０のコネクタ５０側端部付近まで続く通気路を設けた点が、第１実施形態と異なる。従って、これらの点についてのみ説明し、他の部分の説明は省略する。また、第１実施形態と対応する箇所には同じ符号を用いる。
次に、この発明のひずみゲージ式変換器の第３実施形態である圧力計１及びそのいくつかの変形例について、図８乃至図１０Ｂを用いて説明する。
第３実施形態は、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａを設けず、筐体１０内部の空間１８からケーブル４０のコネクタ５０側端部付近まで続く通気路を設けた点が、第１実施形態と異なる。従って、これらの点についてのみ説明し、他の部分の説明は省略する。また、第１実施形態と対応する箇所には同じ符号を用いる。
【0062】
図８は、第３実施形態の圧力計１の構成を示す、図４Ａと対応する模式的な断面図であり、ケーブル中継筒３０近傍から、図４Ａには表れていないコネクタ５０までの部分を示すものである。図９は、図８の圧力計が備えるケーブル４０の断面を示す、図３Ｂと対応する模式的な断面図である。
図８に示すように、第３実施形態の圧力計１においては、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａを設けておらず、ケーブル中継筒３０は密閉されている。ケーブル２０及びケーブル４０との接合部も、接着等により、少なくとも水滴が内部に浸入しないように密閉されている。
図８に示すように、第３実施形態の圧力計１においては、ケーブル中継筒３０に開口部３０ａを設けておらず、ケーブル中継筒３０は密閉されている。ケーブル２０及びケーブル４０との接合部も、接着等により、少なくとも水滴が内部に浸入しないように密閉されている。
【0063】
また、図９に示すように、ケーブル４０として、ケーブル２０の場合と同様な被覆材４４を備え、導線４１と被覆材４４との間に導線４１に沿う層状の間隙４５を設けたケーブルを用いている。ただし、ケーブル４０における被覆材４４の内径（図９のＲ２１）と保護層４３の外径（図９のＲ２２）との差は、ケーブル２０における被覆材２４の内径（図３ＡのＲ１１）と保護層２３の外径（図３ＡのＲ１２）との差よりも、小さくしている。従って、間隙４５に形成される通気路（第２通気路）の、ケーブル長手方向に垂直な断面での断面積は、間隙２５に形成される通気路の対応する断面積よりも小さい。
【0064】
コネクタ５０は、図８に示すように、外装５１、コネクタピン５２及び支持部材５３を備える。コネクタピン５２は、外部装置のインタフェースと接続するためのピンである。支持部材５３はこれ支持する部材であり、導線４１をコネクタピン５２に接続するための端子を備える。
ケーブル４０は、コネクタ５０と接続される側の端部にチューブ状の保護材５４を装着し、保護材５４をコネクタ５０に差し込むことでコネクタ５０に固定される。ケーブル４０の各導線４１は、支持部材５３上の端子に接続される。
ケーブル４０は、コネクタ５０と接続される側の端部にチューブ状の保護材５４を装着し、保護材５４をコネクタ５０に差し込むことでコネクタ５０に固定される。ケーブル４０の各導線４１は、支持部材５３上の端子に接続される。
【0065】
このとき、ケーブル４０中の間隙４５は、外装５１内部で開放される。そして、外装５１と支持部材５３の間には間隙が設けられているので、この間隙を通じて間隙４５と外気との間の通気が可能である。コネクタ５０を外部装置に接続した状態でも、通常は外装５１と外部装置とが密着することはないので、同様な通気が可能である。
【0066】
以上の構成により、圧力計１には、筐体１０内部の空間１８から、透孔１９と、ケーブル２０内部の間隙２５による第１通気路と、ケーブル中継筒３０内部の空間３４と、ケーブル４０内部の間隙４５による第２通気路とを含み、コネクタ５０まで続いて、コネクタ５０でのみ外気に接する一連の通気路を形成している。
【0067】
この通気路により、第１実施形態の場合と同様、筐体１０内部の空間１８に発生する環境変化の影響を速やかに外部と平衡させ、ベースラインを速やかに安定させることができる。
また、第３実施形態の構成では、ケーブル中継筒３０を密閉できるため、ケーブル中継筒３０の防水性を極めて高いものとすることができる。
また、第３実施形態の構成では、ケーブル中継筒３０を密閉できるため、ケーブル中継筒３０の防水性を極めて高いものとすることができる。
【0068】
なお、図８のように間隙４５による第２通気路をコネクタ５０内部まで連続させず、被覆材４４をコネクタ５０の少し手前までの長さとし、第２通気路が、導線４１のコネクタ５０側端部（基板３１と反対側の端部）付近まで続いて、この位置で外気に接するようにしても、概ね同様な効果が得られる。しかし、図８のように被覆材４４がコネクタ５０に固定される構成の方が、構造の堅牢性の観点では好ましい。
【0069】
ここで、筐体１０と接するケーブル２０内に、一定の断面積を有する通気路を確保できれば、筐体１０内部の空間１８に生じた温度変化など圧力以外の環境変化の影響を、空間１８よりもはるかに体積の大きい通気路内の空気との間で平衡させ、軽減することができる。当該平衡は、最終的には外気との間でも取る必要があるが、ケーブル２０内の通気路と外気との間の通気やそれによる平衡化がゆっくりであっても、圧力計１による測定のベースラインに与える影響はさほど大きくない。
【0070】
このため、ケーブル４０内に設ける通気路の断面積が小さくても、ベースラインを速やかに安定させる効果は相当程度に得ることができるので、第３実施形態ではこのような構成を採用している。このことにより、コネクタ５０まで延びるケーブル４０の太さを抑えることができ、防水性の高さとコネクタ５０近傍での取り回しの容易さとを両立させることができる。
【0071】
第３実施形態におけるケーブル４０の太さは、第１実施形態や第２実施形態の構成の場合に比べると若干太くなるが、筐体１０やケーブル２０の部分だけでなくケーブル中継筒３０を含むコネクタ５０近傍までの部分で高い防水性が大切である場合には、第３実施形態の構成も十分に有意義である。
【0072】
なお、コネクタ５０近傍でのみケーブルの取り回しを容易にすればよいのであれば、ケーブル中継筒３０以外の位置で通気路の断面積を変え、コネクタ５０の近傍でのみ通気路を狭くして全体を細くしたケーブルを用いることも考えられる。しかし、長手方向の位置によって断面形状が異なるケーブルは、製造も困難であるし長さの変更にも対応しにくい。そこで、図８のように、ケーブルが一旦途切れるケーブル中継筒３０の前後で使用するケーブルを変える構成とすることが好ましい。
【0073】
次に、上述した第３実施形態の変形例について説明する。この変形例は、ケーブル４０の構成が上述した第３実施形態の場合と異なるものである。
図１０Ａ及び図１０Ｂに、図９に示したものに代えて採用可能なケーブル４０の断面を示す。
図１０Ａ及び図１０Ｂに、図９に示したものに代えて採用可能なケーブル４０の断面を示す。
【0074】
図１０Ａに示すのは、保護層４３の内部に中空のスペーサ４７を追加し、このことにより被覆材４４の内部に空気層４６を設けた例である。このケーブル４０を用いる場合、空気層４６のケーブル中継筒３０側端部はケーブル中継筒３０内の空間３４に露出させ、空気層４６のコネクタ５０側端部を外気に露出させることにより、空間３４からコネクタ５０付近まで、空気層４６を通る通気路を形成することができる。
【0075】
上述のようにケーブル４０内の通気路は断面積が小さくてよいので、ケーブル４０内に求められる程度の通気路であれば、図５Ｂを用いて説明した比較例の場合と異なり、スペーサ４７を用いてもケーブル４０の太さや固さをさほど増加させることなく形成可能である。なお、スペーサ４７及び空気層４６を被覆材４４の内部に設けることは必須ではなく、外部に設けることも考えられる。
【0076】
図１０Ｂに示すのは、被覆材４４の内部に導線４１ａ～４１ｄを緩めに配置することにより、その周囲に若干の空隙が形成されるようにした例である。図１０Ｂのケーブル４０においては、絶縁被覆材４２の周囲には、密に充填されておらず一定の空隙を含んだ、例えば繊維状材料による保護層４８が形成されている。
【0077】
図１０Ｂのようなケーブル４０を用いる場合、保護層４８のケーブル中継筒３０側端部をケーブル中継筒３０内の空間３４に露出させ、保護層４８のコネクタ５０側端部を外気に露出させることにより、空間３４からコネクタ５０付近まで、保護層４８内の空隙を通る通気路を形成することができる。
ケーブル４０内に最低限求められる程度の通気性を有する通気路は、この程度の空隙を通して形成することも考えられる。
ケーブル４０内に最低限求められる程度の通気性を有する通気路は、この程度の空隙を通して形成することも考えられる。
【0078】
〔変形例：図１１乃至図１２Ｂ〕
次に、上述した各実施形態に適用可能な、さらに別の変形例について説明する。
まず、ここまで説明した各実施形態では、突起部１５及び透孔１９を枠体１２の側面に設けていたが、突起部１５及び透孔１９を筐体１０の他の部分に設けてもよい。
図１１は、突起部１５及び透孔１９を裏蓋１３の中央付近に設けた場合の圧力計１の構成を示す、図４Ａと対応する断面図である。図１１において、ケーブル２０は筐体１０付近のみ示しているが、ケーブル中継筒３０やコネクタ５０等、図１１に表れない部分の構成は、図４Ａ等の場合と同様である。
次に、上述した各実施形態に適用可能な、さらに別の変形例について説明する。
まず、ここまで説明した各実施形態では、突起部１５及び透孔１９を枠体１２の側面に設けていたが、突起部１５及び透孔１９を筐体１０の他の部分に設けてもよい。
図１１は、突起部１５及び透孔１９を裏蓋１３の中央付近に設けた場合の圧力計１の構成を示す、図４Ａと対応する断面図である。図１１において、ケーブル２０は筐体１０付近のみ示しているが、ケーブル中継筒３０やコネクタ５０等、図１１に表れない部分の構成は、図４Ａ等の場合と同様である。
【0079】
このように、突起部１５及び透孔１９を筐体１０のうち枠体１２の側面以外の部分に設けた場合でも、筐体１０内部の空間１８から、透孔１９と、ケーブル２０内部の間隙２５を通してケーブル中継筒３０内部の空間３４に続く通気路、あるいはさらにコネクタ５０近傍までつながる通気路の形成は、図４Ａ等の場合と同様に行うことができる。従って、ベースラインも速やかに安定させることができる。
【0080】
また、被覆材２４と突起部１５（筐体１０）との密着部につき、図４Ａ又は図６Ａに示した構造とすることは必須ではない。
例えば図１２Ａのように、被覆材２４を含むケーブル２０の全体を、突起部１５の内部を通過させて筐体１０内に導くことも考えられる。この場合でも、被覆材２４と突起部１５とは接着等により密着させ、間から水や塵等が浸入しないようにする。
例えば図１２Ａのように、被覆材２４を含むケーブル２０の全体を、突起部１５の内部を通過させて筐体１０内に導くことも考えられる。この場合でも、被覆材２４と突起部１５とは接着等により密着させ、間から水や塵等が浸入しないようにする。
【0081】
あるいは図１２Ｂのように、被覆材２４の端部にアダプタ６１を設け、当該アダプタと突起部１５とを結合させてもよい。この場合、被覆材２４だけでなくアダプタ６１も、導線２１の周囲を覆う被覆材として機能する。アダプタ６１と突起部１５との間の密着は、適宜公知の手段で確保すればよい。
さらに、突起部１５を設けることは必須ではなく、被覆材２４あるいはアダプタ６１を、筐体１０の外側側壁に対して直接接着あるいは結合することにより、被覆材と筐体とを密着させる構成も、考えられる。
さらに、突起部１５を設けることは必須ではなく、被覆材２４あるいはアダプタ６１を、筐体１０の外側側壁に対して直接接着あるいは結合することにより、被覆材と筐体とを密着させる構成も、考えられる。
【0082】
これらの構成でも、被覆材２４と導線２１（及びその外側の絶縁被覆材２２及び保護層２３）との間に設けた間隙２５を通じて、十分な通気路を形成することができる。しかし、部品点数や製造の容易さ等を考慮すると、図１２Ａ及び図１２Ｂの構成よりも、図４Ａの構成の方が好ましいといえる。
【0083】
また、被覆材２４とケーブル中継筒３０との密着部についても、図４Ａあるいは図６Ａのように薄肉部３５あるいは３７を設けることは必須ではない。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、被覆材２４の端部とケーブル中継筒３０の端部とを接着等で固定するようにしてもよい。
【0084】
また、以上の実施形態では、ひずみゲージ式変換器を圧力計として構成する例について説明したが、この発明は、これに限られるものではない。土圧計、水圧計、荷重計、間隙水圧計など、測定対象に応じた名称で呼ばれるものも含め、与えられる圧力などの物理量を計測する機能を備える装置全般に適用可能である。
【0085】
以上で実施形態の説明を終了するが、この発明において、ひずみゲージ式変換器全体あるいは部品の具体的な形状、材質、サイズ等や、ひずみゲージ式変換器による測定方法は、実施形態で説明したものに限るものではない。
また、以上説明してきた各実施形態及び変形例の特徴は、矛盾しない範囲で組み合わせて用いることが可能である。また、一部の特徴のみ取り出して実施することも可能である。
また、以上説明してきた各実施形態及び変形例の特徴は、矛盾しない範囲で組み合わせて用いることが可能である。また、一部の特徴のみ取り出して実施することも可能である。
【符号の説明】
【0086】
１…圧力計、１０…筐体、１１…ダイヤフラム、１２…枠体、１３…裏蓋、１４…起歪体、１５…突起部、１５ａ…空間、１６…ひずみゲージ、１７…軸、１８…空間、１９…透孔、２０，４０，４０′，８０…ケーブル、２１ａ～２１ｄ，４１ａ～４１ｄ…導線、２２，４２…絶縁被覆材、２３，４３，４８…保護層、２４，４４…被覆材、２５…間隙、３０…ケーブル中継筒、３０ａ…開口部、３０ｂ…支持部、３１…基板、３２，３３…接続部、３４…空間、３５，３７…薄肉部、３５ａ，３７ａ…段差部、３６…撥水層、４６，８５…空気層、４７，８２…スペーサ、５０…コネクタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】