JP6969832B1 - ひずみゲージ式変換器 - Google Patents

Abstract

【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る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１２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とを設け、間隙２５を通り、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

Description

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。

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。

特開平４−３４６０４２号公報

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。

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るひずみゲージ式変換器を、低コストで実現できるようにすることを目的とする。

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導線と、上記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、上記導線との間に間隙を有する被覆材とを設け、上記間隙を通り、上記筐体の内部から上記被覆材の他端まで連続した通気路を形成し、上記導線が接続される回路基板と、上記被覆材の上記他端に密着するように設けられた、上記回路基板を収容する収容部材とを備え、上記通気路が、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て外気と接しているものである。

さらに、上記導線の表面に絶縁被覆材を備え、上記間隙が、該絶縁被覆材と上記被覆材との間に設けられているとよい。
さらに、上記透孔が、上記筐体の外部に形成された突起部の内部を通るように設けられ、上記被覆材の一端が、上記突起部の外周を覆うように上記突起部に対して密着しているとよい。

さらに、上記被覆材が防水性を有するとよい。

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。

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るひずみゲージ式変換器を、低コストで実現することができる。

図１は、この発明のひずみゲージ式変換器の一実施形態である圧力計の構成を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示した圧力計の模式的な平面図である。 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。 図４Ａは、図２に示した圧力計のＣ−Ｃ線に沿う模式的な断面図である。図４Ｂは、図４Ａのケーブル中継筒３０の、矢印Ｄ側から見た端面の構成を示す模式的な端面図である。 図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、比較例のケーブルの断面を示す、図３Ａと対応する断面図である。 図６は、この発明の第１変形例の構成を示す、図４Ａと対応する断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、この発明の第２、第３変形例の構成を示す、図４Ａと対応する断面図である。

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一実施形態である圧力計１の構成の概略について、図１乃至図４Ｂ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。

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。

被覆付きケーブル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。

以上の圧力計１において、特徴的な点の一つは、被覆付きケーブル２０において、導体とその導体を覆う被覆材との間に間隙を設け、その間隙を通して、筐体１０の内外の通気を可能とした点である。この点について、図３Ａ乃至図４Ｂも用いて次に説明する。

まず図３Ａに、被覆付きケーブル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、被覆付きケーブル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、ひずみゲージ１６（図４参照）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。

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。

被覆付きケーブル２０は、以上のようなケーブル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、被覆付きケーブル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、被覆付きケーブル２０が途中で折れたり曲がったりしても、被覆付きケーブル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。

このような被覆付きケーブル２０は、市販の入出力電源ケーブルを、当該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の内径よりも０．１５ｍｍ程度小さい約１．４５ｍｍの外径の入出力電源ケーブルを挿入することにより、被覆付きケーブル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２５として確保される。この程度のサイズ及び通気路２５の比率で十分な通気が可能である。しかし、サイズ、通気路２５の比率ともに、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。

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、被覆付きケーブル２０の機能としては全く問題ない。

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、被覆付きケーブル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。

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、これらはそれぞれ被覆付きケーブル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、被覆付きケーブル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。
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。

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、びずみゲージ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。

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。

また、被覆付きケーブル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付近において絶縁被覆材２２及び保護層２３が剥き取られて導線２１ａ〜２１ｄが露出し、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。

また、被覆付きケーブル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。そして、被覆材２４の他端側においても、絶縁被覆材２２及び保護層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に設けられた端子に接続されている。
基板３１は、図４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上の端子に接続されている、

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。

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。

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が被覆付きケーブル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は、この圧力の値を示す信号を、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。

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、被覆付きケーブル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。

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。

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や被覆付きケーブル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。
ただし、水中での使用を想定せず、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。

次に、上述した圧力計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、被覆付きケーブル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、被覆付きケーブル２０のような間隙を有しないので、図７Ａ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。

まず、図５Ａに示す被覆付きケーブル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、このような被覆付きケーブル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。

次に、図５Ｂに示す被覆付きケーブル８０は、図５Ａの被覆付きケーブル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。このような被覆付きケーブル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、図３Ａに示した被覆付きケーブル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、これに伴い被覆付きケーブル８０が固くなって取り回しがしにくくなる。

また、図３Ａの間隙２５の幅を考慮したとしても、被覆付きケーブル８０の径は、被覆付きケーブル２０に比べて太くなる。そして、その被覆付きケーブル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のような被覆付きケーブル２０を用いることにより、図５Ｂのような被覆付きケーブル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。

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とした被覆付きケーブル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。

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、被覆付きケーブル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２５が形成できるように定めればよい。

また、通気路２５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、上述した被覆付きケーブル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。

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の比較例の被覆付きケーブル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を有する被覆付きケーブル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、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し、また、圧力計１に対して種々の変形を行うことも考えられる。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。

例えば、図７Ａ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。

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。
被覆付きケーブル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。

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。被覆付きケーブル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。

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。

なお、開口部３０ａの位置は、ケーブル中継筒３０のコネクタ５０側の端面である必要はない。ケーブル中継筒の任意の表面に設けることができる。
ケーブル中継筒３０を水中に沈めない想定であれば、被覆材２４とケーブル中継筒３０との境界が防水されていることも必須ではないので、この部分を通気路の終端としてもよい。

また、ここまで説明した例では、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６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６において、被覆付きケーブル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６に表れない部分の構成は、図４Ａの場合と同様である。

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、被覆付きケーブル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に続く通気路の形成は、図４Ａ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。

また、被覆材２４と突起部１５（筐体１０）との密着部につき、図４Ａ及び図６に示した構造とすることは必須ではない。
例えば図７Ａのように、被覆材２４、すなわち被覆付きケーブル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。

あるいは図７Ｂ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。

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７Ａ及び図７Ｂの構成よりも、図４Ａの構成の方が好ましいといえる。

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。

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。

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、２０，２０′，４０′，８０…被覆付きケーブル、２１ａ〜２１ｄ，４１ａ〜４１ｄ…導線、２２，４２…絶縁被覆材、２３，４３…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、４０…ケーブル、４２′…絶縁被覆層、５０…コネクタ、８２…スペーサ、８５…空気層

Claims (4)

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導線と、
   前記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、前記導線との間に間隙を有する被覆材とを備え、
   前記間隙を通り、前記筐体の内部から前記被覆材の他端まで連続した通気路が形成され、
   前記導線が接続される回路基板と、
   前記被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路基板を収容する収容部材とを備え、
   前記通気路は、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て外気と接していることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
2. 請求項１に記載のひずみゲージ式変換器であって、
   前記導線の表面に絶縁被覆材を備え、前記間隙を、該絶縁被覆材と前記被覆材との間に備えることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
3. 請求項１又は２に記載のひずみゲージ式変換器であって、
   前記透孔は、前記筐体の外部に形成された突起部の内部を通るように設けられ、
   前記被覆材の一端が、前記突起部の外周を覆うように前記突起部に対して密着していることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のひずみゲージ式変換器であって、
   前記被覆材は防水性を有することを特徴とするひずみゲージ式変換器。

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