JP7200860B2 - 圧力検出器および水深計 - Google Patents

Description

本発明は、水圧を検出する圧力検出器および水深計に関する。

水中で圧力を検出して水深を計測する際、水深の計測値を正確に算出するためには、単に水圧を計測するだけでなく、水面上における大気圧を参照する必要がある。たとえば、投げ込み型差圧水位計では、水面上にまでケーブルを伸ばし、ケーブルを介して水位計が大気圧を取得する方法が用いられる。しかしながら、ケーブルを伸ばして大気圧を導入する方式は、小型の水深計では採用することがむつかしい。

そこで、ダイバーズウォッチに搭載されるような小型の水深計では、機器が水中に入る前、水面上において大気圧を計測し、水面上で計測した大気圧を参照値として用いる水深計が提案されている（特許文献１等参照）。しかしながら、このような従来技術では、操作者が大気圧の計測スイッチを押し忘れた場合などに、大気圧の参照値を取得できず、正確な水深を計測することができないという問題が生じる場合がある。

特開２００２－１１６０２２号公報

本発明は、小型化が可能であって、かつ、水面上における大気圧の計測スイッチの押し忘れのような問題が発生しない、圧力検出器および水深計に関する。

上記目的を達成するために、本発明の圧力検出器は、
水中において空気を保持する第１室と、水中において水が導入される第２室と、を有する筐体部と、
前記第１室と前記第２室とを仕切る仕切り部に設けられ、前記第１室と前記第２室との差圧を計測する圧力計測部と、
水中で水圧が作用する第１圧力作用部を有し、前記第１室を外環境に対して連通させる第１位置と、前記第１室を外環境に対して遮蔽する第２位置との間を移動する第１可動弁と、を有し、
前記第１可動弁は第１磁石を有し、
前記第１磁石は、前記筐体部に設けられる第２磁石に対して同極側が互いに向き合うように設けられており、
前記第１可動弁は、前記第１圧力作用部に水圧が作用すると、前記第１磁石が前記第２磁石との反発力に抗して前記第２磁石に対して近づくことにより前記第１位置から前記第２位置に移動し、
前記第１可動弁は、前記第１圧力作用部へ水圧が作用しなくなると、前記第１磁石が前記第２磁石との反発力により前記第２磁石に対して遠ざかることにより前記第２位置から前記第１位置に移動する。

本発明に係る圧力検出器は、水面の大気圧（水圧が作用し始める直前）の状態で外環境から遮蔽される第１室と、水圧が作用する第２室とを有しており、圧力計測部が第１室と第２室との差圧を計測することにより、水圧から大気圧を差し引いた圧力を、正確に計測することができる。また、本発明に係る圧力検出器は、第１可動弁に水圧が作用すると、第１可動弁が自動的に第１室を外環境に対して遮蔽するため、スイッチの押し忘れのような問題が発生せず、水圧から大気圧を差し引いた圧力を、確実に計測することができる。

また、第１可動弁は、第１磁石を有しており、第１圧力作用部に作用する圧力と、第１磁石と第２磁石の反発力とのバランスにより動作する。そのため、第１可動弁は、電力で動作する弁とは異なり、充電や電池交換が不要であるため、動作の信頼性が高く、構造がシンプルである。また、このような第１可動弁は、スプリングの反発力を使用する弁に比べて、繰り返し動作しても劣化しにくく、耐久性が高い。

また、たとえば、前記筐体部は、前記第１可動弁を移動可能に収容する第３室を有してもよい。

また、たとえば、前記第３室は、前記第１室へ空気が出入りする方向に交差する方向に沿って形成されていてもよい。

このように第３室を形成することにより、第１可動弁による第１室の開閉をシンプルな構造で実現するとともに、第１可動弁の移動に伴い、第１室の容積が変化することを防止できる。

また、たとえば、前記第１磁石は、前記第１可動弁が前記第２位置に移動したときに前記第１室を外環境に対して遮蔽する遮蔽部と、前記第１可動弁が前記第１位置に移動したとき前記第１室を外環境に対して連通させる貫通孔と、を有してもよい。

このような圧力検出器は、第１磁石自体が弁として機能するため、部品点数が少なく構造がシンプルである。

また、たとえば、本発明に係る圧力検出器は、前記第２磁石および水中で水圧が作用する第２圧力作用部を有しており、前記第２室を外環境に対して遮蔽する第３位置と、前記第２室を外環境に対して連通させる第４位置との間を移動する第２可動弁をさらに有し、
前記第２可動弁は、前記第２圧力作用部に水圧が作用すると、前記第２磁石が前記第１磁石からの反発力に抗して前記第１磁石に対して近づくことにより前記第３位置から前記第４位置に移動し、
前記第２可動弁は、前記第２圧力作用部へ水圧が作用しなくなると、前記第２磁石が前記第１磁石からの反発力により前記第１磁石に対して遠ざかることにより前記第４位置から前記第３位置に移動する。

このような圧力検出器は、第２室を開閉する第２可動弁を有しており、第２室は水中で外環境と連通し、大気中では遮蔽される。したがって、このような圧力検出器は、水中において第２室に導入された水が、大気中で第２室から漏出することを防止できる。また、第２可動弁は、第１可動弁と同様に、第２圧力作用部に作用する圧力と、第１磁石と第２磁石の反発力とのバランスにより動作するため、良好な耐久性と信頼性とを有する。

また、たとえば、前記第１可動弁と前記第２可動弁とは、前記第１圧力作用部と前記第２圧力作用部とが互いに反対方向を向くように、所定の直線に沿って配列されていてもよい。

第１可動弁と第２可動弁とがこのように配列された圧力検出器は、構造がシンプルである。また、第１可動弁および第２可動弁に対して両側から水圧が作用することで、単位圧力変化あたりの磁石間の反発力の変化を大きくすることができ、小型化に資する。

また、たとえば、前記第２磁石は、前記筐体部に固定されていてもよい。

本発明に係る圧力検出器は、第２磁石を筐体部に固定し、第２可動弁を設けないシンプルな構造とすることも可能である。

本発明に係る水深計は、上記いずれかに記載の圧力検出器と、
前記圧力計測部で測定される差圧を水深に変換する水深算出部と、を有する。

本発明に係る水深計は、水圧から大気圧を差し引いた圧力を、確実に計測することができるとともに、水面上において大気圧を測定し忘れて正確な水深を計測できないというような問題の発生を、適切に防止できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る水深計の概略図であり、水深計が大気中にある状態を示している。 図２は、図１に示す水深計が水面位置にある状態を示す概念図である。 図３は、図１に示す水深計が水中にある状態を示す概念図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る水深計の概略図であり、水深計が大気中にある状態を示している。 図５は、図４に示す水深計が水中にある状態を示す概念図である。 図６は、本発明の第３実施形態に係る水深計の概略図であり、水深計が大気中にある状態を示している。 図７は、図６に示す水深計が水中にある状態を示す概念図である。 図８は、本発明の水深計の農場への適用例を示す概念図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力検出器２０およびこれを用いた水深計１０を示す概略図である。水深計１０は、圧力検出器２０と、圧力検出器２０の圧力計測部２６で測定される差圧を水深に変換する水深算出部８０とを有する。水深算出部８０は、電子回路やＩＣなどで構成される。なお、実施形態の説明では、圧力検出器２０を水深計１０に用いる例を挙げて説明を行うが、圧力検出器２０の用途は水深計１０に限定されず、大気圧を差し引いた水圧の計測値を用いる他の機器の一部として用いられてもよい。また、図１以外の図面では、水深算出部８０については図示を省略している。

図１に示すように、圧力検出器２０は、筐体部２２、圧力計測部２６、第１可動弁３０、第２可動弁４０などを有する。筐体部２２の内部には、水圧を検出するために仕切られた複数の部屋が形成されている。筐体部２２は、たとえば樹脂や金属などの耐水性を有する材質で作製することができるが、筐体部２２の材質は特に限定されない。なお、水深計１０および圧力検出器２０の説明では、図１に示すように、第１可動弁３０および第２可動弁４０の可動方向をＸ軸方向とし、第１可動弁３０および第２可動弁４０を水又は空気が通過する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。

筐体部２２は、第１室２２ａ、第２室２２ｂおよび第３室２２ｃなどを有する。筐体部２２の下部は略Ｕ字形状となっており、この部分に第１室２２ａと第２室２２ｂとが配置されている。第１室２２ａと第２室２２ｂとは、互いに略対称な逆Ｌ字－Ｌ字形状を有している。第１室２２ａの側壁と第２室２２ｂの側壁とは、筐体部２２の底部で接続されているが、第１室２２ａと第２室２２ｂとの間は、仕切り部２５によって隔てられている。

第１室２２ａと第２室２２ｂを仕切る仕切り部２５には、第１室２２ａと第２室２２ｂとの差圧を計測する圧力計測部２６が設けられている。圧力計測部２６は、たとえばピエゾ抵抗型の圧力センサや、静電容量型の圧力センサや、仕切り部２５の移動量を検出するものなどが挙げられるが、圧力計測部２６としてはこれに限定されない。また、仕切り部２５は、第１室２２ａと第２室２２ｂとの間で水分および空気が移動しないように仕切るものであればよく、図１に示すように一定の位置に固定されているものであってもよく、第１室２２ａおよび第２室２２ｂの容積の比を変更するように移動するものであってもよい。

筐体部２２の第３室２２ｃは、第１室２２ａと第２室２２ｂの両方の上方開口を塞ぐように、第１室２２ａの上方と第２室２２ｂの上方を横断するように設けられている。第３室２２ｃは、第１可動弁３０と、第２可動弁４０とを移動可能に収容する。

第３室２２ｃは、Ｘ軸方向に延びており、第１室２２ａの上方開口と第２室２２ｂの上方開口の間に位置する中央部２２ｃａと、第１室２２ａの上方から外側（中央部２２ｃａとは反対方向）へ延びる第１側部２２ｃｂと、第２室２２ｂの上方から外側（中央部２２ｃａとは反対方向）へ延びる第２側部２２ｃｃとを有する。第１可動弁３０は、第３室２２ｃのうち、中央部２２ｃａから第１側部２２ｃｂの部分を移動するように配置されており、第１室２２ａの上方開口を開閉する。第２可動弁４０は、第３室２２ｃのうち、中央部２２ｃａから第２側部２２ｃｃの部分を移動するように配置されており、第２室２２ｂの上方開口を開閉する。

第１可動弁３０は、第１磁石３２を有する。図１に示す実施形態では、第１磁石３２自体が、第１室２２ａを開閉する弁として機能するが、第１可動弁３０の構成としてはこれのみには限定されない。第１可動弁３０は、第１磁石３２以外の部分を有してもよく、たとえば、図６に示す第１可動弁２３０のように、第１磁石２３２とは別個に設けられ弁として作用する遮蔽部２３３ａと貫通孔２３３ｂとを有していてもよい。

第１可動弁３０である第１磁石３２は、外環境の圧力が作用する第１圧力作用部３２ｃを有する。第１圧力作用部３２ｃは、第１可動弁３０（すなわち第１磁石３２）におけるＸ軸正方向側の端面で構成される。図２および図３に示すように、水中では、第１圧力作用部３２ｃには水圧が作用する。一方、図１に示すように、大気中では、第１圧力作用部３２ｃには大気圧が作用する。第１磁石３２は、第２磁石４２に対して同極側（図１～３に示す例ではＮ極）が互いに向き合うように設けられており、第２磁石４２から反発力を受ける。なお、第１磁石３２と第２磁石４２とは、第１実施形態とは異なり、お互いのＳ極が向き合うように配置されていてもよい。

第１可動弁３０および第１磁石３２は、第１圧力作用部３２ｃに作用する外環境の圧力に応じて、第３室２２ｃの内部を移動する。すなわち、第１可動弁３０は、図１に示すように第１室２２ａを外環境に対して連通させる第１位置Ｐ１と、図２に示すように第１室２２ａを外環境に対して遮蔽する第２位置Ｐ２との間を移動する。

第１磁石３２は、第１可動弁３０が第２位置Ｐ２に移動したとき第１室２２ａを外環境（水中）に対して遮蔽する遮蔽部３２ａと、第１可動弁３０が第１位置Ｐ１に移動したとき第１室２２ａを外環境（大気中）に対して連通させる貫通孔３２ｂとを有する。図１に示すように、貫通孔３２ｂは、第１遮蔽部３２ａにくらべて、第１磁石３２において第２磁石４２側を向く端面の近くに形成されており、第１可動弁３０が外側寄りの第１位置Ｐ１へ移動したときに、第１室２２ａの上側開口の上に位置する。

また、図２に示すように、貫通孔３２ｂは、第１可動弁３０が中央寄りの第２位置Ｐ２へ移動したときに、中央部２２ｃａ内に位置し、第１室２２ａの上側開口の上には、遮蔽部３２ａが位置する。

すなわち、図２に示すように、第１可動弁３０は、第１圧力作用部３２ｃに水圧が作用すると、第１磁石３２が第２磁石４２からの反発力に抗して第２磁石４２に近づくことにより、図１に示す第１位置Ｐ１から、図２に示す第２位置Ｐ２に移動する。

また、図１に示すように、第１可動弁３０は、第１圧力作用部３２ｃへ水圧が作用しなくなると、第１磁石３２が第２磁石４２との反発力により第２磁石４２から遠ざかることにより、図２に示す第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に移動する。このように第１可動弁３０は、第１磁石３２と第２磁石４２との間の反発力と、第１圧力作用部３２ｃから受ける圧力とのバランスにより、第３室２２ｃ内を移動する。このような第１可動弁３０の動きにより、第１室２２ａは、水中において空気を保持する。

第２可動弁４０は、第２磁石４２を有する。第２磁石４２は、第１磁石３２と同様に、第２磁石４２自体が第２室２２ｂを開閉する弁として機能する。ただし、第２可動弁４０は、後述する第１可動弁２３０（図６参照）と同様に、第２磁石４２以外の部分を有していてもよい。

第２可動弁４０である第２磁石４２は、外環境の圧力が作用する第２圧力作用部４２ｃを有する。第２圧力作用部４２ｃは、第２可動弁４０（すなわち第２磁石４２）におけるＸ軸負方向側の端面で構成される。第２圧力作用部４２ｃには、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃと同様に、外環境の圧力が作用する。

すなわち、図２および図３に示すように、筐体部２２が水中にある場合、第２圧力作用部４２ｃには水圧が作用する。一方、図１に示すように、筐体部２２が大気中にある場合には、第２圧力作用部４２ｃには大気圧が作用する。第２磁石４２は、第１磁石３２に対して同極側が互いに向き合うように設けられており、第１磁石３２から反発力を受ける。第１磁石および第２磁石としては、たとえば希土類磁石やフェライト磁石などの永久磁石を用いることができるが、特に限定されない。なお、海水や腐食性の有機溶媒等が存在する環境下での使用を想定すると、シリコーン被膜等にて撥水処理された磁石を用いることも可能である。

第２可動弁４０および第２磁石４２は、第１可動弁３０および第１磁石３２と同様に、第２圧力作用部４２ｃに作用する外環境の圧力に応じて、第３室２２ｃの内部を移動する。すなわち、第２可動弁４０は、図１に示すように第２室２２ｂを外環境に対して遮蔽する第３位置Ｐ３と、図２に示すように第２室２２ｂを外環境に対して連通させる第４位置Ｐ４との間を移動する。

第２磁石４２は、第２可動弁４０が第３位置Ｐ３に移動したとき第２室２２ｂを外環境（大気中）に対して遮蔽する遮蔽部４２ａと、第２可動弁４０が第４位置Ｐ４に移動したとき第２室２２ｂを外環境（水中）に対して連通させる貫通孔４２ｂとを有する。図２に示すように、貫通孔４２ｂは、遮蔽部４２ａに比べて、第２磁石４２において第１磁石３２側を向く端面から離れた位置に形成されており、第２磁石４２が中央寄りの第４位置Ｐ４へ移動したときに、第２室２２ｂの上側開口の上に位置する。

また、図１に示すように、貫通孔４２ｂは、第２磁石４２が外側寄りの第３位置Ｐ３へ移動したときに、第２側部２２ｃｃ内に位置し、第２室２２ｂの上側開口の上には、遮蔽部４２ａが位置する。

すなわち、図２に示すように、第２可動弁４０は、第２圧力作用部４２ｃに水圧が作用すると、第２磁石４２が第１磁石３２からの反発力に抗して第１磁石３２に近づくことにより、図１に示す第３位置Ｐ３から、図２に示す第４位置Ｐ４に移動する。

また、図１に示すように、第２可動弁４０は、第２圧力作用部４２ｃへ水圧が作用しなくなると、第２磁石４２が第１磁石３２との反発力により第１磁石３２から遠ざかることにより、図２に示す第４位置Ｐ４から第３位置Ｐ３に移動する。このように第２可動弁４０は、第１磁石３２と第２磁石４２との間の反発力と、第２圧力作用部４２ｃから受ける圧力とのバランスにより、第３室２２ｃ内を移動する。このような第２可動弁４０の動きにより、第２室２２ｂには、水中において水が導入され、仕切り部２５の第２室２２ｂ側には、水中において水圧が作用する。

図１に示すように、第１可動弁３０と第２可動弁４０とは、第１圧力作用部３２ｃと第２圧力作用部４２ｃとが互いに反対方向を向くように、所定の直線に沿って配列されている。このような水深計１０は筐体部２２の構造がシンプルである。また、第１可動弁３０および第２可動弁４０に対して両側から水圧が作用することで、単位圧力変化あたりの第１磁石３２‐第２磁石４２間の反発力の変化を大きくすることができるため、小型化に対して有利である。

以下、図１から図３を用いて、水深計１０による水深の算出について説明する。図１は、水深計１０が大気中にある状態を示している。図１に示すように、水深計１０が大気中にある状態において、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃと第２可動弁４０の第２圧力作用部４２ｃとには、大気圧Ｆａが作用する。また、第１可動弁３０の第１磁石３２と、第２可動弁４０の第２磁石４２との間には、反発力Ｆｂが作用する。

第１磁石３２‐第２磁石４２間の反発力Ｆｂは、第１圧力作用部３２ｃおよび第２圧力作用部４２ｃに大気圧が作用している状態では、第１圧力作用部３２ｃと第２可動弁４０とが所定の間隔以下に近づかないように設定されている。第１圧力作用部３２ｃおよび第２圧力作用部４２ｃに作用する大気圧としては、特に限定されないが、たとえば、９５０～１０５０ｈｐａ程度である。これは自然界で想定される大気圧の変動幅に基づく範囲である。

このように、水深計１０が大気中にある状態では、第１可動弁３０と第２可動弁４０との間隔は、水深計１０が水中にある状態に比べて離れており、第１可動弁３０は第１位置（Ｐ１）にあり、第２可動弁４０は第３位置（Ｐ３）にある。図１に示すように、筐体部２２の第１室２２ａは外環境（大気）に対して連通しており、筐体部２２の第１室２２ａには、第３室２２ｃを挟んで上方に設けられる第１導入口２４ａおよび第１磁石３２の貫通孔３２ｂを介して、空気が出入りする。したがって、図１に示す状態では、第１室２２ａは大気圧となっている。これに対して、筐体部２２の第２室２２ｂは、外環境に対して遮蔽されている。

なお、第１可動弁３０と第２可動弁４０とが移動可能に設けられる第３室２２ｃには、第１可動弁３０がＸ軸正方向側に、第２可動弁４０がＸ軸負方向側に、それぞれ所定の範囲を超えて移動することを防止するストッパー機構２３ａが設けられている。これにより、図１に示すように、第１磁石３２および第２磁石４２が、互いの反発力により第３室２２ｃの外側寄りに位置する状態であっても、第１可動弁３０または第２可動弁４０が第３室２２ｃの両側から抜け落ちることを防止できる。

図２は、水深計１０が水面位置にある状態を示している。図２に示すように、水深計１０は、筐体部２２の第１導入口２４ａおよび第２導入口２４ｂが水面上（大気中）にあり、その他の部分は水中にある。図２に示すように、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃと第２可動弁４０の第２圧力作用部４２ｃとには、水圧Ｆｃが作用する。また、第１可動弁３０の第１磁石３２と、第２可動弁４０の第２磁石４２との間には、反発力Ｆｂが作用する。

第１磁石３２‐第２磁石４２間の反発力Ｆｂは、第１圧力作用部３２ｃおよび第２圧力作用部４２ｃに水圧が作用している状態では、第１磁石３２と第２磁石４２とが所定の間隔以下に近づくか、または互いに接触するように設定されている。第１圧力作用部３２ｃおよび第２圧力作用部４２ｃに作用する水圧としては、特に限定されないが、たとえば、９５０～６２００ｈｐａ程度である。これは、自然界で想定される大気圧の想定下限値と、実際の使用環境における水深として約５０ｍ程度における水圧を想定上限値とするものである。

図２に示すように、水深計１０が水面位置にあり、第１圧力作用部３２ｃおよび第２圧力作用部４２ｃに水圧が作用している状態では、第１可動弁３０と第２可動弁４０との間隔は、水深計１０が大気中にある状態に比べて狭くなる。すなわち、第１可動弁３０は、第１室２２ａへ空気が出入りする方向（Ｚ軸方向）に交差する方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される第３室２２ｃに沿って、第１位置（Ｐ１）から第２位置（Ｐ２）に移動する。したがって、筐体部２２の第１室２２ａは外環境（大気）に対して遮蔽され、第１室２２ａは水面位置の大気圧に維持される。

また、第２可動弁４０も、第３室２２ｃに沿って、第３位置（Ｐ３）から第４位置（Ｐ４）に移動する。これにより、筐体部２２の第２室２２ｂは、外環境と連通する。

なお、第３室２２ｃの中央部２２ｃａには、第１可動弁３０が筐体部２２の中央を超えてＸ軸負方向側へ移動したり、第２可動弁４０が筐体部２２の中央を超えてＸ軸正方向側へ移動したりすることを防止するためのストッパー機構２３ｂ（図１参照）が設けられていてもよい。これにより、水圧によって近づいているか又は接触している第１可動弁３０および第２可動弁４０が、全体的にＸ軸正方向側またはＸ軸負方向側のどちらかに偏って配置されてしまうことを、防止できる。

また、第１可動弁３０と第２可動弁４０が収容される第３室２２ｃの内壁には、第１可動弁３０および第２可動弁４０と第３室２２ｃの隙間から、第１室２２ａおよび第２室２２ｂに水が出入りしないように、シール処理が施されている。

図３は、水深計１０が水中にある状態を示している。図３に示すように、水深計１０は、筐体部２２の第１導入口２４ａおよび第２導入口２４ｂを含めて、その全体が水中にある。図３に示すように、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃと第２可動弁４０の第２圧力作用部４２ｃとには、水圧Ｆｃが作用しており、第１可動弁３０は第２位置（Ｐ２）にあり、第２可動弁４０は第４位置（Ｐ４）にある。

図３に示すように、筐体部２２の第２室２２ｂは外環境（水中）に対して連通しており、筐体部２２の第２室２２ｂには、第３室２２ｃを挟んで上方に設けられる第２導入口２４ｂおよび第２磁石４２の貫通孔４２ｂを介して、水が出入りする。したがって、図３に示す状態では、第２室２２ｂは水圧となっている。これに対して、筐体部２２の第１室２２ａは、外環境に対して遮蔽されており、水面位置（図２参照）の大気圧に維持されている。

図３に示す状態において、第１室２２ａと第２室２２ｂを仕切る仕切り部２５に設けられる圧力計測部２６は、第１室２２ａと第２室２２ｂとの差圧を計測する。第１室２２ａは水面位置（図２参照）の大気圧に維持されており、第２室２２ｂは水深計１０が存在する水圧（水面位置から水深計までの水による圧力と、大気圧との合計圧力）が作用する。したがって、圧力計測部２６は、水圧から大気圧を差し引いた圧力を検出できる。

さらに、図１に示す水深算出部８０が、圧力計測部２６で測定される差圧を水深に変換することにより、水深計１０は、水深計１０（圧力計測部２６）が位置する水深に関する情報を取得する。

第１実施形態に係る水深計１０に含まれる圧力検出器２０は、水面位置の大気圧の状態（図２参照）で外環境から遮蔽される第１室２２ａと、水圧が作用する第２室２２ｂとを有しており、圧力計測部２６が第１室２２ａと第２室２２ｂとの差圧を計測することにより、水圧から大気圧を差し引いた圧力を正確に計測することができる。また、圧力検出器２０は、第１圧力作用部３２ｃに水圧が作用すると、第１可動弁３０が自動的に第１室２２ａを外環境に対して遮蔽するため、スイッチの押し忘れのような問題が発生せず、水圧から大気圧を差し引いた圧力を、確実に計測することができる。

また、第１可動弁３０は、第１磁石３２を有しており、第１圧力作用部３２ｃに作用する圧力と、第１磁石３２と第２磁石４２の反発力とのバランスにより動作する。そのため、第１可動弁３０は、電力で動作する弁とは異なり、充電や電池交換が不要であるため、動作の信頼性が高く、構造がシンプルである。また、このような第１可動弁３０は、スプリングの反発力を使用する弁に比べて、繰り返し動作しても劣化しにくく、耐久性が高い。

また、水深計１０は、第２室２２ｂを開閉する第２可動弁４０を有しており、第２室２２ｂは水中で外環境と連通し、大気中では外環境から遮蔽される。したがって、このような水深計１０は、水中において第２室２２ｂに導入された水が、大気中で第２室２２ｂから漏出することを防止できる。

第２実施形態
図４および図５は、本発明の第２実施形態に係る水深計１１０の概略図である。図４に示すように、水深計１１０は、第２可動弁を有しておらず、第２磁石１４２が筐体部１２２に固定されている点で図１～図３に示す水深計１０とは異なるが、その他の点については、水深計１０と同様である。水深計１１０の説明では、第１実施形態に係る水深計１０との相違点のみを説明し、共通点については説明を省略する。

図４は、水深計１１０およびこれに含まれる圧力検出器１２０が大気中にある状態を示している。水深計１１０は、図１に示す水深計１０と同様に、筐体部１２２の第１室１２２ａを開閉する第１可動弁３０を有する。第１可動弁３０の動作については、第１実施形態に係る水深計１０と同様である。

図４に示すように、水深計１１０は第２可動弁を有しておらず、筐体部１２２の第２室１２２ｂは、常に外環境と連通している。また、第１可動弁３０の第１磁石３２に対して反発力を生じる第２磁石１４２は、筐体部１２２の中央部１２２ｃａに設けられている。

水深計１１０の筐体部１２２において第１可動弁３０を収容する第３室１２２ｃは、中央部１２２ｃａと、第１側部１２２ｃｂとを有する。図４に示すように、水深計１１０が大気中にある場合、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃに大気圧（Ｆａ）が作用し、第１可動弁３０は、第１室１２２ａを外環境に対して連通させる第１位置（Ｐ１）に位置する。

図５に示すように、水深計１１０が水中にある場合、第１可動弁３０の第１圧力作用部３２ｃに水圧（Ｆｃ）が作用し、第１可動弁３０は、第１室１２２ａを外環境に対して遮蔽する第２位置（Ｐ２）に位置する。水深計１１０の第１室１２２ａは空気を保持して水面位置の大気圧に維持され、第２室２２ｂは、外環境（水中）と連通して水圧Ｆｃが作用する。

水深計１１０による水深の計測方法は、上述した水深計１０による計測方法と同様である。図４および図５に示す水深計１１０は、可動弁が１つであるため、構造がシンプルである。また、水深計１１０は、水深計１０との共通部分については、同様の効果を奏する。

第３実施形態
図６および図７は、本発明の第３実施形態に係る水深計２１０の概略図である。図６に示すように、水深計２１０は、第１可動弁２３０が第１磁石２３２と弁機構部２３３とを有している点で図４に示す水深計１１０とは異なるが、その他の点については、水深計１１０と同様である。水深計２１０の説明では、第２実施形態に係る水深計１１０との相違点のみを説明し、共通点については説明を省略する。

図６は、水深計２１０およびこれに含まれる圧力検出器２２０が大気中にある状態を示している。水深計２１０の第１可動弁２３０が有する第１磁石２３２は、筐体部１２２に設けられる第２磁石１４２に対向するように、第１可動弁２３０の中央側端部に備えられる。第１磁石２３２と第２磁石１４２とは、同極側が対向するように設けられており、第１磁石２３２と第２磁石１４２との間の間隔に応じた反発力を生じる。

第１可動弁２３０は、第１磁石２３２の外側（Ｘ軸正方向側）端部に接続する弁機構部２３３を有する。弁機構部２３３は、例えば樹脂や金属などで形成されるが、第１室１２２ａを開閉できるものであれば、どのような材質であってもよい。第１可動弁２３０は、図１に示す第１可動弁３０と同様に、第１室１２２ａを外環境に対して連通させる第１位置Ｐ１（図６参照）と、第１室１２２ａを外環境に対して遮蔽する第２位置Ｐ２（図７参照）との間を移動する。

第１弁機構部２３３は、第１可動弁２３０が第２位置Ｐ２に移動したとき第１室１２２ａを外環境（水中）に対して遮蔽する遮蔽部２３３ａと、第１可動弁２３０が第１位置Ｐ１に移動したとき第１室１２２ａを外環境（大気中）に対して連通させる貫通孔２３３ｂとを有する。図６に示すように、貫通孔２３３ｂは、第１遮蔽部２３３ａにくらべて、第１磁石２３２の近くに形成されており、第１可動弁２３０が外側寄りの第１位置Ｐ１へ移動したときに、第１室１２２ａの上側開口の上に位置する。

また、図７に示すように、貫通孔３２ｂは、第１可動弁２３０が中央寄りの第２位置Ｐ２へ移動したときに、中央部１２２ｃａ内に位置し、第１室１２２ａの上側開口の上には、遮蔽部２３３ａが位置する。

第１弁機構部２３３における外側（Ｘ軸正方向側）の端部には、第１圧力作用部２３３ｃが形成されている。図６に示すように、水深計２１０が大気中にある場合、第１可動弁２３０の第１圧力作用部２３３ｃに大気圧（Ｆａ）が作用し、第１可動弁３０は、第１室１２２ａを外環境に対して連通させる第１位置（Ｐ１）に位置する。

図７に示すように、水深計２１０が水中にある場合、第１可動弁２３０の第１圧力作用部２３３ｃに水圧（Ｆｃ）が作用し、第１可動弁２３０は、第１室１２２ａを外環境に対して遮蔽する第２位置（Ｐ２）に位置する。水深計１１０の第１室１２２ａは空気を保持して水面位置の大気圧に維持され、第２室２２ｂは、外環境（水中）と連通して水圧Ｆｃが作用する。

水深計２１０による水深の計測方法は、上述した水深計１０、１１０による計測方法と同様である。図６および図７に示す水深計１１０は、第１可動弁２３０に用いる第１磁石２３２を小型化できるため、軽量化の点で有利である。また、水深計２１０は、水深計１０、１１０との共通部分については、同様の効果を奏する。

図８は、上述した水深計１０の実施態様の一例を示す概念図である。図８に示すように、農場管理システム８０は、水田などの農場７０の水位を計測する水深計１０や農場７０の風速を計測する風速計５２などを有する測定部５０と、農場７０の水位を調整する水位調整部６０とを有する。

農場管理システム９０の測定部５０は、水深計１０や風速計５２などで取得した農場７０のデータを、送信部５４を用いて、水位調整部６０へ送信する。水位調整部６０の受信部６６は、測定部５０から送信され、受信部６６が取得した農場７０のデータに基づき、貯水部６２から農場７０へ水を供給したり、農場７０から水を排出したりするためのゲート６４を開閉することにより、農場７０の水位を調整することができる。

以上のように、複数の実施形態を挙げて本発明に係る水深計１０、１１０、２１０および圧力検出器２０、１２０、２２０を説明してきたが、本発明はこれらの実施形態のみには限定されず、他の実施形態や変形例を有することは言うまでもない。たとえば、水深計１０、１１０、２１０に用いられる差圧計の種類や、計測した差圧や水深の値の用途、筐体部１２、１２０の形状などについては、実施形態で示したものは単なる一例にすぎない。

１０、１１０、２１０…水深計
２０、１２０、２２０…圧力検出器
２２、１２２…筐体部
２２ａ、１２２ａ…第１室
２２ｂ、１２２ｂ…第２室
２２ｃ、１２２ｃ…第３室
２２ｃａ、１２２ｃａ…中央部
２２ｃｂ、１２２ｃｂ…第１側部
２２ｃｃ…第２側部
２３ａ、２３ｂ…ストッパー機構
２４ａ…第１導入口
２４ａ…第２導入口
２５…仕切り部
２６…圧力計測部
３０、２３０…第１可動弁
３２、２３２…第１磁石
２３３…弁機構部
３２ａ、２３３ａ、４２ａ…遮蔽部
３２ｂ、２３３ｂ、４２ｂ…貫通孔
３２ｃ、２３３ｃ…第１圧力作用部
Ｐ１…第１位置
Ｐ２…第２位置
４０…第２可動弁
４２、１４２…第２磁石
４２ｃ…第２圧力作用部
８０…水深算出部
６０…水位調整部
６２…貯水部
６４…ゲート
６６…受信部
７０…農場
５０…計測部
５２…風速計
５４…送信部
Ｆａ…大気圧
Ｆｂ…反発力
Ｆｃ…水圧
Ｐ３…第３位置
Ｐ４…第４位置

Claims (8)

1. 水中において空気を保持する第１室と、水中において水が導入される第２室と、を有する筐体部と、
   前記第１室と前記第２室とを仕切る仕切り部に設けられ、前記第１室と前記第２室との差圧を計測する圧力計測部と、
   水中で水圧が作用する第１圧力作用部を有し、前記第１室を外環境に対して連通させる第１位置と、前記第１室を外環境に対して遮蔽する第２位置との間を移動する第１可動弁と、を有し、
   前記第１可動弁は第１磁石を有し、
   前記第１磁石は、前記筐体部に設けられる第２磁石に対して同極側が互いに向き合うように設けられており、
   前記第１可動弁は、前記第１圧力作用部に水圧が作用すると、前記第１磁石が前記第２磁石との反発力に抗して前記第２磁石に対して近づくことにより前記第１位置から前記第２位置に移動し、
   前記第１可動弁は、前記第１圧力作用部へ水圧が作用しなくなると、前記第１磁石が前記第２磁石との反発力により前記第２磁石に対して遠ざかることにより前記第２位置から前記第１位置に移動する圧力検出器。
2. 前記筐体部は、前記第１可動弁を移動可能に収容する第３室を有する請求項１に記載の圧力検出器。
3. 前記第３室は、前記第１室へ空気が出入りする方向に交差する方向に沿って形成される請求項２に記載の圧力検出器。
4. 前記第１磁石は、前記第１可動弁が前記第２位置に移動したとき前記第１室を外環境に対して遮蔽する遮蔽部と、前記第１可動弁が前記第１位置に移動したとき前記第１室を外環境に対して連通させる貫通孔と、を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の圧力検出器。
5. 前記第２磁石および水中で水圧が作用する第２圧力作用部を有しており、前記第２室を外環境に対して遮蔽する第３位置と、前記第２室を外環境に対して連通させる第４位置との間を移動する第２可動弁をさらに有し、
   前記第２可動弁は、前記第２圧力作用部に水圧が作用すると、前記第２磁石が前記第１磁石からの反発力に抗して前記第１磁石に対して近づくことにより前記第３位置から前記第４位置に移動し、
   前記第２可動弁は、前記第２圧力作用部へ水圧が作用しなくなると、前記第２磁石が前記第１磁石からの反発力により前記第１磁石に対して遠ざかることにより前記第４位置から前記第３位置に移動する請求項１から請求項４までのいずれかに記載の圧力検出器。
6. 前記第１可動弁と前記第２可動弁とは、前記第１圧力作用部と前記第２圧力作用部とが互いに反対方向を向くように、所定の直線に沿って配列されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力検出器。
7. 前記第２磁石は、前記筐体部に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の圧力検出器。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の圧力検出器と、
   前記圧力計測部で測定される差圧を水深に変換する水深算出部と、
   を有する水深計。

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