JP6238824B2 - 液体圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体の圧力である液体圧を検出する液体圧検出装置に関し、より特定的には、液体に浸漬されることによって外部から流入する液体にて充填される受圧室と、当該受圧室の圧力を検出する検出素子とを備えた液体圧検出装置に関する。

各種の産業分野において、液体の状態や挙動を把握または制御するために液体圧の検出が広く行なわれている。液体圧は、液体圧自体を計測する場合に限られず、液体の液位（液面レベル）や流量、流速等を計測する場合においてもその検出が行なわれる場合がある。たとえば、液体の液位を計測するある種の液位計においては、液体圧検出装置が検出部として当該液位計に組み込まれ、液体圧検出装置から出力される信号に基づいて液体の液位が計測可能に構成されている。

従来、液体圧を検出する液体圧検出方法として、各種のものが知られている。その一つに、圧力を検出することができる検出素子（たとえば半導体圧力センサ等）を液体中に浸漬し、これにより液体圧を直接的に検出する検出方法がある。当該検出方法が適用された液体圧検出装置においては、液体に浸漬されることで外部から流入する液体よって充填される受圧室が設けられることが一般的であり、この受圧室の圧力が検出可能となるように上述した検出素子が設置される。

しかしながら、この種の液体圧検出装置において、液体圧に想定を超える急激でかつ大きな変動が生じた場合には、これが衝撃圧力となって検出素子に印加されることとなってしまい、場合によっては検出素子が破損してしまうことがある。たとえば、上述した如くの検出方法が適用された液体圧検出装置を検出部として備えてなる液位計を、振動が生じ得る環境下に設置されたタンク（たとえば船舶や工場等に設置されるタンク）等に貯留された液体の液位計測に利用する場合や、河川や池、海、井戸、下水道といった通流環境下にあるポイントにおける液体の液位計測に利用する場合等においては、想定を超えた衝撃圧力が検出素子に印加されることで検出素子が破損するケースがあり、その交換が余儀なくされてしまうことがあった。

より具体的には、たとえば船舶に設置されるタンクに貯留された液体の液位計測に利用される液位計においては、船舶が横波や横風を受けることで船舶にローリングと称される揺れが生じたり、船舶が縦波や向かい風あるいは追い風を受けることで船舶にピッチングと称される揺れが生じたりした場合に、船舶の揺れを受けてタンクに貯留された液体にも大きな揺れが発生し、これが原因となってタンク内の液体に衝撃圧力が発生するため、当該衝撃圧力が検出素子に印加されることで検出素子が破損するケースがある。

衝撃圧力が液体を通じてそのまま検出素子に印加されることがないように緩衝機構が設けられてなる液位計としては、たとえば特開２００２−５４９７２号公報（特許文献１）や特開２００２−１５６２６７号公報（特許文献２）、特開２０００−３５６５４１号公報（特許文献３）に開示のものがある。

このうち、上記特許文献１に開示された液位計は、タンクに貯留された液体の液位を検出するものであり、タンクと当該タンクの外部に設置された受圧室とを接続する圧力導入部に緩衝機構としてのオリフィスが設けられてなるものである。

また、上記特許文献２および３に開示された液位計は、いわゆる投げ込み式の水位計であり、当該特許文献２および３においては特に言及はなされていないものの、検出部としての液体圧検出装置に設けられる取水口の開口径を絞ることにより（すなわち取水口をオリフィスにて構成することにより）、当該取水口を緩衝機構として機能させたものと想定される。

特開２００２−５４９７２号公報 特開２００２−１５６２６７号公報 特開２０００−３５６５４１号公報

しかしながら、緩衝機構としてのオリフィスを十分に機能させるためには、相当程度にオリフィスを小径化する（たとえば直径１ｍｍ以下にする）ことが必要になり、そのため、液体中に異物（たとえば、微小な水中生物やその死骸、砂礫、その他微小な粒状体等）が含まれている場合においては、オリフィスに当該異物が詰まってしまい、頻繁にこれを洗浄することが必要になる問題が発生してしまう。

また、緩衝機構としてのオリフィスを十分に機能させるためには、上記に加え、当該オリフィスから検出素子に至るまでの経路を相当程度に大容積化する（特に当該経路の長さを相当程度に長く設定する）ことが必要になり、必然的に装置自体が大型化してしまう問題も発生してしまう。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく液体圧検出装置は、外部の空間に連通することにより、液体が通流可能に構成された液体通流部と、上記液体通流部に連通し、上記液体通流部を経由することで流入する液体によって充填される受圧室と、上記受圧室の圧力を検出する検出素子と、上記液体通流部に設けられ、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力を緩衝する緩衝機構とを備えている。上記緩衝機構は、絞り部と、上記絞り部よりも上記受圧室側に位置する弁部とを含んでいる。上記絞り部には、外部の空間に連通する第１連通孔と、上記第１連通孔に連通するとともに上記第１連通孔よりも開口面積が大きい第２連通孔とが設けられている。上記弁部は、上記絞り部側に位置する第１弾性板および上記受圧室側に位置する第２弾性板からなる積層体にて構成されている。上記第１弾性板は、周囲が保持されることによって弾性的に撓み変形が可能に構成された第１変形領域を有しており、上記第２弾性板は、周囲が保持されることによって弾性的に撓み変形が可能に構成された第２変形領域を有している。上記第１変形領域には、上記第２連通孔に連通する第１貫通孔が設けられており、上記第２変形領域には、上記受圧室に連通する第２貫通孔が設けられている。上記本発明に基づく液体圧検出装置においては、上記第１弾性板と上記第２弾性板との積層方向に沿って見た場合に、上記第１連通孔と上記第１貫通孔とが重なっておらず、かつ、上記第１貫通孔と上記第２貫通孔とが重なっていない。

上記本発明に基づく液体圧検出装置にあっては、上記第１弾性板および上記第２弾性板が、いずれもゴム製であることが好ましい。

上記本発明に基づく液体圧検出装置にあっては、上記第１連通孔が、上記第１弾性板の中央部に対向した位置に設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づく液体圧検出装置にあっては、上記第１弾性板および上記第２弾性板がいずれも円盤状の形状を有するとともに、上記第１弾性板および上記第２弾性板が同軸上に配置されていることが好ましい。その場合においては、上記積層方向に沿って見た場合に、上記第１貫通孔および上記第２貫通孔が、上記第１弾性板および上記第２弾性板の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って９０°間隔で交互に設けられていることが好ましい。

上記本発明に基づく液体圧検出装置は、さらに、上記緩衝機構から見て上記受圧室側に位置し、上記第２弾性板が当て留めされるとともに、上記第２弾性板との間でシール性を確保する弾性部材を備えていてもよい。ここで、上記弾性部材の上記第２弾性板に接触する部分が平面形状である場合には、上記第２弾性板の上記弾性部材に接触する部分の外周縁が、上記弾性部材側に向かうにつれて内側に傾斜する傾斜面にて構成されていることが好ましい。

本発明によれば、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができる。

本発明の実施の形態１における液体圧検出装置の一部破断側面図である。 本発明の実施の形態１における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。 本発明の実施の形態１における液体圧検出装置の緩衝機構を受圧室側から見た平面図および分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における液体圧検出装置において、検出すべき液体圧が漸増している場合の緩衝機構の動作を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における液体圧検出装置において、検出すべき液体圧が漸減している場合の緩衝機構の動作を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における液体圧検出装置に衝撃圧力が印加された場合の緩衝機構の動作を示す模式図である。 変形例に係る緩衝機構の受圧室側から見た平面図および分解斜視図である。 本発明の実施の形態２における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。 本発明の実施の形態３における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。 本発明の実施の形態４における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。 本発明の実施の形態５における液体圧検出装置の一部破断側面図である。 本発明の実施の形態５における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。 本発明の実施の形態５における液体圧検出装置の緩衝機構を受圧室側から見た平面図および分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、液体の液位（液面レベル）を計測する液位計に検出部として具備されてなる液体圧検出装置に本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液体圧検出装置の一部破断側面図である。また、図２は、本実施の形態における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図であり、図１において示した領域ＩＩの拡大図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ａの概略的な構成について説明する。

図１および図２に示すように、液体圧検出装置１Ａは、略円筒状のハウジング１０と、ハウジング１０の中空状の内部空間に収容された各種の構成部品と、ハウジング１０の一方の軸方向端部から引き出されたケーブル４０とを主として備えている。

ハウジング１０は、たとえばステンレス合金製の部材からなり、筒状部１１および底部１２を有している。底部１２は、ケーブル４０が引き出された上述したハウジング１０の一方の軸方向端部とは反対側に位置する他方の軸方向端部に位置している。底部１２は、筒状部１１の上記他方の軸方向端部から内側に向けて突設された円環板状の部位にて構成されており、これにより、底部１２の中央部には、平面視円形状の開口部１３が位置している。当該開口部１３は、ハウジング１０の外部の空間とハウジング１０の内部空間とを連通させるための部位である。

図２に示すように、ハウジング１０の内部空間のうちの開口部１３寄りに位置する空間は、液体通流部Ｓ１と受圧室Ｓ２とを含んでいる。これら液体通流部Ｓ１および受圧室Ｓ２は、底部１２が位置する上述したハウジング１０の他方の軸方向端部からこの順で位置している。

液体通流部Ｓ１は、ハウジング１０の内部空間のうちの上述したハウジング１０の底部１２に隣接した部分にて構成されている。液体通流部Ｓ１は、上述した開口部１３を介してハウジング１０の外部の空間に連通している。これにより、液体通流部Ｓ１は、その内部を液体が通流可能となるように構成されている。

液体通流部Ｓ１には、緩衝機構２０Ａが配置されている。緩衝機構２０Ａは、絞り部２１と弁部２２とを含んでおり、より具体的には、絞り部形成部材２３と、第１弾性板２４と、第２弾性板２５とによって構成されている。これら絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５は、底部１２が位置する上述したハウジング１０の他方の軸方向端部からこの順で積層されており、たとえばフッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム製の部材にて構成されている。当該緩衝機構２０Ａは、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力を緩衝するためのものであるが、その詳細な構成や機能については、後述することとする。

受圧室Ｓ２は、ハウジング１０の内部空間のうちの液体通流部Ｓ１に隣接した部分に位置している。当該受圧室Ｓ２は、上述した緩衝機構２０Ａと、後述する固定用部材３１および素子マウント３２とによって主として規定されている。

ハウジング１０の内部空間のうちの、緩衝機構２０Ａから見て受圧室Ｓ２が位置する側の空間には、固定用部材３１および素子マウント３２が配置されている。

固定用部材３１は、たとえばステンレス合金製の環状の部材からなり、圧入やビス止め、螺合、溶接、係止またはそれらの組み合わせ等によってハウジング１０の筒状部１１に固定されてなる部材である。固定用部材３１は、緩衝機構２０Ａをハウジング１０の軸方向に沿って底部１２側に向けて押圧することにより、当該緩衝機構２０Ａをハウジング１０の内部において保持するための部材である。すなわち、上述した絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５は、互いに接触するように積層して配置されており、絞り部形成部材２３の周縁が底部１２に当て留めされるとともに、第２弾性板２５の周縁が固定用部材３１によって底部１２側に向けて押圧されることにより、緩衝機構２０Ａが挟み込まれて保持された状態とされている。

素子マウント３２は、たとえばステンレス合金製の略円盤状の部材からなり、上述した固定用部材３１に内挿されることで当該固定用部材３１に固定されている。素子マウント３２の上述した受圧室Ｓ２に面する側の主表面上には、検出素子３３が実装されている。

検出素子３３は、ピエゾ抵抗式の半導体圧力センサからなり、感圧部としてのダイヤフラムを備えてなるものである。検出素子３３の感圧部としてのダイヤフラムは、その感圧面が受圧室Ｓ２に面するように配置されている。

図１に示すように、ケーブル４０の内部には、信号線としての導線４１が挿通されている。導線４１は、たとえば導電性の芯線をポリエチレン樹脂製の被覆材にて覆った被覆付き電線にて構成される。当該導線４１は、検出素子３３から出力される電気信号あるいは当該電気信号を処理した後の電気信号を伝送するためのものである。なお、導線４１に代えて光ファイバ等を信号線として利用することとしてもよい。

本実施の形態における液体圧検出装置１Ａは、上述したように液位計に検出部として具備されてなるものである。そのため、当該液体圧検出装置１Ａは、液体に浸漬された状態で使用されることになる。その際、受圧室Ｓ２は、液体通流部Ｓ１を経由することで流入する液体によって充填されることになり、検出素子３３は、当該受圧室Ｓ２の圧力を検出することで液体圧を検出する。

なお、ハウジング１０から引き出されたケーブル４０の他端は、液体の外部に設置された液位計の本体部に接続されており、液体圧検出装置１Ａにて検出された液体圧に応じた所定の電気信号が、当該ケーブル４０に挿通された導線４１を介して液位計の本体部に伝送されることになる。液位計の本体部においては、当該伝送された所定の電気信号に基づいて液位（液面レベル）が計測される。

図３は、本実施の形態における液体圧検出装置の緩衝機構の構成を示す図であり、図３（Ａ）は、緩衝機構を受圧室側から見た平面図、図３（Ｂ）は、緩衝機構の分解斜視図である。次に、この図３および上述した図２を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ａの緩衝機構２０Ａの構成についてより詳細に説明する。

図２を参照して、液体通流部Ｓ１に配置された緩衝機構２０Ａは、上述したように絞り部２１と弁部２２とを含んでいる。絞り部２１は、ハウジング１０の底部１２に設けられた開口部１３側に位置しており、弁部２２は、絞り部２１よりも受圧室Ｓ２側に位置している。

絞り部２１は、単一のゴム製の部材からなる略円盤状の絞り部形成部材２３によって構成されており、弁部２２は、ゴム製の部材からなる略円盤状の第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層体にて構成されている。ここで、第１弾性板２４は、絞り部形成部材２３側に位置しており、第２弾性板２５は、第１弾性板２４よりも受圧室Ｓ２側に位置している。

上述したように、これら絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５は、固定用部材３１によってハウジング１０の底部１２側に向けてその周縁が押圧された状態で保持されている。

そのため、図２および図３に示すように、第１弾性板２４は、その中央に弾性的に撓み変形が可能に構成された第１変形領域２４ａを有しており、当該第１変形領域２４ａの周囲に第１被保持領域２４ｂを有している。ここで、当該第１被保持領域２４ｂは、上述した固定用部材３１および底部１２によって挟み込まれて保持された部分である。

一方、第２弾性板２５は、その中央に弾性的に撓み変形が可能に構成された第２変形領域２５ａを有しており、当該第２変形領域２５ａの周囲に第２被保持領域２５ｂを有している。ここで、当該第２被保持領域２５ｂは、上述した固定用部材３１および底部１２によって挟み込まれて保持された部分である。

絞り部形成部材２３の中央部には、開口部１３を介してハウジング１０の外部の空間に連通する平面視円形状の１つの第１連通孔２３ａと、当該第１連通孔２３ａに連通するとともに当該第１連通孔２３ａよりも開口面積が大きい平面視円形状の１つの第２連通孔２３ｂとが設けられている。ここで、第１連通孔２３ａは、絞り部形成部材２３の開口部１３側に位置する主表面から厚み方向に沿って延在しており、第２連通孔２３ｂは、絞り部形成部材２３の受圧室Ｓ２側に位置する主表面から厚み方向に沿って延在している。これにより、第１連通孔２３ａおよび第２連通孔２３ｂは、これらが互いに絞り部形成部材２３の内部において繋がっている。なお、第１連通孔２３ａおよび第２連通孔２３ｂは、これらの軸線が絞り部形成部材２３の軸線上に重なるように同軸上に設けられている。

第１弾性板２４の第１変形領域２４ａには、平面視円形状の２つの第１貫通孔２４ｃが設けられている。これら２つの第１貫通孔２４ｃは、第１弾性板２４の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って１８０°間隔で設けられており、その各々の開口径は、いずれも同一とされている。当該２つの第１貫通孔２４ｃの第１弾性板２４の軸線側に位置する部分の各々は、当該軸線方向に沿って見た場合に、上述した絞り部形成部材２３に設けられた第２連通孔２３ｂに面するように位置している。一方、当該２つの第１貫通孔２４ｃの第１弾性板２４の軸線側とは反対側に位置する部分の各々は、当該軸線方向に沿って見た場合に、絞り部形成部材２３によって覆われるように位置している。

第２弾性板２５の第２変形領域２５ａには、平面視円形状の２つの第２貫通孔２５ｃが設けられている。これら２つの第２貫通孔２５ｃは、第２弾性板２５の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って１８０°間隔で設けられており、その各々の開口径は、いずれも同一とされている。当該２つの第２貫通孔２５ｃは、当該軸線方向に沿って見た場合に、上述した第１弾性板２４によって覆われるように位置している。

ここで、２つの第１貫通孔２４ｃが配置された第１弾性板２４における上記仮想の同心円と、２つの第２貫通孔２５ｃが配置された第２弾性板２５における上記仮想の同心円とは、第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層方向に沿ってこれらを見た場合に、互いに重なるように配置されている。これにより、これら２つの第１貫通孔２４ｃおよび２つの第２貫通孔２５ｃは、第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層方向に沿って見た場合に、第１弾性板２４および第２弾性板２５の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って９０°間隔で交互に設けられることになる。なお、第１弾性板２４に設けられた第１貫通孔２４ｃの開口径と、第２弾性板２５に設けられた第２貫通孔２５ｃの開口径とは、同一とされることが好ましい。

以上により、第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層方向（すなわち、これら第１弾性板２４および第２弾性板２５の軸線方向）に沿って緩衝機構２０Ａを見た場合に、絞り部形成部材２３に設けられた第１連通孔２３ａおよび第１弾性板２４に設けられた第１貫通孔２４ｃは、これらが互いに重ならない位置に配置されることになり、また、第１弾性板２４に設けられた第１貫通孔２４ｃおよび第２弾性板２５に設けられた第２貫通孔２５ｃは、これらが互いに重ならない位置に配置されることになる。

図４ないし図６は、本実施の形態における液体圧検出装置の緩衝機構の機能を説明するための図である。ここで、図４は、検出すべき液体圧が漸増している場合の緩衝機構の動作を示す模式図であり、図５は、検出すべき液体圧が漸減している場合の緩衝機構の動作を示す模式図である。また、図６は、衝撃圧力が印加された場合の緩衝機構の動作を示す模式図である。次に、これら図４ないし図６を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ａの緩衝機構２０Ａの機能について詳細に説明する。

なお、検出すべき液体圧が漸増および漸減している場合とは、液体圧の変動が想定範囲内に収まっている場合を意味し、換言すれば、想定を超える急激でかつ大きな液体圧の変動が生じていない定常条件下にある場合のことを意味している。一方、衝撃圧力が印加された場合とは、想定を超える急激でかつ大きな液体圧の変動が生じた場合を意味し、仮に緩衝機構２０Ａを具備していない場合に検出素子３３に破損が生じ得る状況にある場合を意味している。

図４に示すように、検出すべき液体圧が漸増している場合においては、弁部２２を構成する第１弾性板２４および第２弾性板２５のいずれにも特段の大きな負荷がかかっていない状況にあるため、これら第１弾性板２４および第２弾性板２５には、いずれも大きな変形は生じない。この状態においては、液体圧の増加に伴い、ハウジング１０の外部に位置する液体の一部が、第１連通孔２３ａ、第２連通孔２３ｂ、第１貫通孔２４ｃおよび第２貫通孔２５ｃをこの順で経由して受圧室Ｓ２へと流入することになる。

このとき、上述したように、第１弾性板２４および第２弾性板２５のいずれにも大きな変形は生じていないため、第１弾性板２４と第２弾性板２５との間には、液体が通流するために十分な隙間が形成されることになり、第１貫通孔２４ｃに達した液体は、当該隙間を介して第２貫通孔２５ｃへと流入する。これにより、受圧室Ｓ２は、当該液体を通じて圧力が適切に伝播された状態となり、受圧室Ｓ２の圧力は、ハウジング１０の外部に位置する液体の圧力に等しくなる。

また、図５に示すように、検出すべき液体圧が漸減している場合においては、弁部２２を構成する第１弾性板２４および第２弾性板２５のいずれにも特段の大きな負荷がかかっていない状況にあるため、これら第１弾性板２４および第２弾性板２５には、いずれも大きな変形は生じない。この状態においては、液体圧の減少に伴い、受圧室Ｓ２の内部に位置する液体の一部が、第２貫通孔２５ｃ、第１貫通孔２４ｃ、第２連通孔２３ｂおよび第１連通孔２３ａをこの順で経由してハウジング１０の外部へと流出することになる。

このとき、上述したように、第１弾性板２４および第２弾性板２５のいずれにも大きな変形は生じていないため、第１弾性板２４と第２弾性板２５との間には、液体が通流するために十分な隙間が形成されることになり、第２貫通孔２５ｃに達した液体は、当該隙間を介して第１貫通孔２４ｃへと流入する。これにより、受圧室Ｓ２は、当該液体を通じて圧力が適切に伝播された状態となり、受圧室Ｓ２の圧力は、ハウジング１０の外部に位置する液体の圧力に等しくなる。

一方、図６に示すように、衝撃圧力が印加された場合においては、弁部２２を構成する第１弾性板２４および第２弾性板２５のいずれにも大きな変形が生じる。これは、ハウジング１０の外部に位置する液体から伝播した衝撃圧力が、絞り部形成部材２３に設けられた第１連通孔２３ａによって絞られた状態で第２連通孔２３ｂ内に進入し、そのまま第１弾性板２４の第１変形領域２４ａの第１貫通孔２４ｃが設けられていない中央部に大きな負荷をかけるためであり、これによって第１弾性板２４が第２弾性板２５に向けて押し付けられることで第２弾性板２５にも大きな負荷がかかるためである。

そのため、第１弾性板２４の第１変形領域２４ａおよび第２弾性板２５の第２変形領域２５ａは、当該衝撃圧力が印加されることによって受圧室Ｓ２側に向けて大きく撓み変形することになり、これら撓み変形した部分において第１弾性板２４と第２弾性板２５とが密着した状態となる。ここで、本実施の形態においては、絞り部形成部材２３に設けられた第１連通孔２３ａが第１弾性板２４の中央部に対向した位置に設けられているため、効率的に第１弾性板２４の第１変形領域２４ａを撓ませることができる。

これにより、第１貫通孔２４ｃと第２貫通孔２５ｃとの間に位置する部分の第１弾性板２４と第２弾性板２５との間の隙間が閉塞されることになり、第２貫通孔２５ｃに達した液体は、第２弾性板２５によって堰き止められることとなり、その衝撃圧力がそのまま受圧室Ｓ２に伝播されてしまうことが防止できる。すなわち、当該衝撃圧力は、その大部分が第１弾性板２４および第２弾性板２５の撓み変形によって吸収されることになり、当該衝撃圧力が受圧室Ｓ２に伝達されることが効果的に抑制できることになる。なお、当該衝撃圧力が消滅した後においては、第１弾性板２４および第２弾性板２５に生じていた撓み変形も消失することになり、上述した図４の状態に復帰することになる。

このように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ａにあっては、上述した如くの緩衝機構２０Ａを設けることにより、衝撃圧力が印加された場合においても当該衝撃圧力が緩衝機構２０Ａによって適切に緩衝されることになるため、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子３３の破損の発生が効果的に抑制できることになる。

また、本実施の形態における液体圧検出装置１Ａにあっては、上述した如くの緩衝機構２０Ａを設けることにより、オリフィスのみにて緩衝機構を構成した場合に比べ、開口部１３から検出素子３３に至るまでの部分の液体通流部Ｓ１および受圧室Ｓ２の容積を大幅に小さくする（特に当該経路の長さを大幅に短くする）ことができるため、液体圧検出装置を小型に構成することもできる。

したがって、本実施の形態の如くの構成を採用することにより、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができる。

さらには、本実施の形態の如くの構成を採用することにより、ハウジング１０に設けられる開口部１３や、緩衝機構２０Ａに設けられる第１連通孔２３ａ、第２連通孔２３ｂ、第１貫通孔２４ｃおよび第２貫通孔２５ｃの大きさを、オリフィスのみにて緩衝機構を構成する場合の当該オリフィスの大きさよりも十分に大きくすることができるため、異物がこれら孔に詰まることが抑制でき、そのメンテナンスがより容易化するメリットも得られる。

また、本実施の形態の如くの構成を採用することにより、比較的簡素な形状のゴム製の部材を積層することによって簡便に緩衝機構２０Ａを構成することができるため、製造コストが圧迫されるおそれもない。

加えて、本実施の形態の如くの構成を採用しつつ、絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５の厚みや大きさ、材質、これら絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５に設けられる第１連通孔２３ａ、第２連通孔２３ｂ、第１貫通孔２４ｃおよび第２貫通孔２５ｃの大きさや形状、形成位置、個数等を適宜変更することにより、得られる緩衝効果の程度を容易に調節することができる。したがって、これらを仕様に応じて適切に設定することにより、第１弾性板２４および第２弾性板２５の弾性係数以下の液体圧の変動に対しては、当該液体圧の受圧室Ｓ２への伝播を確実ならしめることができ、定常時における液体圧の検出が阻害されることもない。

以下においては、その具体的な例として、第１貫通孔２４ｃおよび第２貫通孔２５ｃの形成位置および個数を上述した本実施の形態における場合と異ならしめたものを変形例として例示する。

図７は、変形例に係る緩衝機構の構成を示す図であり、図７（Ａ）は、緩衝機構を受圧室側から見た平面図、図７（Ｂ）は、緩衝機構の分解斜視図である。

図７に示すように、緩衝機構２０Ａ１においては、第１弾性板２４の第１変形領域２４ａに平面視円形状の３つの第１貫通孔２４ｃが設けられており、第２弾性板２５の第２変形領域２５ａに平面視円形状の３つの第２貫通孔２５ｃが設けられている。これら３つの第１貫通孔２４ｃおよび３つの第２貫通孔２５ｃは、第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層方向に沿って見た場合に、第１弾性板２４および第２弾性板２５の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って６０°間隔で交互に設けられている。

このように構成した緩衝機構２０Ａ１においても、上述した本実施の形態において説明した効果と概ね同様の効果が得られる反面、その得られる緩衝効果の程度を上述した緩衝機構２０Ａと異ならしめることができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。以下、この図８を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｂについて説明する。

図８に示すように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｂは、上述した実施の形態１における液体圧検出装置１Ａにおいて示した緩衝機構２０Ａと異なる構成の緩衝機構２０Ｂを具備している点においてのみ、上述した実施の形態１における液体圧検出装置１Ａとその構成が相違している。具体的には、緩衝機構２０Ｂは、絞り部２１の構成において上述した緩衝機構２０Ａと相違しており、当該絞り部２１が、第１絞り部形成部材２３Ａと第２絞り部形成部材２３Ｂとの積層体によって構成されている。

第１絞り部形成部材２３Ａは、その中央部に第１連通孔２３ａが設けられた略円盤状のゴム製の部材からなり、ハウジング１０の底部１２に設けられた開口部１３側に位置している。第２絞り部形成部材２３Ｂは、その中央部に第２連通孔２３ｂが設けられた略円盤状のゴム製の部材からなり、第１絞り部形成部材２３Ａよりも受圧室Ｓ２側に位置している。なお、これら第１絞り部形成部材２３Ａおよび第２絞り部形成部材２３Ｂに設けられた第１連通孔２３ａおよび第２連通孔２３ｂの構成は、上述した緩衝機構２０Ａのそれらと同様である。

このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになり、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。以下、この図９を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｃについて説明する。

図９に示すように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｃは、上述した実施の形態２における液体圧検出装置１Ｂにおいて示した緩衝機構２０Ｂと異なる構成の緩衝機構２０Ｃを具備している点においてのみ、上述した実施の形態２における液体圧検出装置１Ｂとその構成が相違している。具体的には、緩衝機構２０Ｃは、絞り部２１の構成において上述した緩衝機構２０Ｂと相違しており、当該絞り部２１が、ハウジング１０の底部１２Ａと、上述した第２絞り部形成部材２３Ｂとの積層体によって構成されている。

ハウジング１０の底部１２Ａは、筒状部１１の軸方向端部から内側に向けて突設された円環板状の部位にて構成されており、これにより、底部１２Ａの中央部には、平面視円形状の第１連通孔２３ａが位置している。ここで、当該第１連通孔２３ａは、上述した実施の形態２においてハウジング１０の底部１２に形成されていた開口部１３よりも十分に細く形成されたものであり、当該ハウジング１０の底部１２Ａに設けられた第１連通孔２３ａが、上述した緩衝機構２０Ｂにおいて第１絞り部形成部材２３Ａに設けられていた第１連通孔２３ａと同等の機能を発揮することになる。

したがって、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになり、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができ、さらには、部品点数の削減とさらなる装置の小型化とが図られることになる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図である。以下、この図１０を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｄについて説明する。

図１０に示すように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｄは、上述した実施の形態１における液体圧検出装置１Ａにおいて示した緩衝機構２０Ａと異なる構成の緩衝機構２０Ｄを具備している点においてのみ、上述した実施の形態１における液体圧検出装置１Ａとその構成が相違している。具体的には、緩衝機構２０Ｄは、絞り部２１の構成において上述した緩衝機構２０Ａと相違しており、当該絞り部２１が、ハウジング１０の底部１２Ｂによって構成されている。

ハウジング１０の底部１２Ｂは、筒状部１１の軸方向端部から内側に向けて突設された円環板状の部位にて構成されており、これにより、底部１２Ｂの中央部には、ハウジング１０の外部の空間側に位置する平面視円形状の第１連通孔２３ａと、受圧室Ｓ２側に位置する平面視円形状の第２連通孔２３ｂとが位置している。ここで、ハウジング１０の底部１２Ｂに設けられた第１連通孔２３ａおよび第２連通孔２３ｂの構成は、上述した緩衝機構２０Ａにおいて絞り部形成部材２３に設けられていた第１連通孔２３ａおよび第２連通孔２３ｂの構成と同様である。この場合には、当該絞り部２１を構成するハウジング１０の底部１２Ｂに隣接して、弁部２２を構成する第１弾性板２４および第２弾性板２５からなる積層体が配置されることになる。

このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになり、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができ、さらには、部品点数の削減とさらなる装置の小型化とが図られることになる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における液体圧検出装置の一部破断側面図である。また、図１２は、本実施の形態における液体圧検出装置の受圧室近傍の模式断面図であり、図１１において示した領域ＸＩＩの拡大図である。さらに、図１３は、本実施の形態における液体圧検出装置の緩衝機構を受圧室側から見た平面図および分解斜視図である。以下、これら図１１ないし図１３を参照して、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｅについて説明する。

図１１および図１２に示すように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｅは、上述した実施の形態１における液体圧検出装置１Ａと比較した場合に、受圧室Ｓ２近傍に配置される構成部品の組付構造が異なっている点において主としてその構成が相違している。

より詳細には、液体圧検出装置１Ｅは、略円筒状のハウジング１０に加え、有底略円筒状のカバー部材１４を備えており、当該カバー部材１４がハウジング１０の軸方向端部を覆うようにビス１５を用いてハウジング１０に固定されることにより、その外殻が構成されている。ここで、カバー部材１４の所定位置には、ハウジング１０の内部空間を外部の空間に連通させるための開口部１３が設けられており、当該底部１２の内側縁部が底部１２を構成している。

一方、ハウジング１０の筒状部１１の内周面の所定位置には、段差部１１ａが設けられている。当該段差部１１ａ上には、たとえばフッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム等に代表されるゴム製の略円盤状の部材からなる弾性部材３４が配置されている。当該弾性部材３４には、液体通流部Ｓ１と受圧室Ｓ２とを連通されるための平面視円形状の接続孔３４ａが設けられている。

図１２に示すように、本実施の形態における液体圧検出装置１Ｅにおいては、当該弾性部材３４を境として、これよりも受圧室Ｓ２側に位置するハウジング１０の内部の空間に、固定用部材３１および素子マウント３２が配置されており、これよりも開口部１３側の空間が液体通流部Ｓ１に構成されて当該液体通流部Ｓ１内に緩衝機構２０Ｅが配置されている。なお、緩衝機構２０Ｅは、基本的に上述した実施の形態１において示した緩衝機構２０Ａと同様の構成を有しており、絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５の積層体にて構成されている。

当該構成においては、緩衝機構２０Ｅは、弾性部材３４と上述したカバー部材１４とによって挟み込まれることで固定されている。すなわち、緩衝機構２０Ｅを構成する絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５は、それらが互いに接触するように積層して配置されており、第２弾性板２５が弾性部材３４に当て留めされるとともに、絞り部形成部材２３がカバー部材１４によって弾性部材３４側に向けて押圧されることにより、これら絞り部形成部材２３、第１弾性板２４および第２弾性板２５がハウジング１０の内部において挟み込まれて保持された状態とされている。

ここで、図１２および図１３に示すように、弾性部材３４の第２弾性板２５に接触する部分は、平面形状を有するに構成されており、第２弾性板２５の弾性部材３４に接触する部分の外周縁は、弾性部材３４側に向かうにつれて内側に傾斜するテーパ状の傾斜面２５ｄにて構成されている。これは、弾性部材３４と第２弾性板２５との間で確実にシール性が得られるようにするためのものである。すなわち、当該部分にてシール性が確保できなかった場合には、緩衝機構２０Ｅとハウジング１０との間の隙間および緩衝機構２０Ｅと弾性部材３４との間の隙間を介して液体が通流できる状態となるため、衝撃圧力の緩衝機能が損なわれてしまうおそれがある。しかしながら、上述したように第２弾性板２５の上記外周縁をテーパ状の傾斜面２５ｄにて構成することにより、弾性部材３４の平面形状の主表面に第２弾性板２５の外周縁がフィットすることになるため、当該部分においてシール性を確保することが可能になる。

以上において説明した如くの構成を採用した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになり、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力に起因した検出素子の破損の発生が抑制できる小型の液体圧検出装置とすることができる。

上述した本発明の実施の形態１ないし５およびその変形例においては、本発明が適用された液体圧検出装置として、液位計に検出部として具備されてなる液体圧検出装置を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限定さえるものではなく、本発明は、液体圧自体を計測する液体圧検出装置や、液体の流量や流速を計測する計測装置の検出部として具備される液体圧検出装置等、各種の液体圧検出装置にその適用が可能である。

また、上述した本発明の実施の形態１ないし５およびその変形例において示した緩衝機構を構成する各種の部材の厚みや大きさ、材質等、および、当該緩衝機構に設けられる第１連通孔、第２連通孔、第１貫通孔および第２貫通孔の大きさや形状、形成位置、個数等は、いずれも例示に過ぎず、各種の変更を加えることが可能である。

また、上述した本発明の実施の形態１ないし５およびその変形例においては、検出素子としてピエゾ抵抗式の半導体圧力センサを用いた場合を例示したが、静電容量式の半導体圧力センサや機械式の歪みゲージおよびベローズ式圧力計等を検出素子として用いる場合においても、本発明が効果的に適用できる。

さらには、上述した本発明の実施の形態１ないし５およびその変形例において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨に照らして逸脱しない範囲において相互にその組み合わせが可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ〜１Ｅ 液体圧検出装置、１０ ハウジング、１１ 筒状部、１１ａ 段差部、１２，１２Ａ，１２Ｂ 底部、１３ 開口部、１４ カバー部材、１５ ビス、２０Ａ，２０Ａ１，２０Ｂ〜２０Ｅ 緩衝機構、２１ 絞り部、２２ 弁部、２３ 絞り部形成部材、２３Ａ 第１絞り部形成部材、２３Ｂ 第２絞り部形成部材、２３ａ 第１連通孔、２３ｂ 第２連通孔、２４ 第１弾性板、２４ａ 第１変形領域、２４ｂ 第１被保持領域、２４ｃ 第１貫通孔、２５ 第２弾性板、２５ａ 第２変形領域、２５ｂ 第２被保持領域、２５ｃ 第２貫通孔、３１ 固定用部材、３２ 素子マウント、３３ 検出素子、３４ 弾性部材、３４ａ 接続孔、４０ ケーブル、４１ 導線、Ｓ１ 液体通流部、Ｓ２ 受圧室。

Claims (5)

1. 外部の空間に連通することにより、液体が通流可能に構成された液体通流部と、
   前記液体通流部に連通し、前記液体通流部を経由することで流入する液体によって充填される受圧室と、
   前記受圧室の圧力を検出する検出素子と、
   前記液体通流部に設けられ、液体を通じて伝播され得る衝撃圧力を緩衝する緩衝機構とを備え、
   前記緩衝機構は、絞り部と、前記絞り部よりも前記受圧室側に位置する弁部とを含み、
   前記絞り部には、外部の空間に連通する第１連通孔と、前記第１連通孔に連通するとともに前記第１連通孔よりも開口面積が大きい第２連通孔とが設けられ、
   前記弁部は、前記絞り部側に位置する第１弾性板および前記受圧室側に位置する第２弾性板からなる積層体にて構成され、
   前記第１弾性板は、周囲が保持されることによって弾性的に撓み変形が可能に構成された第１変形領域を有し、
   前記第２弾性板は、周囲が保持されることによって弾性的に撓み変形が可能に構成された第２変形領域を有し、
   前記第１変形領域には、前記第２連通孔に連通する第１貫通孔が設けられ、
   前記第２変形領域には、前記受圧室に連通する第２貫通孔が設けられ、
   前記第１弾性板と前記第２弾性板との積層方向に沿って見た場合に、前記第１連通孔と前記第１貫通孔とが重なっておらず、かつ、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが重なっていない、液体圧検出装置。
2. 前記第１弾性板および前記第２弾性板が、いずれもゴム製である、請求項１に記載の液体圧検出装置。
3. 前記第１連通孔が、前記第１弾性板の中央部に対向した位置に設けられている、請求項１または２に記載の液体圧検出装置。
4. 前記第１弾性板および前記第２弾性板がいずれも円盤状の形状を有するとともに、前記第１弾性板および前記第２弾性板が同軸上に配置され、
   前記積層方向に沿って見た場合に、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔が、前記第１弾性板および前記第２弾性板の軸線を中心とした同心円上の位置に周方向に沿って９０°間隔で交互に設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の液体圧検出装置。
5. 前記緩衝機構から見て前記受圧室側に位置し、前記第２弾性板が当て留めされるとともに、前記第２弾性板との間でシール性を確保する弾性部材をさらに備え、
   前記弾性部材の前記第２弾性板に接触する部分が平面形状であり、
   前記第２弾性板の前記弾性部材に接触する部分の外周縁が、前記弾性部材側に向かうにつれて内側に傾斜する傾斜面にて構成されている、請求項１から４のいずれかに記載の液体圧検出装置。

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