(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた検知精度を発揮することのできる液圧計、液位計および警報システムを提供する。【解決手段】液位計は、液体が流入する内部空間Ｓ２を有する外装部８と、外装部８内に設けられ、内部空間Ｓ２に臨み、液体の液圧を検知する感圧面３２ａとを有し、外装部８は、内部空間Ｓ２に臨む内面であって、感圧面３２ａと対向する対向面５２１を有し、感圧面３２ａの法線方向から見た平面視にて、感圧面３２ａと対向面５２１とが重なる領域内に、感圧面３２ａと対向面５２１との離間距離が０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下である特定領域が含まれている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定液体が流入する内部空間を有する外装部と、
前記外装部内に配置され、前記内部空間に臨み、前記被測定液体の液圧を検知する感圧面と、を備え、
前記外装部の内面は、前記内部空間に臨み、前記感圧面と対向してかつ離間している対向面を有し、
前記感圧面の法線方向から見た平面視で、前記感圧面と前記対向面とが重なる領域内に、前記感圧面と前記対向面との離間距離が０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内である特定領域が含まれることを特徴とする液圧計。
【請求項２】
前記特定領域の前記離間距離が０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲内である請求項１に記載の液圧計。
【請求項３】
前記特定領域は、前記感圧面の法線方向から見た平面視で、前記感圧面と前記対向面とが重なる領域の面積の５０％以上である請求項１または２に記載の液圧計。
【請求項４】
前記対向面は、前記感圧面と平行な部分を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液圧計。
【請求項５】
前記対向面は、前記ダイアフラムの構成材料よりもヤング率の小さい材料で構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液圧計。
【請求項６】
前記対向面は、樹脂を含む材料で構成されている請求項５に記載の液圧計。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液圧計を備えることを特徴とする液位計。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液圧計を備えることを特徴とする警報システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧計、液位計および警報システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水位（液位）を検知する装置として、例えば、特許文献１の液位計が知られている。特許文献１の液位計は、内部空間および内部空間に液体を侵入させる侵入口を有する杭本体と、内部空間内に設けられた近接検出装置と、内部空間に侵入した液体の液面に浮く浮部材と、を有している。また、浮部材は、ＩＣタグを有し、近接検出装置は、高さ方向に並べられた複数のＩＣタグリーダーを有している。特許文献１の液位計は、内部空間内に侵入した液体の液面の高さに応じて、ＩＣタグリーダーが読み取ることのできるＩＣタグの数（組み合わせ）が変化するようになっており、この変化を追従することによって、液位を検知するように構成されている。しかしながら、特許文献１の液位計では、内部空間に侵入した液体の液面が揺らいで安定せず、液位を正確に検知することができないという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８７９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、優れた検知精度を発揮することのできる液圧計、液位計および警報システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の液圧計は、被測定液体が流入する内部空間を有する外装部と、
前記外装部内に配置され、前記内部空間に臨み、前記被測定液体の液圧を検知する感圧面と、を備え、
前記外装部の内面には、前記内部空間に臨み、前記感圧面と対向してかつ離間している対向面を有し、
前記感圧面の法線方向から見た平面視で、前記感圧面と前記対向面とが重なる領域内に、前記感圧面と前記対向面との離間距離が０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内である特定領域が含まれることを特徴とする。
これにより、感圧面と対向面との間に、空気を残さずに被測定液体を侵入させることができるとともに、感圧面と対向面との間に侵入した被測定液体の揺らぎ（振動）を抑えることができる。そのため、感圧面が被測定液体の液位に応じた圧力を正確に受圧することができる。その結果、優れた検知精度を発揮することのできる液圧計となる。
【０００６】
［適用例２］
本発明の液圧計では、前記特定領域の前記離間距離が０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
これにより、前記適用例１で述べた効果がより高まり、より優れた検知精度を発揮することのできる液圧計となる。
【０００７】
［適用例３］
本発明の液圧計では、前記特定領域は、前記感圧面の法線方向から見た平面視で、前記感圧面と前記対向面とが重なる領域の面積の５０％以上であるのが好ましい。
これにより、前記適用例１で述べた効果がより高まり、より優れた検知精度を発揮することのできる液圧計となる。
【０００８】
［適用例４］
本発明の液圧計では、前記対向面は、前記感圧面と平行な部分を有しているのが好ましい。
これにより、特定領域をより広く形成することができる。
［適用例５］
本発明の液圧計では、前記対向面は、前記ダイアフラムの構成材料よりもヤング率の小さい材料で構成されているのが好ましい。
これにより、例えば、感圧面と対向面との間に侵入した被測定液体が凍結した場合の体積膨張を対向面の変形によって吸収することができる。そのため、より故障の少ない液圧計となる。
【０００９】
［適用例６］
本発明の液圧計では、前記対向面は、樹脂を含む材料で構成されているのが好ましい。
これにより、対向面の構成が簡単となる。
［適用例７］
本発明の液位計は、本発明の液圧計を備えることを特徴とする。
これにより、優れた検知精度を発揮することのできる液位計を提供することができる。
［適用例８］
本発明の警報システムは、本発明の液圧計を備えることを特徴とする。
これにより、優れた検知精度を発揮することのできる警報システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる液位計の斜視図である。
【図２】図１に示す液位計が有する感圧部の斜視図である。
【図３】図２に示す感圧部が有する圧電振動素子の斜視図である。
【図４】図１に示す液位計が有するキャップの縦断面図である。
【図５】図１に示す液位計の使用状態を示す図である。
【図６】図１に示す液位計が有するキャップの横断面図（図４中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図７】図４に示すキャップの変形例を示す断面図である。
【図８】図４に示すキャップの変形例を示す断面図である。
【図９】図４に示すキャップの変形例を示す断面図である。
【図１０】図１に示す液位計の他の使用状態を示す図である。
【図１１】図１に示す液位計の他の使用状態を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる液位計の断面図である。
【図１３】本発明の警報システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の液圧計、液位計および警報システムに基づいて詳細に説明する。
１．液圧計
まず、本発明の液圧計について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる液位計の斜視図、図２は、図１に示す液位計が有する感圧部の斜視図、図３は、図２に示す感圧部が有する圧電振動素子の斜視図、図４は、図１に示す液位計が有するキャップの縦断面図、図５は、図１に示す液位計の使用状態を示す図、図６は、図１に示す液位計が有するキャップの横断面図（図４中のＡ−Ａ線断面図）、図７、図８および図９は、それぞれ、図４に示すキャップの変形例を示す断面図、図１０および図１１は、それぞれ、図１に示す液位計の他の使用状態を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に平行な方向を、それぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とも言う。また、図５、図１０および図１１では、紙面下側を鉛直方向下側とし、紙面上側を鉛直方向上側とする。
【００１２】
図１に示す液位計１は、ハウジング２と、ハウジング２内に配置された感圧部３および回路ユニット４と、ハウジング２に装着されたキャップ５と、回路ユニット４に接続されハウジング２から延出するケーブル６とを有している。このうち、ハウジング２とキャップ５によって液位計１の外装部８が構成され、この外装部８と感圧部３とによって液圧計（本発明の液圧計）１０が構成されている。
【００１３】
この液位計１は、例えば、海、河川、湖、ダム（ダム湖）、貯留池、農業用水、工業用水等の液体（被測定液体）Ｌ中に配置して使用され、感圧部３が受ける液圧に基づいてその液位を検知する装置である。なお、液位計１は、この他にも、液位を検知する手段として各種分野に広く用いることができ、例えば、タンカーのタンク内に配置すれば、バラスト水の液位を検知することができる。また、液位計１を用いることができる液体Ｌとしては、液状であれば特に限定されず、例えば、海水、淡水等の各種水、ホルムアルデヒド水溶液（ホルマリン）、ナトリウム水溶液等の各種化学薬品等が挙げられる。また、液体Ｌの粘度としても特に限定されない。
【００１４】
以下、液位計１を構成する各部について順に説明する。
（ハウジング）
図１に示すように、ハウジング２は、有底筒状をなし、その内側に感圧部３および回路ユニット４を収納、配置するための収納空間Ｓ１を有している。また、ハウジング２の底部には、収納空間Ｓ１の内外を連通し、ケーブル６を挿通するための貫通孔２１が形成されている。ケーブル６と貫通孔２１の間には封止部材２２が設けられており、この封止部材２２によって貫通孔２１から収納空間Ｓ１内への液体Ｌの侵入が防止されている。また、収納空間Ｓ１の開口部には感圧部３が設けられており、この感圧部３によって収納空間Ｓ１の開口が液密的に封止されている。このように、液位計１では、収納空間Ｓ１が液密空間（気密空間）となっている。なお、収納空間Ｓ１は、例えば、減圧状態（真空状態）であってもよいし、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを充填させたガス充填状態であってもよい。このように、減圧状態やガス充填状態とすることによって、感圧部３の駆動がより安定する。
【００１５】
このようなハウジング２の構成材料としては、検知対象となる液体Ｌの種類によっても異なるが、液体Ｌへの耐腐食性を有していれば特に限定されない。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の各種樹脂材料、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の各種金属材料（ステンレス鋼、インコネル、ジェラルミン等の各種合金を含む）、アルミナ、チタニア、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の各種セラミックス等が挙げられる。
【００１６】
なお、ハウジング２の長さや径としては、特に限定されず、感圧部３の大きさ等によっても異なるが、例えば、長さとしては、５ｃｍ以上、１０ｃｍ以下程度であるのが好ましく、径としては、２ｃｍ以上、５ｃｍ以下程度であるのがより好ましい。この程度のサイズとすることによって、液位計１の小型化を図ることができる。また、例えば、細い管の中にも挿入可能な利便性の高い液位計１となる。
【００１７】
（感圧部）
図２に示すように、感圧部３は、保持部材３１と、ダイアフラム（受圧部）３２と、固定部材３３と、圧電振動素子（感圧素子）３４と、支持体３５とを有している。感圧部３をダイアフラム３２および圧電振動素子３４を用いた構成とすることにより、その構成が簡単となるとともに、優れた検知精度を発揮することができる。
【００１８】
−保持部材−
保持部材３１は、板状の基部３１１と、基部３１１の上面の縁部を除く中央部から突出形成された突出部３１２と、基部３１１および突出部３１２の中央部を貫通する貫通孔３１３と、基部３１１の下面の縁部に立設された環状の側壁部３１４と、側壁部３１４の下面に立設された円環状の凸条３１５とを有している。このような保持部材３１は、その外周面がハウジング２の開口部の内周面と液密的に接合されている。接合方法としては、液密的に接合することができれば、特に限定されず、例えば、溶接や、ろう材、接着剤等を用いた方法が挙げられる。
【００１９】
突出部３１２の上面には、有底の溝３１２ａが形成されており、溝３１２ａは、貫通孔３１３と重なるように設けられている。この溝３１２ａの側面は、Ｚ軸に平行な面（ＸＺ平面）で構成されており、後述するように、支持体３５を固定するための固定部として機能する。
また、凸条３１５は、その内周面が側壁部３１４の内周面と連続するように形成されている。また、凸条３１５は、後述するように、ダイアフラム３２と溶接により接合される部分であるため、薄肉に形成して溶接に必要な熱量を抑えている。なお、凸条３１５の幅（肉厚）および高さは、ダイアフラム３２のサイズによって異なるが、例えば、幅としては、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下程度であるのが好ましく、高さとしては、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。このような幅および高さとすることにより、凸条３１５とダイアフラム３２の溶接に必要な熱量を十分に抑えることができる。溶接時の熱量が大きくなると残留応力が大きくなる傾向を示すため、前述のように溶接時の熱量を抑えることによって、感圧部３の残留応力を抑え、感圧部３の感圧精度の低下を抑制することができる。
【００２０】
このような保持部材３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、耐腐食性に優れた材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、アルミナ、チタニア、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の各種セラミックスが挙げられる。また、保持部材３１の構成材料としては、例えば、ダイアフラム３２の構成材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料を用いるのが好ましい。さらには、支持体３５の後述する梁部材３５３の構成材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料を用いるのが好ましい。これにより、各部の熱膨張の差を小さくし、ダイアフラム３２の熱歪みを防止または抑制することができる。
【００２１】
−ダイアフラム−
図１および図２に示すように、ダイアフラム３２は、ハウジング２の外部に臨む（露出する）ように設けられている。このようなダイアフラム３２は、外部からの圧力を受けることによりＺ軸方向に変位する変位部（受圧部）３２１と、変位部３２１の縁部から下側へ突出する外周部３２２とを有している。変位部３２１は、保持部材３１の基部３１１とＺ軸方向に離間して配置されている。また、変位部３２１は、平板状の中央部がＺ軸方向（厚さ方向）に変位し得るように、外周部が波打った形状で構成され、撓み変形可能となっている。
【００２２】
一方の外周部３２２は、保持部材３１の凸条３１５と溶接により接合される部位である。このような外周部３２２を設けることによって、ダイアフラム３２の剛性を高めることができ、ダイアフラム３２の不本意な変形を防止または抑制することができる。また、ダイアフラム３２と保持部材３１との接合面積を十分に確保することができる。特に、外周部３２２は、薄肉に形成されているのが好ましく、これにより、比較的少ない熱量でダイアフラム３２と保持部材３１とを溶接により接合することができる。また、外周部３２２は、その外周の周方向全域にて凸条３１５と液密的に接合されている。これにより、ダイアフラム３２と保持部材３１の隙間および貫通孔３１３を介して液体が収納空間Ｓ１内に侵入するのを防止している。
【００２３】
ダイアフラム３２（変位部３２１および外周部３２２）の厚みとしては、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、変位部３２１が十分に変位し易くなるとともに、保持部材３１との接合強度も十分に確保することができる。さらには、製造容易性の観点から、変位部３２１および外周部３２２の厚さが互いに等しいのが好ましい。なお、ダイアフラム３２の厚みが上記下限値未満であると、例えば、ダイアフラム３２のサイズ、材質等によっては、ダイアフラム３２の機械的強度や保持部材３１との接合強度が低下する場合がある。反対に、ダイアフラム３２の厚みが上記上限値を超えると、ダイアフラム３２のサイズ、材質等によっては、ダイアフラム３２が変形し難くなって受圧感度が低下したり、保持部材３１とダイアフラム３２との溶接時の熱量が大きくなり、ダイアフラムに生じる残留応力が大きくなったりするおそれがある。
【００２４】
このようなダイアフラム３２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、耐腐食性に優れた材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、アルミナ、チタニア、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の各種セラミックス、水晶、Ｓｉ（シリコン）等の単結晶体が挙げられる。なお、耐腐食性に乏しい材料であっても、その表面に、各種めっき処理を施して耐腐食性を付与することによって、ダイアフラム３２の構成材料として用いることもできる。ダイアフラム３２を上記金属材料で構成する場合には、金属板をプレス加工することによって簡単にダイアフラム３２を得ることができる。また、ダイアフラム３２を上記単結晶体で構成する場合には、単結晶体をエッチング（ウエットエッチング、ドライエッチング）することによって簡単にダイアフラム３２を得ることができる。
【００２５】
−固定部材−
固定部材３３は、ダイアフラム３２の変位部３２１の中央部に接合（固着）されている。そのため、固定部材３３は、変位部３２１の変位ととともにＺ軸方向に変位する。また、固定部材３３は、保持部材３１の貫通孔３１３内に挿通した状態で配置されている。また、固定部材３３は、Ｚ軸に平行な固定面（ＸＺ平面）３３１を有しており、この固定面３３１に圧電振動素子３４の下端部が接合されている。
このような固定部材３３の構成材料としては、特に限定されないが、熱歪みの観点から、例えば、ダイアフラム３２の構成材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料を用いるのが好ましい。
【００２６】
−支持体−
支持体３５は、Ｚ軸方向に延在する一対の柱部材３５１、３５２と、梁部材３５３とを有している。柱部材３５１、３５２は、それぞれ、Ｚ軸方向に延在する長板状をなしており、その下端部が溝３１２ａの側面（ＸＺ平面）に接合されている。また、柱部材３５１、３５２は、貫通孔３１３を介して互いにＸ軸方向の反対側に配置されている。また、柱部材３５１、３５２は、ＸＹ平面視（変位部３２１の変位方向から見た平面視）にて、変位部３２１の内側に位置している。一方、梁部材３５３は、Ｘ軸方向に延在する長板状をなしており、柱部材３５１、３５２の上端部同士を接続している。言い換えると、梁部材３５３は、その一端が柱部材３５１の上端部と接合され、他端部が柱部材３５２の上端部と接合されている。なお、柱部材３５１、３５２の溝３１２ａの側面との接合部同士の離間距離Ｌ１と、梁部材３５３との接合部同士の離間距離Ｌ２はほぼ等しい。また、梁部材３５３の一方の主面（ＸＺ面）３５３ａは、固定部材３３の固定面３３１とＺ軸方向に離間し且つ同一面内に位置しており、その中央部に圧電振動素子３４の上端部が接合されている。
【００２７】
前述のように、ＸＹ平面視にて、柱部材３５１、３５２を変位部３２１の内側に位置させることによって、柱部材３５１、３５２の過度な外側への飛び出しを抑制することができ、感圧部３の小型化を図ることができる。また、柱部材３５１、３５２の離間距離が短くなる分、梁部材３５３の長さを短くすることができる。そのため、梁部材３５３の剛性が高まり、梁部材３５３のＺ軸方向への撓みを抑制することができる。その結果、変位部３２１の変位によって圧電振動素子３４に加わるテンションが梁部材３５３の撓みでキャンセルされてしまうのを効果的に防止でき、優れた受圧感度を発揮することのできる感圧部３となる。
【００２８】
なお、柱部材３５１、３５２の長さとしては、特に限定されないが、その熱膨張量が圧電振動素子３４の熱膨張量と等しくなる長さとされているのが好ましい。これにより、圧電振動素子３４の熱歪みを効果的に防止または抑制することができ、優れた感圧精度を有する感圧部３となる。
柱部材３５１、３５２の構成材料としては、特に限定されないが、圧電振動素子３４の後述する圧電基板３４１を構成する材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料であるのが好ましく、圧電基板３４１の構成材料と同じ材料であるのがより好ましい。このように、柱部材３５１、３５２の材料として、圧電基板３４１を構成する材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料を用いる場合には、柱部材３５１、３５２を圧電振動素子３４と同じ長さとすることにより、比較的簡単に、前述したように、柱部材３５１、３５２と圧電振動素子３４の熱膨張量を等しくすることができる。
【００２９】
一方、梁部材３５３の構成材料としては、特に限定されないが、前述した保持部材３１またはダイアフラム３２の構成材料と同一または近似した熱膨張係数を有する材料であるのが好ましい。前述したように、離間距離Ｌ１、Ｌ２が等しく設定されているため、梁部材３５３を上記のような材料で構成することによって、梁部材３５３、保持部材３１またはダイアフラム３２の熱歪みが抑制され、その結果、これら部材を介した圧電振動素子３４の熱歪みを効果的に防止または抑制することができる。
【００３０】
−圧電振動素子−
図２および図３に示すように、圧電振動素子３４は、圧電基板３４１と、圧電基板３４１に形成された一対の励振電極３４６、３４７とを有している。
圧電基板３４１は、Ｚ軸方向に離間して配置された一対の基部３４２、３４３と、基部３４２、３４３の間に設けられ、これらを連結する一対の振動腕３４４、３４５とを有している。基部３４２、３４３のうち、上側に位置する基部３４２は、前述したように梁部材３５３の主面３５３ａに接合されており、下側に位置する基部３４３は、前述したように固定部材３３の固定面３３１に接合されている。また、振動腕３４４、３４５は、それぞれ、Ｚ軸方向に延在する棒状をなしており、これらの上端がそれぞれ基部３４２に接続され、下端がそれぞれ基部３４３に接続されている。また、振動腕３４４、３４５は、Ｘ軸方向に並んで設けられている。
【００３１】
このような圧電基板３４１の構成材料としては、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の各種圧電材料を用いることができる。これらの中でも、圧電基板３４１の構成材料としては、水晶を用いることが好ましい。圧電基板３４１を水晶で構成することによって、他の材料で構成した場合と比較して、温度特性に優れた圧電振動素子３４となる。
【００３２】
図３に示すように、励振電極３４６は、振動腕３４４、３４５上に形成された複数の電極片３４６ａと、基部３４２上に形成され、各電極片３４６ａと電気的に接続されている端子電極３４６ｂとを有している。同様に、励振電極３４７は、振動腕３４４、３４５上に形成された複数の電極片３４７ａと、基部３４２上に形成され、各電極片３４７ａと電気的に接続されている端子電極３４７ｂとを有している。
【００３３】
電極片３４６ａ、３４７ａは、振動腕３４４、３４５の長手方向および周方向のそれぞれの方向について交互に位置するように形成されており、かつ、振動腕３４４と振動腕３４５とで配置が逆となるように形成されている。また、電極片３４６ａ、３４７ａは、振動腕３４４、３４５の長手方向に沿って交互に計３つ形成されている。言い換えれば、振動腕３４４、３４５は、それぞれ、長手方向に並ぶ３つの振動領域を有しており、振動領域度毎に、電極片３４６ａ、３４７ａが形成されている。このように、振動腕３４４、３４５に、３つの振動領域を形成することにより、より効率的に振動腕３４４、３４５を振動させることができる。そのため、優れた受圧感度を発揮することのできる感圧部３となる。
【００３４】
このような励振電極３４６、３４７の構成としては、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）等からなる下地層と、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等からなる電極層とが積層した積層構造とするのが好ましい。このような構成によれば、圧電基板３４１との密着性に優れ、かつ、導電性に優れた励振電極３４６、３４７を形成することができる。
【００３５】
以上、圧電振動素子３４の構成について説明した。このような圧電振動素子３４では、励振電極３４６、３４７間に交番電圧を印加すると、振動腕３４４、３４５が接近、離間を繰り返すように、固有の共振周波数にて面内振動（ＸＺ平面内振動）する。ここで、前述のように、基部３４３は、ダイアフラム３２の変位部３２１と共にＺ軸方向に変位する固定部材３３に固定されている。そのため、変位部３２１がＺ軸方向に変位すると、振動腕３４４、３４５に圧縮応力または引張応力が加わって、加わった応力に応じて振動腕３４４、３４５の共振周波数が変化する。具体的には、変位部３２１が＋Ｚ軸方向に変位すれば、振動腕３４４、３４５に圧縮応力が加わり、振動腕３４４、３４５の共振周波数が小さくなり、反対に、変位部３２１が−Ｚ軸方向に変化すれば、振動腕３４４、３４５に引張応力（伸長応力）が加わり、振動腕３４４、３４５の共振周波数が大きくなる。そのため、振動腕３４４、３４５の共振周波数の変化に基づくことにより、ダイアフラム３２が受けた圧力（液圧）を検出することができる。特に、本実施形態では、圧電振動素子３４として双音叉振動素子を用いているが、この双音叉振動素子は、ＡＴカット振動素子等の厚み滑り振動素子と比較して、引張、圧縮応力に対する共振周波数の変化量が大きく、さらには、共振周波数の可変幅が大きい。そのため、他の構成の圧電振動素子を用いる場合と比較して分解能力に優れた感圧部３となる。
【００３６】
なお、本実施形態では圧電振動素子が２本の振動腕を有しているが、振動腕の数は、特に限定されず、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。また、本実施形態の圧電振動素子は、双音叉振動素子であるが、その構成としては、受けた応力に応じて共振周波数が変化するものであれば特に限定されない。例えば、双音叉振動素子に替えて、ＡＴカット振動素子、ＢＴカット振動素子等の厚み滑り型の振動素子や、ＳＡＷ（表面弾性波）共振子などを用いてもよい。特に、ＡＴカット振動素子は、その周波数特性が３次曲線となるため、周波数特性が２次曲線である双音叉型振動素子よりも温度特性に優れた圧電振動素子となる。また、ＳＡＷ共振子を用いる場合には、圧電基板の一方の主面にのみＩＤＴ（櫛歯電極）や反射器を形成すればよいため、双音叉振動素子、厚み滑り振動素子等と比較して圧電振動素子の製造コスト化を低減することができる。
【００３７】
（回路基板）
図１に示すように、回路ユニット４は、回路基板４１と、回路基板４１に配置されたＩＣチップ４２とを有している。また、回路基板４１は、図示しない接着剤等を介してハウジング２の内周面に固定されている。また、回路基板４１は、金属ワイヤー４３、４４によって、圧電振動素子３４の端子電極３４６ｂ、３４７ｂと電気的に接続されている。このような回路ユニット４は、励振電極３４６、３４７間に交番電圧を印加して圧電振動素子３４を励振させる機能と、圧電振動素子３４からの出力（共振周波数）に基づいてダイアフラム３２が受ける液圧を検出する機能とを有している。
【００３８】
（ケーブル）
ケーブル６は、貫通孔２１を介して、ハウジング２の内側から外側へ引き出されている。このようなケーブル６の一端（ハウジング２の内側に位置する端）は、回路ユニット４に電気的に接続されている。また、ケーブル６の他端には、図示しないが、例えば、コネクターが設けられている。そして、このコネクターを図示しない外部機器（例えばコンピューター）に接続することにより、外部機器にて、液位計１の検知結果を取得することができる。
【００３９】
（キャップ）
図４に示すように、キャップ５は、ハウジング２から露出しているダイアフラム３２を覆うように、ハウジング２に装着されている。また、キャップ５は、有底筒状をなしており、底部５２と、底部５２の縁部から立設する枠状（環状）の側壁部５３とを有している。このようなキャップ５は、例えば、螺合や嵌合と言った方法によって着脱自在に装着されていてもよいし、圧入、固着等と言った方法によって着脱不可に装着されていてもよい。
【００４０】
キャップ５がハウジング２に装着されている状態にて、キャップ５の内面とダイアフラム３２との間やキャップ５の内面とハウジングの下端部側面との間には、液体Ｌが侵入する内部空間Ｓ２が形成されている。言い換えれば、外装部８は、液体Ｌが侵入する内部空間Ｓ２を有しており、この内部空間Ｓ２に露出する（臨む）ようにダイアフラム３２が設けられている。
また、キャップ５には、内部空間Ｓ２の内外を連通する複数の孔５１が形成されている。これら複数の孔５１には、内部空間Ｓ２内に液体Ｌを導入するための導入孔と内部空間Ｓ２から空気や液体Ｌを排出するための排出孔とが、それぞれ、少なくとも１つ含まれている。
【００４１】
複数の孔５１は、ダイアフラム３２の感圧面（変位部３２１の液体Ｌと接する面）３２ａを含む平面Ｆよりも下側（一方側）に位置する複数の第１の孔５１１と、平面Ｆよりも上側（他方側）に位置する複数の第２の孔５１２とを含んでいる。言い換えると、キャップ５には、Ｚ軸（ダイアフラム３２の厚さ方向）に直交する方向（例えば図４のようなＹ軸方向）から見た平面視にて、平面Ｆを挟んだ両側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が形成されている。ここで、平面Ｆとは、感圧面３２ａの上端と交わるＸＹ平面（ダイアフラム３２と平行な面）のことを言う。また、各孔５１の位置は、内部空間Ｓ２側の開口の下端（図４中最も下側に位置する部分）を基準としている。
このように、平面Ｆを挟んだ両側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が位置することにより、内部空間Ｓ２内の空気、特に感圧面３２ａまわりの空気を効果的に排出することができる。そのため、液圧を精度よく検知することができる。この効果について、以下に具体的に説明する。
【００４２】
図５に液位計１の使用状態の一例を示す。なお、図５では、紙面下側が鉛直方向下側であり、紙面上側が鉛直方向上側である。このように、液位計１は、キャップ５を鉛直方向下側に向けて液体Ｌ中に配置して使用する。この状態では、複数の孔５１のうち、平面Ｆよりも鉛直方向下側に位置する複数の第１の孔５１１が液体Ｌを内部空間Ｓ２に導入する導入孔として機能し、平面Ｆよりも鉛直方向上側に位置する複数の第２の孔５１２が内部空間Ｓ２の空気を排出する排出孔として機能する。すなわち、液位計１を液体Ｌ中に投入すると、複数の第１の孔５１１から液体Ｌが内部空間Ｓ２内に導入されるとともに、複数の第２の孔５１２から空気が排出され、その結果、内部空間Ｓ２が実質的に液体Ｌで満たされた状態となる。この状態にて、圧電振動素子３４の共振周波数を検出することにより、液体Ｌの液位を正確に検知することができる。
【００４３】
図６に示すように、キャップの側壁部５３には、４つの第２の孔５１２が形成されている。また、４つの第２の孔５１２は、側壁部５３の周方向に沿って等間隔に離間して形成されている。このことから、キャップ５では、平面Ｆと平行な方向（ＸＹ平面の面内方向）において、感圧面３２ａの両側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が形成されていると言える。このように、第２の孔５１２をキャップ５の周方向に沿って複数形成することによって、内部空間Ｓ２内の空気を効率的に排出することができる。また、後述するように、液位計１の姿勢に影響を受けずに、どのような姿勢でも、優れた検知特性を発揮することができる。なお、第２の孔５１２の数は、４つに限定されず、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
【００４４】
各第２の孔５１２の径（最大幅）としては、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ以上、５ｍｍ以下程度であるのが好ましく、４ｍｍ程度であるのがより好ましい。このようなサイズとすることによって、第２の孔５１２を介して内部空間Ｓ２から空気を円滑に排除することができる。また、第２の孔５１２の数によっても異なるが、例えば、第２の孔５１２の数が第１の孔５１１と同じまたは同程度（例えば±２本程度）の場合には、各第２の孔５１２の径は、第１の孔５１１の径よりも大きいことが好ましい。これにより、内部空間Ｓ２への液体Ｌの導入能力（単位時間当たりの最大導入量）よりも、内部空間Ｓ２からの空気の排出能力（単位時間当たりの最大排出量）を高くすることができる。そのため、より円滑に、内部空間Ｓ２内へ液体Ｌを導入することができる。
【００４５】
キャップ５の底部５２には、４つの第１の孔５１１が形成されている。また、４つの第１の孔５１１は、底部５２の周方向に沿って等間隔に離間して形成されている。このように、複数の第１の孔５１１を形成することによって、円滑に、第１の孔５１１を介して内部空間Ｓ２に液体Ｌを導入することができる。また、内部空間Ｓ２への液体Ｌの導入の円滑さを確保しつつ、各第１の孔５１１の径を小さくすることができるため、内部空間Ｓ２への砂利等の異物の侵入を効果的に防止または抑制することができる。なお、第１の孔５１１の数としては、４つに限定されず、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
【００４６】
各第１の孔５１１の径（最大幅）としては、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下程度であるのが好ましく、２ｍｍ程度であるのがより好ましい。このようなサイズとすることによって、内部空間Ｓ２への異物の侵入を抑制しつつ、内部空間Ｓ２へ円滑に液体Ｌを導入することができる。
また、各第１の孔５１１の内部空間Ｓ２側の開口５１１ａは、感圧面３２ａの平面視にて、ダイアフラム３２の感圧面３２ａの中央部（変位部３２１の固定部材３３と接合されている部分）を避けて設けられている。本実施形態の各開口５１１ａは、それぞれ、外周部３２２と凸条３１５の溶接部と対向して設けられている。各開口５１１ａをこのような配置とすることによって、各開口５１１ａと感圧面３２ａの中央部とをなるべく離間させることができる。そのため、第１の孔５１１を介して内部空間Ｓ２に導入された液体Ｌがその勢いのままで感圧面３２ａの中央部にぶつかるのを防止することができる。これにより、感圧面３２ａの中央部に液圧（液位に基づいた液圧）以外の外力（以下、「動圧」とも言う）が加わってしまうことを抑制することができる。そのため、圧電振動素子３４から安定かつ正確な出力が得られ、液位をより精度よく検知することができる液位計１となる。
【００４７】
また、各第１の孔５１１は、その途中に屈曲部（曲がり部）５１１ｃを有している。このように、第１の孔５１１を途中で屈曲させることによって、第１の孔５１１を介して内部空間Ｓ２に導入される液体Ｌの流速を抑えることができる。そのため、動圧が感圧面３２ａに加わってしまうことを効果的に抑制することができる。したがって、圧電振動素子３４から安定かつ正確な出力が得られ、液位をより精度よく検知することができる液位計１となる。
【００４８】
なお、屈曲部５１１ｃの屈曲角度、すなわち、屈曲部５１１ｃの一方側と他方側の軸同士がなす角としては、特に限定されないが、８０°以上、１００°以下程度であるのが好ましく、９０°程度であるのがより好ましい。このような角度とすることによって、上記効果をより効果的に発揮することができる。なお、角度が上記下限値未満であると、第１の孔５１１の径が大きい場合などには、液体Ｌの流速を十分に低下させることができないおそれがある。反対に、角度が上記上限値を超えると、角度が上記下限値未満であると、第１の孔５１１の径が小さい場合などには、屈曲部５１１ｃの液体Ｌの通過が過度に阻害され、内部空間Ｓ２に液体Ｌを円滑に導入することができなくなるおそれがある。
【００４９】
また、各第１の孔５１１のキャップ５の外側の開口５１１ｂは、感圧面３２ａとその法線方向にて重なる領域を避けた位置に配置されている。言い換えると、感圧面３２ａの平面視にて、各開口５１１ｂは、感圧面３２ａの外側に位置している。また、各開口５１１ｂは、キャップ５の底部５２と側壁部５３の境界部である丸みを帯びた部分に位置している。また、各第１の孔５１１の開口５１１ｂ側の端部は、液位計１の中心軸（Ｚ軸）に対してほぼ直交する方向に軸５１１’を有している。各第１の孔５１１を、このような構成とすることにより、例えば、図５に示す使用状態の場合にて、海底、川底等の地底から湧き出る気体（空気、その他のガス）や温水が第１の孔５１１を介して内部空間Ｓ２に導入され難くなる。そのため、外部から内部空間への気体の侵入や、温水が侵入することによる内部空間Ｓ２内の液体Ｌの急峻な温度変化を効果的に防止できる。また、内部空間Ｓ２への砂利等の異物の侵入を効果的に防止または抑制することができる。その結果、圧電振動素子３４から安定かつ正確な出力が得られ、液位をより精度よく検知することができる液位計１となる。
【００５０】
なお、前述したように、本実施形態では、軸５１１’とＺ軸とがなす角がほぼ９０°であるが、当該角度が８０°以上、１００°以下程度であれば、本実施形態と同等の効果を発揮することができる。また、各開口５１１ｂは、底部５２と側壁部５３の境界ではなく、側壁部５３に位置していてもよい。また、例えば、底部５２が半球形状、円錐形状、円錐台形状等のドーム型をなしている場合等には、各開口５１１ｂは、底部５２に位置していてもよい。
【００５１】
また、キャップ５の内面は、ダイアフラム３２（感圧面３２ａ）と対向してかつ離間する対向面５２１を有している。対向面５２１は、底部５２の内面であるとも言える。この対向面５２１は、感圧面３２ａとほぼ平行な平坦面で構成されている。水位計１は、感圧面３２ａの平面視（ＸＹ平面視）にて、感圧面３２ａと対向面５２１とが重なる領域Ｓ２１内に、対向面５２１と感圧面３２ａとの離間距離（Ｚ軸方向の距離）Ｄが０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下である特定領域（以下、単に「特定領域」と言う）が含まれるように構成されている。なお、領域Ｓ２１内であって、第１の孔５１１の開口５１１ａと感圧面３２とが対向している領域では、離間距離Ｄは、感圧面３２ａと開口５１１ａとの離間距離のことを言う。
【００５２】
このような構成とすることにより、領域Ｓ２１に液体Ｌを円滑に侵入させることができるとともに、もともと領域Ｓ２１に存在していた空気を確実に排出することができる。また、領域Ｓ２１（内部空間Ｓ２）が液体Ｌで満たされた後は、圧電振動素子３４の駆動により生じるダイアフラム３２の微小振動に起因した液体Ｌの揺らぎ（例えば、振動や対流の発生）を抑えることができる。そのため、感圧面３２ａに動圧が加わってしまうことを効果的に抑制することができる。したがって、圧電振動素子３４から安定かつ正確な出力が得られ、液体Ｌの液位をより精度よく検知することができる液位計１となる。さらには、領域Ｓ２１の容量を小さく抑えることができるため、仮に、内部空間Ｓ２内の液体Ｌが凍結したとしても、その体積膨張を小さく抑えることができる。すなわち、液体Ｌの凍結時にダイアフラム３２に加わる応力を小さく抑えることができる。そのため、液体Ｌの凍結時のダイアフラム３２の破損等を効果的に抑制することができる。
【００５３】
これに対して、領域Ｓ２１内に、離間距離Ｄが０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下である特定領域が含まれていないと、次のような問題が生じる。例えば、領域Ｓ２１の各部における離間距離Ｄが０．５ｍｍ未満であると、液体Ｌの表面張力によって領域Ｓ２１に液体Ｌが侵入し難くなり、圧電振動素子３４から正確な出力が得られない。反対に、例えば、領域Ｓ２１の各部における離間距離Ｄが５．０ｍｍを超えると、ダイアフラム３２前記微小振動に起因した液体Ｌの揺らぎが大きく発生し、圧電振動素子３４から安定した出力が得られない。さらには、内部空間Ｓ２内の液体Ｌが凍結したときの体積膨張が大きくなってしまい、液体Ｌの凍結に起因したダイアフラム３２の破損が生じるおそれが高くなる。
【００５４】
ここで、ダイアフラム３２のサイズや構成材料としては、特に限定されないが、その直径としては、例えば、０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、１．０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。また、変位部３２１の厚さとしては、例えば、１５０μｍ以上、４００μｍ程度であるのが好ましく、２００μｍ以上、３００μｍ以下程度であるのがより好ましい。また、ダイアフラム３２の構成材料のヤング率としては、例えば、１００ＧＰａ以上、３００ＧＰａ以下程度であるのが好ましく、１５０ＧＰａ以上、２５０ＧＰａ以下であるのがより好ましい。この程度のヤング率を有する材料としては、例えば、ステンレス鋼のＳＵＳ３１６Ｌが挙げられる。ダイアフラム３２をこのような構成とすることによって、上述した機能をより効果的に発揮することができる。
前述したように、特定領域における離間距離Ｄは、０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下であれば特に限定されないが、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。このような離間距離Ｄとすることによって、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００５５】
また、特定領域は、Ｚ軸方向から見た平面視で、領域Ｓ２１の５０％以上を占めているのが好ましく、７０％以上を占めているのがより好ましく、９０％以上を占めているのがさらに好ましい。このように、特定領域の占有率を高くすることによって、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
また、領域Ｓ２１の容量（体積）としては、特に限定されないが、０．１８πｍｍ３以上、１．８πｍｍ３以下程度であるのが好ましい。領域Ｓ２１の容量をこの程度とすることにより、液体Ｌの凍結時の体積膨張をより小さく抑えることができる。
【００５６】
前述したように、対向面５２１は、感圧面３２ａと平行な平坦面で構成されている。そして、特定領域が、実質的に、領域Ｓ２１の１００％を占めている。したがって、本実施形態の構成によれば、上述した効果を特に顕著に発揮することができる。このように、対向面５２１が感圧面３２ａと平行面を有することにより、簡単な構成で、より広く特的領域を形成することができる。
【００５７】
なお、対向面５２１の形状は、領域Ｓ２１内に特定領域を存在させることができれば、特に限定されない。例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、対向面５２１の外周部が感圧面３２ａと平行な平坦面で構成され、中央部に外周部から凹没した凹部が構成されていてもよい。なお、凹部の形状は、特に限定されず、（ａ）では円錐形、（ｂ）では円錐台形、（ｃ）では円柱形の場合を図示ししている。
【００５８】
また、反対に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、対向面５２１の外周部が感圧面３２ａと平行な平坦面で構成され、中央部に外周部から突出した凸部が構成されていてもよい。なお、凸部の形状は、特に限定されず、（ａ）では円錐形、（ｂ）では円錐台形、（ｃ）では円柱形の場合を図示している。
また、図９（ａ）に示すように、対向面５２１の全域が円錐状に凹没した凹部で構成されていてもよい。図９（ｂ）に示すように、対向面５２１の外周部がテーパ状に傾斜した傾斜面で構成され、中央部が感圧面３２ａと平行な平坦面で構成されていてもよい。また、図９（ａ）、（ｂ）に示す構成を反対に感圧面３２ａ側に突出させたような構成としたものであってもよい。
【００５９】
また、図９（ｃ）に示すように、対向面５２１に複数の凹部を形成した構成であってもよい。この場合、凹部に替えて凸部を形成してもよい。また、凹部は、規則的に形成してもよいし、不規則的に形成してもよい。また、凹部は、対向面５２１の全域に散乱して形成してもよいし、対向面５２１の領域の一部（例えば、中央部や外周部）にのみ形成してもよい。
【００６０】
ここで、前述したように、液体Ｌの粘度（Ｐａ・ｓ）としては特に限定されないが、０．１ｍＰａ・ｓ以上、１０ｍＰａ・ｓ以下程度であるのが好ましい。この程度の粘度を有する液体Ｌについては、特に、領域Ｓ２１に液体Ｌを円滑に侵入させることができる。また、領域Ｓ２１が液体Ｌで満たされた後は、ダイアフラム３２の微小振動に起因した液体Ｌの揺らぎをより効果的に抑えることができる。
【００６１】
以上、液位計１について説明した。前述したように、液位計１は、図５に示す使用状態にて、感圧面３２ａよりも鉛直方向下側および鉛直方向上側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が位置するように構成されている。ここで、発明者らは、液位計１の使用状態として、図５に示す使用状態を推奨している。しかしながら、使用環境やユーザーの誤認等によっては、異なる状態にて液位計１が使用されるおそれがある。そのため、液位計１は、図５に示す使用状態以外の状態においても、上記条件を満たすように構成されている。したがって、液位計１は、その姿勢に関わらず、残存空気Ａの発生を抑制することができ、優れた検知特性を発揮することができる。
【００６２】
具体的には、例えば、河川や海など、液体Ｌの流れが発生している場合では、図１０に示すように、液位計１が液体Ｌの流れに倣って傾いた状態となる場合もある。また、ユーザーが使用方法を正しく理解していない場合には、図１１に示すように、液底に寝かせて使用される場合も考えられる。このような使用状態においても、感圧面３２ａよりも鉛直方向下側および鉛直方向上側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が位置するように、本実施形態の液位計１では、第１、第２の孔５１１、５１２を、それぞれ、キャップ５の周方向に沿って複数形成している。
【００６３】
図１０に示す使用状態では、複数の第２の孔５１２のうち、図１０中左側に位置する第２の孔５１２が感圧面３２ａよりも鉛直方向上側に位置し、各第１の孔５１１が感圧面３２ａよりも鉛直方向下側に位置している。このように、液位計１は、傾いた状態でも、感圧面３２ａよりも鉛直方向下側および鉛直方向上側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が位置した状態となる。
【００６４】
また、図１１に示す使用状態では、複数の第２の孔５１２のうち、少なくとも図中下側に位置する第２の孔５１２が感圧面３２ａよりも鉛直方向下側に位置しており、図中上側に位置する第２の孔５１２が感圧面３２ａよりも鉛直方向上側に位置している。また、複数の第１の孔５１１のうち、少なくとも図中下側に位置する第１の孔５１１が感圧面３２ａよりも鉛直方向下側に位置しており、図中上側に位置する第１の孔５１１が感圧面３２ａよりも鉛直方向上側に位置している。このように、液位計１は、横を向いた状態でも、感圧面３２ａよりも鉛直方向下側および鉛直方向上側に、それぞれ、少なくとも１つの孔５１が位置した状態となる。
【００６５】
キャップ５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリオキシメチレン等のポリアセタール（ＰＯＭ）等の各種樹脂材料、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の各種金属材料（ステンレス鋼、インコネル、ジェラルミン等の各種合金を含む）、アルミナ、チタニア、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の各種セラミックス等が挙げられる。これらの中でも、キャップ５の構成材料としては、樹脂材料が好ましく、さらには、ポリオキシメチレン等のポリアセタール（ＰＯＭ）がより好ましい。このような樹脂材料を用いることにより、キャップ５の強度を十分に保つことができるとともに、各孔５１をドリル等によって容易に形成することができる。
【００６６】
以上、本実施形態の液位計１について説明した。なお、このような液位計１に、さらに、内部空間Ｓ２内の液体Ｌの温度を検知する温度センサーを追加してもよい。このような温度センサーを設けることによって、圧電振動素子３４からの信号（共振周波数）に対して温度補正を行うことができるため、より正確な液位を検知することができるようになる。また、例えば、液体Ｌの温度が液体Ｌの凝固点に近いときには、液体Ｌの凍結のおそれがあることを検知することもできる。
また、必要に応じて、例えば、感圧面３２ａおよび対向面５２１に、それぞれ、表面改質（プラズマ処理）や機能性膜の形成などによる親水化処理を行ってもよい。これにより、領域Ｓ２１内に、より円滑に液体Ｌを侵入させることができる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の液位計の第２実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第２実施形態にかかる液位計の断面図である。
以下、第２実施形態の液位計について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる液位計は、キャップの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６８】
図１２に示すキャップ５Ａでは、底部５２に膜状（シート状）の易変形部５４が設けられており、この易変形部５４が対向面５２１の一部を構成している。易変形部５４は、ダイアフラム３２の変位部３２１の中央部と対向するように設けられている。このような易変形部５４は、変位部３２１よりも変形し易い。そのため、内部空間Ｓ２内の液体Ｌが凍結した場合の体積膨張を易変形部５４の変形によって吸収でき、前記体積膨張による変位部３２１の過度な変形を確実に防止することができる。そのため、液体Ｌの凍結によるダイアフラム３２の破損を効果的に防止することができ、機械的な信頼性の高い水位計１となる。
【００６９】
易変形部５４の構成材料としては、変位部３２１（ダイアフラム３２）の構成材料よりも低いヤング率を有する材料であれば特に限定されないが、樹脂材料を含んだ材料で構成されているのが好ましい。このような材料で易変形部５４を構成することによって、容易に易変形部５４を形成することができる。なお、前記樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリオキシメチレン等のポリアセタール（ＰＯＭ）等の各種樹脂材料や、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料が挙げられる。
【００７０】
前述したように、易変形部５４の構成材料のヤング率としては、変位部３２１の構成材料のヤング率よりも小さければよいが、変位部３２１の構成材料のヤング率よりも１／１００以下程度であるのが好ましい。これにより、変位部３２１に対して十分に柔らかい易変形部５４となり、上記効果がより顕著となる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、易変形部５４が底部５２から突出して設けられているが、易変形部５４の配置としては、これに限定されない。例えば、底部５２に凹部を設け、この凹部内に易変形部５４を配置し、易変形部５４の表面を含む対向面５２１の全域が同一面で構成されるようにしてもよい。また、例えば、キャップ５自体が柔らかい材料で構成されている場合には、底部５２が易変形部５４を兼ねていてもよい。
【００７２】
２．警報システム
次に、前述した液位計を備えた警報システム（本発明の警報システム）について説明する。
図１３は、本発明の警報システムの一例を示す図である。
図１３に示す警報システム１００は、前述した液位計１と、液位計１に接続され、例えば監視室に配置されたコンピューター１１０とを有している。液位計１は、例えば、河川２００内に配置されており、前述した仕組みによって液圧を検知し、検知結果を例えば監視センター３００内に設置されたコンピューター１１０に送信する。コンピューター１１０は、液位計１からの圧力に関する信号から河川の水位を取得し、取得した水位を基にして、監視員が河川の状況を把握する。例えば、大雨等によって河川が増水（水位が上昇）し、堤防が決壊するおそれがあるような危険水域Ｄに達した場合には、コンピューター１１０は、モニターに警告画面を表示したり、スピーカーから警告音を発生させたりすることにより、監視員に危険を報知する。そして、これを受けた監視員は、例えば、屋外スピーカーなどを用いて周辺住民に避難を呼びかける。このような警報システム１００によれば、液位計１によって河川の水位を正確に把握できるため、より正確な警報が可能となる。
【００７３】
なお、警報システム１００を、河川の増水を監視するシステムに適用する場合について説明したが、警報システム１００は、この他に、例えば、液位計１を海中に配置することによって津波を検知するシステムに適用することができ、また、地滑りを検知するシステムにも適用することができる。
以上、本発明の液圧計、液位計、警報システムについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明の液圧計および液位計では、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００７４】
また、前述した実施形態では、キャップに形成された各孔の断面積が延在方向に沿ってほぼ一定の場合について説明したが、各孔の横断面積が外側の開口から内側の開口に向けて漸減していてもよいし、漸増していてもよい。また、前述した実施形態では、各孔の横断面形状が円形の場合について説明したが、各孔の横断面形状としては、これに限定されず、例えば、三角形、四角形等の多角形であってもよい。また、各孔は、キャップの外部と内部空間とを連通することができれば、例えば、溝で構成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、ハウジングとキャップとが別体で形成されている構成について説明したが、ハウジングとキャップは、一体的に形成されていてもよい。
【００７５】
また、前述した実施形態では、第１の孔の途中に屈曲部が形成されている構成について説明したが、第１の孔の形状は、これに限定されず、例えば、直線状であってもよい。また、前述した実施形態では、第１の孔が複数形成された構成について説明したが、第１の孔の数は、１つであってもよい。具体的には、例えば、１つの第１の孔をキャップの底部の中央部にかつＺ軸に沿って直線的に形成してもよい。
【実施例】
【００７６】
１．水位計の製造
（実施例１）
構成材料がステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ、変位部の直径が１２ｍｍ、厚みが２００μｍのダイアフラムを用いて水位計を製造した。なお、実施例１では、ダイアフラムの変位部の全域を平坦面とした（すなわち、図１に示すようなリング状の凹凸を形成しなかった）。また、キャップの内面に含まれる対向面を、ダイアフラムの感圧面と平行な平坦面とした。また、感圧面と対向面とに挟まれた領域の全域にて、感圧面と対向面との離間距離が０．５ｍｍであった。
【００７７】
（実施例２）
感圧面と対向面との離間距離が１．０ｍｍであった以外は、前述した実施例１と同様にして水位計を製造した。
（実施例３）
感圧面と対向面との離間距離が３．０ｍｍであった以外は、前述した実施例１と同様にして水位計を製造した。
【００７８】
（実施例４）
感圧面と対向面との離間距離が５．０ｍｍであった以外は、前述した実施例１と同様にして水位計を製造した。
（実施例５）
対向面の中央部に円柱状の凹部を設けた以外は、前述した第１実施形態と同様にして水位計を得た。なお、対向面のうち、凹部の底面では、感圧面との離間距離が７．０ｍｍであった。また、凹部の周囲に位置し、感圧面と対向面との離間距離が０．５ｍｍである特定領域は、感圧面と対向面とに挟まれた領域の７０％を占めていた。
（実施例６）
特定領域が感圧面と対向面とに挟まれた領域の５０％を占める以外は、前述した実施例５と同様にして水位計を製造した。
【００７９】
（比較例１）
感圧面と対向面との離間距離が０．３ｍｍであった以外は、前述した実施例１と同様にして水位計を製造した。
（比較例２）
感圧面と対向面との離間距離が７．０ｍｍであった以外は、前述した実施例１と同様にして水位計を製造した。
【００８０】
２．評価
Ａ．出力揺らぎ
実施例１〜６および比較例１、２の水位計について、出力の揺らぎを測定した。出力の測定は、２５℃の水が溜められた水槽内の所定位置に水位計を沈めた状態（図５に示す推奨状態）で、かつ、水の揺らぎが十分に収まった状態で行った。すなわち、感圧面に、動圧が加わるのを実質的に防止した環境にて行った。実施例１〜６および比較例１、２の水位計について、それぞれ、１００回ずつ測定したときの標準偏差を出力揺らぎとして定義し、その結果を下記の表１に示す。
【００８１】
Ｂ．液体の侵入容易性
実施例１〜６および比較例１、２の水位計について、感圧面と対向面の間の領域への液体の侵入容易性を測定した。測定は、２５℃の水が溜められた水槽に、水位計をキャップ５の底部が鉛直方向下側に向いた状態にて入れることにより行った。具体的には、水中に沈めた水位計のキャップから排出された空気（気泡）の体積と内部空間の体積とから、キャップ中に残存した空気量を求め、これにより、感圧面と対向面の間の領域への液体の侵入容易性を判断した。その結果を下記の表２に示す。なお、表２では、実質的に、感圧面と対向面の間の領域に空気が残っていない場合を進入容易「Ｏ」とし、感圧面と対向面の間の領域に空気が残っている場合を侵入困難「×」とする。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
【表２】
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【００８４】
表１から分かるように、実施例１〜実施例６では、出力揺らぎが小さく抑えられているのに対して比較例２では、出力揺らぎが大きいことが分かる。これにより、感圧面と対向面との離間距離が５ｍｍを超えると、安定した出力を得ることができないことが分かった。
また、表２から分かるように、実施例１〜実施例６では、感圧面と対向面との間への液体の侵入が容易であり、比較例１では、感圧面と対向面との間への液体の侵入が困難であることが分かる。これにより、感圧面と対向面との離間距離が０．５ｍｍ未満であると、液体の侵入容易性が阻害されることが分かった。
【符号の説明】
【００８５】
１…液位計  ２…ハウジング  ２１…貫通孔  ２２…封止部材  ３…感圧部  ３１…保持部材  ３１１…基部  ３１２…突出部  ３１２ａ…溝  ３１３…貫通孔  ３１４…側壁部  ３１５…凸条  ３２…ダイアフラム  ３２１…変位部  ３２２…外周部  ３２ａ…感圧面  ３３…固定部材  ３３１…固定面  ３４…圧電振動素子  ３４１…圧電基板  ３４２、３４３…基部  ３４４、３４５…振動腕  ３４６、３４７…励振電極  ３４６ａ、３４７ａ…電極片  ３４６ｂ、３４７ｂ…端子電極  ３５…支持体  ３５１、３５２…柱部材  ３５３…梁部材  ３５３ａ…主面  ４…回路ユニット  ４１…回路基板  ４２…ＩＣチップ  ４３、４４…金属ワイヤー  ５、５Ａ…キャップ  ５１…孔  ５１１…第１の孔  ５１１’…軸  ５１１ａ、５１１ｂ…開口  ５１１ｃ…屈曲部  ５１２…第２の孔  ５２…底部  ５２１…対向面  ５３…側壁部  ５４…易変形部  ５４１…第１の連結孔  ５４２…第２の連結孔  ６…ケーブル  ８…外装部  １０…液圧計  １００…警報システム  １１０…コンピューター  ２００…河川  ３００…監視センター  Ａ…残存空気  Ｄ…離間距離  Ｆ…平面  Ｓ１…収納空間  Ｓ２…内部空間  Ｓ２１…領域  Ｌ…液体  Ｌ１、Ｌ２…離間距離
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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