(57)【要約】【課題】ヒステリシスを評価することのできる圧力センサの評価装置及び圧力センサの評価方法を提供する。【解決手段】圧力センサの評価装置１は、圧力センサの検出面が内部に露出される変動油圧室１３を固定子１０内に有するとともに、低圧の作動油が充填される低油圧室２７と、高圧の作動油が充填される高油圧室２８と、中間圧の作動油が充填される中間油圧室２９と、を回転子２２内に有する。回転子２２は、低油圧室２７と変動油圧室１３とを連通する第１流路、高油圧室２８と変動油圧室１３とを連通する第２流路、及び中間油圧室２９と変動油圧室１３とを連通する第３流路を有している。モータ２０による回転を通じて、これら第１〜第３流路のうちの１つの流路のみの連通を許可することで、変動油圧室１３内部に露出した圧力センサの検出面に作動油を介して印加される圧力を切り替える。【選択図】図１
2008102001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面に印加される圧力を検出する圧力センサの検出面が内部に露出される変動圧力室と、第１圧力に設定された作動流体が充填される第１圧力室と、第２圧力に設定された作動流体が充填される第２圧力室と、前記第１圧力よりも大きく前記第２圧力よりも小さい第３圧力に設定された作動流体が充填される第３圧力室とを有する、圧力センサの評価装置であって、
前記第１圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第１流路、前記第２圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第２流路、及び前記第３圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第３流路を有するとともに、これら第１〜第３流路のうちの１つの流路のみを連通しつつ、第１〜第３流路のうちの他の２つの流路を遮断することで、前記変動圧力室内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える印加圧力切替手段と、
前記圧力センサの検出面に印加される圧力が前記印加圧力切替手段によって切り替えられたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記圧力センサの動特性を評価する評価手段とを備えることを特徴とする圧力センサの評価装置。
【請求項２】
前記印加圧力切替手段は、連通する流路を「第１流路→第３流路→第２流路」と順次切り替える第１印加圧力切替態様と、連通する流路を「第２流路→第３流路→第１流路」と順次切り替える第２印加圧力切替態様と、を含む印加圧力切替態様にて、前記変動圧力室内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える請求項１に記載の圧力センサの評価装置。
【請求項３】
前記評価手段は、前記印加圧力切替手段を通じて前記第１印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値と、前記印加圧力切替手段を通じて前記第２印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサのヒステリシスを評価する請求項２に記載の圧力センサの評価装置。
【請求項４】
前記変動圧力室を複数有するとともに、これら複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を作動流体が流出入可能に接続する連通路を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力センサの評価装置。
【請求項５】
前記評価手段は、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちの一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値と、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちのもう一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサの応答性を評価する請求項４に記載の圧力センサの評価装置。
【請求項６】
前記変動圧力室には、該変動圧力室の容積を設定するためのスペーサが配されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力センサの評価装置。
【請求項７】
検出面に印加される圧力を検出する圧力センサの検出面が内部に露出する変動圧力室と、第１圧力に設定された作動流体が充填される第１圧力室と、第２圧力に設定された作動流体が充填される第２圧力室と、前記第１圧力よりも大きく前記第２圧力よりも小さい第３圧力に設定された作動流体が充填される第３圧力室とを有し、作動流体が流出入可能に前記第１圧力室と前記変動圧力室とを接続する第１流路、作動流体が流出入可能に前記第２圧力室と前記変動圧力室とを接続する第２流路、及び作動流体が流出入可能に前記第３圧力室と前記変動圧力室とを接続する第３流路を有するとともに、これら第１〜第３流路のうちの１つの流路のみを連通しつつ、第１〜第３流路のうちの他の２つの流路を遮断することで、前記変動圧力室内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える印加圧力切替手段を備える圧力センサの評価装置を用いて、
前記圧力センサの検出面に印加される圧力が前記印加圧力切替手段によって切り替えられたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記圧力センサの動特性を評価することを特徴とする圧力センサの評価方法。
【請求項８】
前記印加圧力切替手段を通じて、連通する流路を「第１流路→第３流路→第２流路」及び「第２流路→第３流路→第１流路」と順次切り替えることで、前記圧力センサの検出面に印加される圧力を切り替える請求項７に記載の圧力センサの評価方法。
【請求項９】
前記印加圧力切替手段を通じて前記第１印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値と、前記印加圧力切替手段を通じて前記第２印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサのヒステリシスを評価する請求項８に記載の圧力センサの評価方法。
【請求項１０】
前記変動圧力室を複数有するとともに、これら複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を作動流体が流出入可能に接続する連通路を有する圧力センサの評価装置を用いる請求項７〜９のいずれか一項に記載の圧力センサの評価方法。
【請求項１１】
前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちの一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値と、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちのもう一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサの応答性を評価する請求項１０に記載の圧力センサの評価方法。
【請求項１２】
前記変動圧力室には、該変動圧力室の容積を設定するためのスペーサが配された圧力センサの評価装置を用いる請求項７〜１１のいずれか一項に記載の圧力センサの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出面に印加される圧力を検出する圧力センサの動特性を評価する圧力センサの評価装置及び圧力センサの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧力センサの評価装置及び圧力センサの評価方法としては従来、例えば非特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、圧力センサの評価装置は、基本的に、固定子内部上方に配設されたモータと、固定子内部中央に配設された円筒形状のシリンダと、モータに駆動連結されるとともにこのモータによってシリンダ内部において周方向に回転される回転子と、を有して構成されている。また、固定子内部であって、モータとシリンダとの間、すなわち、シリンダ直上には、低圧力の圧縮空気が固定子外から充填される低圧室が形成されており、同様に、固定子内部であって、シリンダ直下には、高圧力の圧縮空気が固定子外から充填される高圧室が形成されている。また、シリンダには、内壁から外壁まで通ずる貫通孔がその周上に９０度毎に４つ形成されている。同様に、回転子には、シリンダ内壁に形成された上記貫通孔に対応する位置で開口するとともに、下方の高圧室に通ずる貫通孔が周上に１８０度毎に２つ形成されており、シリンダ内壁に形成された上記貫通孔に対応する位置で開口するとともに、上方の低圧室に通ずる貫通孔が周上に１８０度毎に２つ形成されている。すなわち、回転子には、計４つの貫通孔が周上に９０度毎に形成されている。
【０００３】
このように構成された圧力センサの評価装置を用いて、圧力センサを評価するに際しては、まず、評価対象とする圧力センサの圧力検出面をシリンダ外壁の開口に向けた状態で圧力センサを固定子に取り付ける。そして、所定の圧力で圧縮した圧縮空気を高圧室及び低圧室にそれぞれ充填した上でモータを駆動する。モータが駆動されると、回転子は周方向に回転され、圧力センサに連通する圧力室は、「・・・→高圧室→低圧室→高圧室→低圧室→・・・」と交互に切替えられることとなる。すなわち、高圧と低圧との間で矩形波状に周期的に変化する圧力が圧力センサの検出面に印加されることとなる。これにより、矩形波状の周期的な圧力変化に対する圧力センサの動特性を評価することはできるようになる。
【非特許文献１】“回転バルブ型変動圧力発生装置の開発”、第３５回ＳＩＣＥ学術講演予稿集、１９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧力センサの圧力検出対象として、例えば自動車用エンジンのような内燃機関の筒内が挙げられる。こうした内燃機関にあっては、圧縮行程及び燃焼行程において、筒内の圧力は増大する一方、排気行程及び吸入行程において、筒内の圧力は減少する。そして、こうした圧力の増減が筒内で繰り返される。
【０００５】
ここで、例えば「低圧力→中間圧力→高圧力」といった印加圧力の変化、すなわち、印加圧力が増大する変化に対する圧力センサの検出精度と、「高圧力→中間圧力→低圧力」といった印加圧力の変化、すなわち、印加圧力が減少する変化に対する圧力センサの検出精度との間には、差異（ヒステリシス）が生じる場合がある。すなわち、圧力センサの検出精度には、ヒステリシスが存在する。当然、こうした検出精度にヒステリシスを有する圧力センサは望ましくなく、印加圧力の変化経路に拠らない検出精度を有する圧力センサが望ましい。そのため、上述したような印加圧力の変化を再現することのできる圧力センサの評価装置を用いて、圧力センサの動特性を評価することが望まれている。なお、圧力センサに印加する圧力源として低圧室及び高圧室の２系統のみを有する上記従来技術をそのまま用いたところで、上述したような圧力変化を実現することは難しい。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧力の印加経路に起因するヒステリシスを評価することのできる圧力センサの評価装置、及びそれを用いた圧力センサの評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、検出面に印加される圧力を検出する圧力センサの検出面が内部に露出される変動圧力室と、第１圧力に設定された作動流体が充填される第１圧力室と、第２圧力に設定された作動流体が充填される第２圧力室と、前記第１圧力よりも大きく前記第２圧力よりも小さい第３圧力に設定された作動流体が充填される第３圧力室とを有する、圧力センサの評価装置として、前記第１圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第１流路、前記第２圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第２流路、及び前記第３圧力室と前記変動圧力室とを作動流体が流出入可能に接続する第３流路を有するとともに、これら第１〜第３流路のうちの１つの流路のみを連通しつつ、第１〜第３流路のうちの他の２つの流路を遮断することで、前記変動圧力室内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える印加圧力切替手段と、前記圧力センサの検出面に印加される圧力が前記印加圧力切替手段によって切り替えられたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記圧力センサの動特性を評価する評価手段とを備えることとした。
【０００８】
圧力センサの評価装置としてのこのような構成は、低圧に設定される作動流体が充填される第１圧力室、高圧に設定される作動流体が充填される第２圧力室、これら低圧と高圧との中間の圧力に設定される作動流体が充填される第３圧力室を有する。また、動特性の評価対象とする圧力センサの検出面が露出するとともに、これら第１〜第３圧力室内のいずれか１つの圧力室内の作動流体が流入する変動圧力室を有する。そして、第１〜第３圧力室のうちどの圧力室内の作動流体が変動圧力室内に流入するか、すなわち、圧力センサの検出面に印加される圧力は、低圧に設定された作動流体が流出入可能に第１圧力室と変動圧力室とを接続する第１流路、高圧に設定された作動流体が流出入可能に第２圧力室と変動圧力室とを接続する第２流路、及び中間圧に設定された作動流体が流出入可能に第３圧力室と変動圧力室とを接続する第３流路を有する印加圧力切替手段によって切り替えられる。このように、上記構成では、低圧室、中間圧室、及び高圧室の３系統の圧力源を有するため、低圧室及び高圧室の２系統の圧力源を有する背景技術の欄で記載した従来技術とは異なり、より多様な圧力変化態様を実現することができるようになる。したがって、圧力の印加経路に起因するヒステリシスを評価することが可能となる。
【０００９】
具体的には、上記請求項１に記載の構成において、例えば請求項２に記載の発明のように、前記印加圧力切替手段は、連通する流路を「第１流路→第３流路→第２流路」と順次切り替える第１印加圧力切替態様と、連通する流路を「第２流路→第３流路→第１流路」と順次切り替える第２印加圧力切替態様と、を含む印加圧力切替態様にて、前記変動圧力室内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える構成とするとよい。
【００１０】
特に、上記請求項２に記載の構成において、例えば請求項３に記載の発明では、前記評価手段は、前記印加圧力切替手段を通じて前記第１印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値と、前記印加圧力切替手段を通じて前記第２印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサのヒステリシスを評価する構成としている。
【００１１】
こうした印加圧力切替手段を通じて、変動圧力室に連通する流路が「第１流路→第３流路→第２流路」（第１印加圧力切替態様）のように順次階段状に切り替えられると、圧力センサの検出面に印加される圧力は、「低圧力→中間圧力→高圧力」というように、階段状に増加する経路をたどることとなる。一方、印加圧力切替手段を通じて、変動圧力室に連通する流路が「第２流路→第３流路→第１流路」（第２印加圧力切替態様）のように順次階段状に切り替えられると、圧力センサの検出面に印加される圧力は、「高圧力→中間圧力→低圧力」というように、階段状に減少する経路をたどることとなる。このように、「低圧力→中間圧力→高圧力」といった圧力の変化態様、及び、「高圧力→中間圧力→低圧力」といった圧力の変化態様を実現することができるため、圧力の印加経路に起因する圧力センサのヒステリシスについて、評価することができるようになる。
【００１２】
また、圧力センサの応答性を評価する際には、基準とする（高性能な）圧力センサの圧力検出面、及び、評価対象とする圧力センサの圧力検出面の双方に対して、全く同一の印加態様で圧力を印加する必要がある。ところが、背景技術の欄で記載した従来技術では、基準とする圧力センサ及び評価対象とする圧力センサを、対角に位置する異なる圧力室に搭載する構造を採用し、これら両圧力センサの圧力検出面に対して、同一の印加態様で圧力を印加しようとしている。しかしながら、回転子の加工精度に起因して、これら両圧力センサの圧力検出面に対し、同一の印加態様で圧力を印加することは難しく、圧力の変化タイミングにずれが生じることが懸念される。
【００１３】
その点、上記請求項１〜３のいずれかに記載の構成において、例えば請求項４に記載の発明では、前記変動圧力室を複数有しているとともに、これら複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を作動流体が流出入可能に接続する連通路を有している構成とした。
【００１４】
圧力センサの評価装置としてのこのような構成では、複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を、作動流体が互いに流出入可能に接続する連通路を有している。作動流体の圧力伝播速度は速いため、連通路によって作動流体が互いに流出入可能に接続されているこれら２つの変動圧力室内では、瞬時にして圧力が伝播することとなる。すなわち、連通路によって接続された変動圧力室では、同一の圧力変化態様（特に、圧力の変化タイミング）を実現することができるようになる。
【００１５】
そこで、例えば請求項５に記載の発明のように、前記評価手段は、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちの一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値と、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちのもう一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサの応答性を評価する構成とすることが望ましい。
【００１６】
上述したように、連通路によって接続された変動圧力室においては、同一の圧力変化態様が実現される。例えば、その一方に、基準とする（高性能な）圧力センサの圧力検出面を露出させるとともに、もう一方に、評価対象とする圧力センサの圧力検出面を露出させれば、これら圧力センサの検出値の対比から、圧力センサの応答性を評価することができる。
【００１７】
なお、上記請求項１〜５のいずれかに記載の構成において、例えば請求項６に記載の発明のように、前記変動圧力室に、該変動圧力室の容積を設定するためのスペーサを配することとしてもよい。これにより、第１〜第３圧力室のいずれかである圧力源から圧力センサの圧力検出面までの圧力の伝播時間を調整することが可能となる。
【００１８】
一方、上記目的を達成するため、例えば請求項７に記載の発明では、検出面に印加される圧力を検出する圧力センサの検出面が内部に露出する変動圧力室と、第１圧力に設定された作動流体が充填される第１圧力室と、第２圧力に設定された作動流体が充填される第２圧力室と、前記第１圧力よりも大きく前記第２圧力よりも小さい第３圧力に設定された作動流体が充填される第３圧力室とを有し、作動流体が流出入可能に前記第１圧力室と前記変動圧力室とを接続する第１流路、作動流体が流出入可能に前記第２圧力室と前記変動圧力室とを接続する第２流路、及び作動流体が流出入可能に前記第３圧力室と前記変動圧力室とを接続する第３流路を有するとともに、これら第１〜第３流路のうちの１つの流路のみを連通しつつ、第１〜第３流路のうちの他の２つの流路を遮断することで、前記変動圧力内部に露出した前記圧力センサの検出面に作動流体を介して印加される圧力を切り替える印加圧力切替手段を備える圧力センサの評価装置を用いて、前記圧力センサの検出面に印加される圧力が前記印加圧力切替手段によって切り替えられたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記圧力センサの動特性を評価することとした。
【００１９】
圧力センサの評価方法としてのこのような方法で用いる、圧力センサの評価装置は、低圧に設定される作動流体が充填される第１圧力室、高圧に設定される作動流体が充填される第２圧力室、これら低圧と高圧との中間の圧力に設定される作動流体が充填される第３圧力室を有している。また、その圧力センサの評価装置は、動特性の評価対象とする圧力センサの検出面が露出するとともに、これら第１〜第３圧力室内のいずれか１つの圧力室内の作動流体が流入する変動圧力室を有する。そして、第１〜第３圧力室のうちどの圧力室内の作動流体が変動圧力室内に流入するか、すなわち、圧力センサの検出面に印加される圧力は、低圧に設定された作動流体が流出入可能に第１圧力室と変動圧力室とを接続する第１流路、高圧に設定された作動流体が流出入可能に第２圧力室と変動圧力室とを接続する第２流路、及び中間圧に設定された作動流体が流出入可能に第３圧力室と変動圧力室とを接続する第３流路を有する印加圧力切替手段によって切り替えられる。このように、低圧室及び高圧室の２系統の圧力源を有する背景技術の欄で記載した従来技術とは異なり、低圧室、中間圧室、及び高圧室の３系統の圧力源を有するため、より多様な圧力変化を実現することができるようになる。したがって、圧力の印加経路に起因するヒステリシスを評価することが可能となる。
【００２０】
具体的には、上記請求項７に記載の方法において、例えば請求項８に記載の発明のように、前記印加圧力切替手段を通じて、連通する流路を「第１流路→第３流路→第２流路」及び「第２流路→第３流路→第１流路」と順次切り替えることで、前記圧力センサの検出面に印加される圧力を切り替えるとよい。
【００２１】
特に、上記請求項８に記載の方法において、例えば請求項９に記載の発明では、前記印加圧力切替手段を通じて前記第１印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値と、前記印加圧力切替手段を通じて前記第２印加圧力切替態様にて前記圧力センサの検出面に前記第３圧力が印加されたときの該圧力センサの検出値と、前記第３圧力室に充填された作動流体が設定された前記第３圧力とに基づいて、圧力センサのヒステリシスを評価する方法としている。
【００２２】
このように、印加圧力切替手段を通じて、変動圧力室に連通する流路を「第１流路→第３流路→第２流路」のように順次階段状に切り替えると、圧力センサの検出面に印加される圧力は、「低圧力→中間圧力→高圧力」というように、階段状に減少する経路をたどることとなる。一方、印加圧力切替手段を通じて、変動圧力室に連通する流路を「第２流路→第３流路→第１流路」のように順次階段状に切り替えると、圧力センサの検出面に印加される圧力は、「高圧力→中間圧力→低圧力」というように、階段状に増加する経路をたどることとなる。このように、本発明の方法によれば、「低圧力→中間圧力→高圧力」といった圧力の変化態様、及び、「高圧力→中間圧力→低圧力」といった圧力の変化態様を実現することができるため、圧力の印加経路に起因する圧力センサの検出性能（ヒステリシス）について、評価することができるようになる。
【００２３】
また、圧力センサの応答性を評価する際には、基準とする（高性能な）圧力センサの圧力検出面、及び、評価対象とする圧力センサの圧力検出面の双方に対して、全く同一の印加態様で圧力を印加する必要がある。ところが、背景技術の欄で記載した従来技術では、基準とする圧力センサ及び評価対象とする圧力センサを、対角に位置する異なる圧力室に搭載する構造を採用し、これら両圧力センサの圧力検出面に対して、同一の印加態様で圧力を印加しようとしている。しかしながら、回転子の加工精度に起因して、これら両圧力センサの圧力検出面に対し、同一の印加態様で圧力を印加することは難しく、圧力の変化タイミングにずれが生じることが懸念される。
【００２４】
その点、上記請求項７〜９に記載の方法において、例えば請求項１０に記載の発明では、前記変動圧力室を複数有するとともに、これら複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を作動流体が流出入可能に接続する連通路を有する圧力センサの評価装置を用いることとした。
【００２５】
圧力センサの評価方法としてのこのような方法では、複数の変動圧力室のうち少なくとも２つの変動圧力室を作動流体が互いに流出入可能に接続する連通路を有する、圧力センサの評価装置を用いる。作動流体の圧力伝播速度は速いため、連通路によって作動流体が互いに流出入可能に接続されているこれら２つの変動圧力室内では、瞬時にして圧力が伝播する。すなわち、連通路によって接続された変動圧力室では、同一の圧力変化態様（特に、圧力の変化タイミング）を実現することができるようになる。
【００２６】
そこで、例えば請求項１１に記載の発明のように、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちの一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値と、前記連通路にて接続された２つの変動圧力室のうちのもう一方の内部に検出面が露出する圧力センサの検出値とに基づいて、圧力センサの応答性を評価する方法とすることが望ましい。
【００２７】
上述したように、連通路によって接続された変動圧力室においては、同一の圧力変化態様が実現される。例えば、その一方に、基準とする（高性能な）圧力センサの圧力検出面を露出させるとともに、もう一方に、評価対象とする圧力センサの圧力検出面を露出させれば、これら圧力センサの検出値の対比から、圧力センサの応答性を評価することができる。
【００２８】
なお、上記請求項７〜１１のいずれかに記載の方法において、例えば請求項１２に記載の発明のように、前記変動圧力室に、該変動圧力室の容積を設定するためのスペーサが配された圧力センサの評価装置を用いることとしてもよい。これにより、圧力源（第１〜第３圧力室のいずれか）から圧力センサの圧力検出面までの印加される圧力の伝播時間を調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる圧力センサの評価装置及び圧力センサの評価方法の一実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態の全体構造を模式的に示す一部断面側面図である。また、図２は、同実施の形態の圧力センサの評価装置を構成する固定子の側面構造を拡大して示す一部断面図であり、図３は、本実施の形態の圧力センサの評価装置を構成する回転子の側面構造を拡大して示す一部断面図である。まず、これら図１〜図３を併せ参照して、本実施の形態の圧力センサの評価装置の構成及び機能について説明する。
【００３０】
図１に示されるように、本実施の形態の圧力センサの評価装置１は、基本的に、圧力センサの検出面が内部に露出される変動油圧室１３を有する固定子１０と、低油圧室２７、高油圧室２８、及び中間油圧室２９を有する回転子２２と、を備えている。
【００３１】
このうち、固定子１０は、図１に示すように、円筒状に形成された本体１０ａと、該本体１０ａの一方の底面を塞ぐ円盤状に形成されたプレート１０ｂとから構成されている。固定子１０の本体１０ａには、圧力センサＰＳ１１〜ＰＳ２２を始めとして、後述する回転子（印加圧力切替手段）２２、固定子１０の本体１０ａ内部からのオイル漏れを抑制するオイルシール２３、回転子２２を回動可能に軸支するベアリング２４等々が収容される。そのため、固定子１０の本体１０ａには、図２に示されるように、回転子２２を嵌合する貫通孔１０ｃが軸方向に１つ形成されており、この貫通孔１０ｃの内周壁に各種溝等が形成されている。
【００３２】
詳しくは、図２に示されるように、本体１０ａに形成された貫通孔１０ｃには、軸方向に所定の幅と径方向に所定深さでもって所定の位置に内周全周に渡って、溝が３本形成されている（要は、貫通孔１０ｃが所定位置で拡径されている）。こうした溝はそれぞれ、図１及び図２に示されるように、回転子２２が嵌合されると、低油圧供給溝１７、高油圧供給溝１８、及び中間油圧供給溝１９となる。なお、図２では図示を割愛しているが、本体１０ａには、固定子１０外部から低油圧供給溝１７、高油圧供給溝１８、及び中間油圧供給溝１９それぞれに、所定の圧力に設定された作動油を供給するための供給路３３ａ〜３３ｃがそれぞれ形成されている（図１参照）。また、本体１０ａに形成された貫通孔１０ｃの両端部には、軸方向に所定幅と径方向に所定深さでもって内周全域に渡って溝が形成されている（要は、貫通孔１０ｃは両端部において拡径されている）。こうした溝はそれぞれ、図１に示されるように、回転子２２が嵌合されると、上記オイルシール２３を収容するオイルシール収容室２３ａ及び上記ベアリング２４を収容するベアリング収容室２４ａとなる。また、本体１０ａに形成された貫通孔１０ｃには、圧力センサを所定の姿勢で保持するアダプタ１１を収容するためのアダプタ収容室１１ａが、周方向に９０度毎に、軸方向に隣接して、各２個ずつ（図１及び図２では２組のみを図示）、計８個形成されている。さらに、アダプタ収容室１１ａの先端部分にはそれぞれ、アダプタ収容室１１ａと貫通孔１０ｃとを作動油が流出入可能に接続する流路が形成されている。こうした流路は、図１に示されるように、本体１０ａに形成された貫通孔に回転子２２が嵌合されるとともに、アダプタ１１及び圧力センサがアダプタ収容室１１ａに装着されると、変動油圧室１３となる。なお、変動油圧室１３については、後述する。またさらに、固定子１０には、互いに隣接するアダプタ収容室１１ａの先端部分の流路（変動油圧室１３）を作動油が流出入可能に接続する溝が形成されている。こうした溝は、図１に示されるように、回転子２２が嵌合されると、隣接する２つの変動油圧室１３を作動油が流出入可能に接続する連通溝（連通路）１２となる。
【００３３】
一方、回転子２２は、図１に示されるように、また、図３に拡大して示されるように、インナーロータ２５がアウターロータ２６に嵌合して構成されている。インナーロータ２５は、カップリング２１を介してモータ２０に駆動連結される円柱形状の縮径部分と、該縮径部分と同心であって各種圧力室に相当する溝が形成される拡径部分とから構成されている。
【００３４】
詳しくは、図１及び図３に示すように、インナーロータ２５の拡径部分には、軸方向に所定幅と径方向に所定深さでもって所定の位置に外周全周に渡って、溝２７ａ、２８ａ、及び２９ａが形成されている（要は、拡径部分は所定位置で縮径されている）。一方、アウターロータ２６のこうした溝２７ａ〜２９ａに対応する部分には、貫通孔２６ａ〜２８ａが周方向に９０度毎に４個ずつ、それぞれ形成されている。こうした溝２７ａ〜２９ａ及び貫通孔２６ａ〜２６ｃは、図１及び図３に示されるように、インナーロータ２５及びアウターロータ２６が嵌合されると、それぞれ、低油圧室２７、高油圧室２８、及び中間油圧室２９となる。
【００３５】
ここで、これら各油圧室２７〜２９への作動油の充填方法について説明する。図１に示されるように、圧力センサの評価装置１は、固定子１０外部に、ポンプ３０や油圧回路３１等を備えている一方、固定子１０内部に、上述した供給路３３ａ〜３３ｃを備えている。ポンプ３０は、まず、作動油を高圧（第２油圧、本実施の形態では、例えば「９．２ＭＰａ」）に設定する。高圧に設定された作動油は、油圧回路３１において、その圧力が調整される。すなわち、油圧回路３１は、高圧に設定された作動油の圧力を維持した上で、「高油圧供給路３３ｂ→高油圧供給溝１８→貫通孔２６ｂ」という経路にて高油圧室２８に作動油を充填する。また、油圧回路３１は、高圧に設定された作動油を低圧（第１油圧、本実施の形態では、例えば「０．３ＭＰａ」）に減圧した上で、「低油圧供給路３３ａ→低油圧供給溝１７→貫通孔２６ａ」という経路にて低油圧室２７に作動油を充填する。また、油圧回路３１は、高圧に設定された作動油を、これら低圧より大きく高圧よりも低い中間圧（第３圧力、本実施の形態では、「０．３＜第３圧力＜９．２ＭＰａ」）に減圧した上で、「中間油圧供給路３３ｃ→中間油圧供給溝１９→貫通孔２６ｃ」という経路にて中間油圧室２９に作動油を充填する。なお、これら供給路３３ａ〜３３ｃにはそれぞれ、絶対圧センサ３２ａ〜３２ｃが配されており、作動油の実際の圧力が計測される。
【００３６】
また、インナーロータ２５の拡径部分には、軸方向に所定幅、径方向に所定深さ、及び周方向に１２０度の角度幅をもって、溝２５ａが３個（図３中では、１個のみ図示）形成されている。同じく、インナーロータ２５の拡径部分には、軸方向に所定幅、径方向に所定深さ、及び周方向に１２０度の角度幅をもって、溝２５ｂが３個（図３では、２個のみ図示）形成されている。さらに、インナーロータ２５の拡径部分には、軸方向に所定幅、径方向に所定深さ、及び周方向に６０度の角度幅をもって、溝２５ｃが６個（図３では、２個のみ図示）形成されている。すなわち、これら溝２５ａ〜２５ｃは、インナーロータ２５の断面方向から見て、等しい角度幅（３０度）でもって、「溝２５ａ、溝２５ｃ、溝２５ｂ、溝２５ｃ、溝２５ａ、溝２５ｃ、溝２５ｂ、溝２５ｃ、溝２５ａ、溝２５ｃ、溝２５ｂ、溝２５ｃ」といった態様で形成されている。
【００３７】
ここで、溝２５ａは、図１及び図３に示されるように、インナーロータ２５に形成された上記溝２７ａに達しているものの、インナーロータ２５に形成された上記溝２８ａに達していない。上記溝２７ａは、インナーロータ２５の外周全周に渡って形成されているため、溝２５ａと溝２７ａとは、常に連通していることとなる。すなわち、低油圧室２７に充填された作動油は、常に溝２５ａ（第１流路）にも充填されている。同様に、溝２５ｂは、図１及び図３に示されるように、インナーロータ２５に形成された上記溝２８ａに達しているものの、インナーロータ２５に形成された上記溝２７ａに達していない。上記溝２８ａは、インナーロータ２５の外周全周に渡って形成されているため、溝２５ｂと溝２８ａとは、常に連通している。すなわち、高油圧室２８に充填された作動油は、常に溝２５ｂ（第２流路）にも充填されている。一方、溝２５ｃは、図１及び図３に示されるように、インナーロータ２５に形成された上記溝２７ａ及び上記溝２８ａの双方ともに達していない。ただし、溝２５ｃには、図１及び図３中に破線で示すように、通路２９ｂが形成されている。この通路２９ｂは、インナーロータ２５の軸心に形成され、上記溝２５ａ及び２５ｃとは連通することなく、上記中間油圧室２９に常に連通している。すなわち、中間油圧室２９に充填された作動油は、常に溝２５ｃ（第３流路）にも充填されている。
【００３８】
また、アウターロータ２６には、軸方向に所定幅、及び周方向に３０度の角度幅をもって、外周面から内周面に達する長孔２６ｄが１２個形成されている。そして、これら１２個の長孔２６ｄと、インナーロータ２５に形成された計１２個の溝２５ａ〜２５ｃが互いに対向するように、これらインナーロータ２５及びアウターロータ２６が嵌合され、回転子２２が構成されている。
【００３９】
以上のように構成された圧力センサの評価装置の動作について、図４〜図６を併せ参照して説明する。なお、図４は、先の図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、圧力センサの評価装置１によって、圧力センサの検出面に付与される圧力の変化態様を模式的に示したグラフであり、図６は、圧力センサの評価装置１によって実際に計測された圧力の変化態様を示したグラフである。
【００４０】
圧力センサの評価装置１を動作させるにあたっては、まず、ポンプ３０を予め駆動しておく。ポンプ３０が駆動されると、油圧回路３１を介して、低油圧室２７には、低圧に設定された作動油が充填され、高油圧室２８には、高圧に設定された作動油が充填され、中間油圧室２９には、これら低圧と高圧との間の任意の中間圧に設定された作動油が充填される。
【００４１】
このように作動油の充填を終えると、コンピュータ（評価手段）４０（図１参照）は、所定方向に、所定回転数で回転するよう、モータ２０に対して駆動信号を出力する。駆動信号を受けたモータ２０は、カップリング２１を介して回転子２２を固定子１０内において回転させる。
【００４２】
ここで、回転子２２が例えば図４に示す状態にあったとする。このとき、図４に示されるように、変動油圧室１３は、アウターロータ２６の長孔２６ｄ、インナーロータ２５の溝２５ａを介して、インナーロータ２５の低油圧室２７と連通している状態にある。そのため、低油圧室２７に充填されていた作動油は、これら溝２５ａ（第１流路）及び長孔２６ｄを介して、変動油圧室１３内に流入する。したがって、変動油圧室１３内部に露出した圧力センサＰＳ１１の圧力検出面Ｄには、作動油を介して低圧の圧力が印加される。
【００４３】
また、モータ２０によって回転子２２が例えば３０度、時計回り方向に回転すると、変動油圧室１３は、アウターロータ２６の長孔２６ｄ、インナーロータ２５の溝２５ｃ、及び通路２９ｂを介して、中間油圧室２９と連通する状態になる。そのため、中間油圧室２９に充填されていた作動油は、これら通路２９ｂ（第３流路）、溝２５ｃ（第３流路）及び長孔２６ｄを介して、変動油圧室１３内に流入する。したがって、変動油圧室１３内部に露出した圧力センサＰＳ１１の圧力検出面Ｄには、作動油を介して中間圧の圧力が印加される。
【００４４】
さらに、モータ２０によって回転子２２が例えば３０度、時計回り方向に回転すると、変動油圧室１３は、アウターロータ２６の長孔２６ｄ、インナーロータ２５の溝２５ｂを介して、高油圧室２８と連通する状態になる。そのため、高油圧室２８に充填されていた作動油は、溝２５ｂ（第２流路）及び長孔２６ｄを介して、変動油圧室１３内に流入する。したがって、変動油圧室１３内部に露出した圧力センサＰＳ１１の圧力検出面Ｄには、作動油を介して高圧の圧力が印加される。
【００４５】
以下同様に、モータ２０によって回転子２２が時計回りに回転すると、変動油圧室１３と連通する圧力室は、「中間油圧室２９→低油圧室２７→中間油圧室２９→高油圧室２８→中間油圧室２９→低油圧室２７→中間油圧室２９→高油圧室２８→中間油圧室２９→・・・」となる。このようにして、回転子２２は、第１〜第３流路のうちの１つの流路のみを連通しつつ、他の２つの流路を遮断することで、変動油圧室１３内部に露出した圧力センサＰＳ１１の検出面に作動油を介して印加される圧力を切り替えることができる。また、こうした回転子２２による印加圧力の切替は、作動油を使用しているため、瞬時に実行される。したがって、図５に模式的に示すように、回転子２２は、圧力検出面Ｄに印加される圧力を、「低圧→中間圧→高圧→中間圧→低圧→中間圧→高圧→中間圧→低圧→中間圧→高圧→中間圧→低圧」といった態様で、階段状に変化させることができる。なお、図６（ａ）及び（ｂ）に、この圧力センサの評価装置１を用いて実際に計測された圧力の変化態様を示す。これら図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、この圧力センサの評価装置１は、圧力センサの圧力検出面に印加する圧力として、およそ「８ＭＰａ」を達成しており、また、応答時間として、およそ「０．２ミリ秒」を達成している。さらに、低圧から高圧へ加圧する際の中間圧と、高圧から低圧へ減圧する際の中間圧とがほぼ同一の圧力を示している。このように、圧力センサの圧力検出対象の一例である内燃機関の筒内における圧力の変化態様を正確に再現することができるようになる。
【００４６】
そして、コンピュータ４０は、圧力センサＰＳ１１〜ＰＳ２２の圧力検出面Ｄに印加する圧力を回転子２２を通じて切り替えるときの、これら圧力センサＰＳ１１〜ＰＳ２２の検出値に基づき、例えば応答性や、圧力印加経路に起因するヒステリシス等の動特性を評価する。
【００４７】
次に、こうした圧力センサの評価装置を用いた、圧力センサの評価方法について説明する。
【００４８】
圧力センサの応答性の評価にあたっては、まず、圧力センサＰＳ１１及びＰＳ２１として、基準とする高性能な圧力センサを採用し、圧力センサＰＳ１２及びＰＳ２２として、評価対象とする圧力センサを採用する。そして、これら基準用の圧力センサＰＳ１１及びＰＳ２１の圧力検出面、及び、評価用の圧力センサＰＳ１２及びＰＳ２２の圧力検出面の双方に対して、同一の印加態様で圧力を印加する。
【００４９】
ここで、本実施の形態の圧力センサの評価装置１が、これら圧力センサに同一の印加態様で圧力を印加することができる理由を説明する。本実施の形態では、図１に示されるように、隣接する２つの変動油圧室１３を作動油が流出入可能に接続する連通溝１２が、固定子１０に形成されている。背景技術の欄で記載した従来技術では、基準とする圧力センサ及び評価対象とする圧力センサを、対角に位置する異なる圧力室に搭載する構造を採用し、これら両圧力センサの圧力検出面に対して、同一の印加態様で圧力を印加しようとしていたが、回転子の加工精度に起因して、これら両圧力センサの圧力検出面に対し、同一の印加態様で圧力を印加することは難しく、圧力の変化タイミングにずれが生じることが懸念されていた。その点、本実施の形態では、連通溝１２を設けることにより、隣接する２つの変動油圧室１３は、実質的に、１つの変動油圧室１３として機能することとなり、基準用及び評価用の圧力センサ双方の圧力検出面に、同一の印加態様で圧力を印加することができる。特に、同一のタイミングにて階段状に圧力を印加することができる。こうして、基準用及び評価用の圧力センサ双方の圧力検出面に、同一のタイミングにて階段状に圧力を印加し、コンピュータ４０を通じて得られた双方の立ち上がり時間を比較することで、圧力センサの応答性の評価をすることができる。
【００５０】
また、圧力の印加経路に起因する圧力センサのヒステリシスの評価にあたっては、基準用の圧力センサを用意する必要はなく、圧力センサ単独でこれを実行することができる。すなわち、圧力センサの評価装置１によれば、低圧から高圧へ加圧する際の中間圧力と、高圧から低圧へ減圧する際の中間圧力とが略同一であることが実現されている。そのため、例えば、中間圧力として「４．００ＭＰａ」に設定した場合において、低圧から高圧へ加圧される途中に出力されるセンサ出力値が「４．０１ＭＰａ」であり、高圧から低圧へ減圧される途中に出力されるセンサ出力値が「３．９８ＭＰａ」であれば、この圧力センサは、圧力の印加経路に起因するヒステリシスが「０．０３ＭＰａ」と評価することができる。このように、設定した中間圧を用いて、加圧時の検出値と減圧時の検出値に基づき、圧力センサのヒステリシスを評価することができる。
【００５１】
また、上述した圧力の印加経路に起因するヒステリシスの評価と、圧力センサの応答性の評価とを、分割して評価することができるようにもなる。
【００５２】
（他の実施の形態）
なお、本発明にかかる、圧力センサの評価装置及び圧力センサの評価方法は、上記実施の形態にて例示した構成及び方法に限られるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次の形態として実施することもできる。
【００５３】
上記実施の形態では、圧力センサの圧力検出面へ圧力を伝播させる伝播媒体として、作動油（液体）を用いていたが、これに限られない。他に例えば、圧縮空気など気体を用いることとしてもよい。
【００５４】
上記実施の形態（変形例を含む）では、固定子１０に計８個の圧力センサを装着することができるように、固定子１０及び回転子２２を構成していたが、これに限られない。個数については任意である。
【００５５】
上記実施の形態（変形例を含む）では、図４に示されるように、変動油圧室１３の容積は一定としていたが、この構成に限られず、他に例えば、この図４に対応する図として図７に示されるように、アダプタ収容室１１ａ内にスペーサ１４を配設してもよい。このように、スペーサ１４を配設することにより、変動油圧室１３内に流入する作動油の量、すなわち、変動油圧室１３の容積を実質的に調節することができるようになる。したがって、各種油圧室２７〜２９から圧力センサＰＳ１１の圧力検出面Ｄまでの印加される圧力の伝播時間を調整することができるようになる。
【００５６】
上記実施の形態（変形例を含む）では、圧力センサの応答性を評価するべく、固定子１０に、隣接する２つの変動圧力室間を作動油が流出入することができるように接続する連通溝１２を形成していたが、隣接する２つの変動圧力室間でなくともよい。要は、基準用の圧力センサの圧力検出面と評価用の圧力センサの圧力検出面双方に対し、同一の圧力印加態様（特に、印加開始タイミング）で圧力を印加することができればよい。また、圧力の印加経路に起因するヒステリシスを評価するだけでよいのであれば、この連通溝１２を割愛した構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態の圧力センサの評価装置について、その全体構造を示す一部断面図。
【図２】固定子１０を構成する本体１０ａの側面構造を拡大して示す断面図。
【図３】回転子２２の側面構造を拡大して示す一部断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。
【図５】同実施の形態の圧力センサの評価装置１によって、圧力センサの検出面に付与される圧力の変化態様を模式的に示したグラフ。
【図６】同実施の形態の圧力センサの評価装置１によって、実際に計測された圧力の変化態様を示したグラフ。
【図７】同実施の形態の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１…圧力センサの評価装置、１０…固定子、１０ａ…本体、１０ｂ…プレート、１０ｃ…貫通孔、１１…アダプタ、１１ａ…アダプタ収容室、１２…連通溝、１３…変動油圧室（変動圧力室）、１４…スペーサ、１７…低油圧供給溝、１８…高油圧供給溝、１９…中間油圧供給溝、２０…モータ、２１…カップリング、２２…回転子（印加圧力切替手段）、２３…オイルシール、２３ａ…オイルシール収容室、２４…ベアリング、２４ａ…ベアリング収容室、２５…インナーロータ、２５ａ…溝（第１流路）、２５ｂ…溝（第２流路）、２５ｃ…溝（第３流路）、２６…アウターロータ、２６ａ〜２６ｃ…貫通孔（第１〜第３流路）、２６ｄ…長孔、２７…低油圧室（第１圧力室）、２７ａ…溝、２８…高油圧室（第２圧力室）、２８ａ…溝、２９…中間油圧室（第３圧力室）、２９ａ…溝、２９ｂ…通路（第３流路）、３０…ポンプ、３１…油圧回路、３２ａ〜３２ｃ…絶対圧センサ、３３ａ〜３３ｃ…供給路、４０…コンピュータ（評価手段）、ＰＳ１１〜ＰＳ２２…圧力センサ、Ｄ…圧力検出面。
【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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