JP2000074971A - 電位センサ - Google Patents

電位センサ

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JP2000074971A
JP2000074971A JP10242658A JP24265898A JP2000074971A JP 2000074971 A JP2000074971 A JP 2000074971A JP 10242658 A JP10242658 A JP 10242658A JP 24265898 A JP24265898 A JP 24265898A JP 2000074971 A JP2000074971 A JP 2000074971A
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章博 後藤
Masanori Abe
正規 安部
Hideto Nikai
秀人 二階
Shoji Koyama
昌二 小山
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電位センサにおいて、音叉は、先端にチ
ョッパを与える一対の振動アーム部の支点となる基部に
一対の取付部を備えた構造とされ、取付部をベース部材
に対して固着して、基部とベース部材とで振動アームの
振動方向に沿う閉断面構造部分を形成し、電子回路を配
設した電子回路基板を、音叉の一対の取付部または一対
の振動アームの間に、電子回路を配設した面がベース部
材の上面に対して実質的に直交する状態で配置し、電子
回路基板の上端面に、検知電極板を、該上端面と並行さ
せて配置している。 【効果】 大幅な省スペース化および小型化、特にスリ
ム化が可能である。振動部品である音叉の取付部を剛性
の高いものとすることができるので、精度の高い安定性
の高いものとすることができる。耐ノイズ性を高めるこ
とができる。組立ての精度や作業性を向上させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電界の強度検出
および帯電量の測定等に使用する電位センサに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電位センサとしては、種
々な型のものが開発され使用されてきているが、それら
従来の電位センサの構成例としては、添付図面の図５お
よび図６に示すようなものがあった。図５は、電位セン
サの平面断面図であり、図６は、正面断面図である。こ
れら図５および図６に示されるように、この従来の電位
センサは、駆動用圧電セラミックス６を接着した音叉２
を使用しており、音叉２の先端部にあるチョッパ部４に
より電気力線７が切られる。検知電極３は基板８に固定
され、チョッパ部４の背後に配置されている。また、検
知電極により検出された交流信号の増幅回路１２および
音叉２の駆動回路１０も基板８上に設けられている。こ
れら音叉２、検知電極３、増幅回路１２および駆動回路
１０は、検出アパーチャ５を持つケース１内に収容され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来構成の
電位センサは、チョッパ部、増幅回路および駆動回路が
被測定物に対向する面に対して平面的に配置されている
ため、被測定物に対して断面積が大きくなる。従って、
この電位センサを装置に内蔵した場合、取付けに大きな
場所が必要なため、他の部品の実装の妨げとなる。この
ように、従来の電位センサには、スリム化、コンパクト
化に問題のあるものが多かった。
【０００４】また、従来の電位センサの構造では、音叉
の取付け構造に問題があり、そのことが精度や安定性を
向上させる点で問題となっていた。
【０００５】さらにまた、従来の電位センサの構造で
は、チョッパに対して検知電極を近接させることが難し
く、また、検知電極に対してプリアンプ回路等を近接配
置することが難しく、耐ノイズ性を向上させる点で問題
となっていた。
【０００６】また、従来の電位センサの構造では、組立
ての精度や作業性を向上させる点でも問題があった。
【０００７】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点を解消しうるような電位センサを提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、被測定物より放射される電気力線を一定の周期で
切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて
出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有したケー
ス内に配設してなる電位センサにおいて、前記音叉は、
先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム部の支点
となる基部に一対の取付部を備えた構造とされ、前記取
付部を前記ベース部材に対して固着して、前記基部と前
記ベース部材とで前記振動アームの振動方向に沿う閉断
面構造部分を形成したことを特徴とする。
【０００９】本発明の別の観点によれば、被測定物より
放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与え
る音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知
電極板を、ベース部材を有したケース内に配設してなる
電位センサにおいて、前記音叉は、先端に前記チョッパ
を与える一対の振動アーム部の支点となる基部に一対の
取付部を備えた構造とされ、電子回路を配設した電子回
路基板を前記音叉の一対の取付部または一対の振動アー
ムの間に配置したことを特徴とする。
【００１０】本発明のさらに別の観点によれば、被測定
物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパ
を与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出
す検知電極板を、ベース部材を有したケース内に配設し
てなる電位センサにおいて、電子回路を配設した電子回
路基板を、前記電子回路を配設した面が前記ベース部材
の上面に対して実質的に直交する状態で配置し、前記電
子回路基板の上端面に、前記検知電極板を、該上端面と
並行させて配置したことを特徴とする。
【００１１】本発明のさらに別の観点によれば、被測定
物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパ
を与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出
す検知電極板を、ベース部材を有したケース内に配設し
てなる電位センサにおいて、前記音叉は、先端に前記チ
ョッパを与える一対の振動アーム部の支点となる基部に
一対の取付部を備えた構造とされ、前記取付部を前記ベ
ース部材に対して固着して、前記基部と前記ベース部材
とで前記振動アームの振動方向に沿う閉断面構造部分を
形成し、電子回路を配設した電子回路基板を、前記音叉
の一対の取付部または一対の振動アームの間に、前記電
子回路を配設した面が前記ベース部材の上面に対して実
質的に直交する状態で配置し、前記電子回路基板の上端
面に、前記検知電極板を、該上端面と並行させて配置し
たことを特徴とする。
【００１２】本発明のさらに別の観点によれば、被測定
物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパ
を与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出
す検知電極板を、ベース部材を有したケース内に配設し
てなる電位センサにおいて、前記音叉は、先端に前記チ
ョッパを与える一対の振動アーム部の支点となる断面略
コの字形状の基部に一対の取付部を備えた構造とされ、
前記取付部を前記ベース部材に対して固着して、前記基
部と前記ベース部材とで前記振動アームの振動方向に沿
う閉断面構造部分を形成し、電子回路を配設した電子回
路基板を、前記音叉の一対の取付部または一対の振動ア
ームの間に、前記電子回路を配設した面が前記ベース部
材の上面に対して実質的に直交する状態で配置し、前記
電子回路基板の上端面に、前記検知電極板を、該上端面
と並行させて配置し、前記ベース部材に対して、前記チ
ョッパおよび検知電極板に対応する位置にアパーチャを
有したケース部材を組み合わせて前記ケースを構成した
ことを特徴とする。
【００１３】本発明の一つの実施の形態によれば、前記
音叉の取付部と前記ベース部材との前記固着は、スポッ
ト溶接にてなされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、添付図面の図１から図４に
基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、
本発明をより詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施例としての電位セ
ンサの構成を示す分解部品配列斜視図である。図１によ
く示されるように、この実施例の電位センサは、主とし
て、ケース部材２０と、音叉３０と、電子回路基板４０
と、検知電極板５０と、ベース部材６０とを備える。
【００１６】ケース部材２０の先端天井部には、被測定
物からの電気力線を通すためのアパーチャ２１が形成さ
れており、後端には、電子回路基板４０の後端部に接続
された電気リード線４１を引き出すための引出し部を定
めると同時にケース部材２０の強度を高めるための絞り
部２２が形成されている。
【００１７】音叉３０は、先端にチョッパ３１を与える
一対の振動アーム部３２の支点となる断面略コの字形状
の基部３３に一対の取付部３４を備えた構造とされてい
る。取付部３４の下端には、固着片３５が形成されてい
る。振動アーム部３２の各々には、駆動用圧電セラミッ
クス３６が取り付けられている。
【００１８】電子回路基板４０は、通常のプリント回路
基板で形成されてよく、この電子回路基板４０には、駆
動用圧電セラミックス３６に対して駆動信号を与えて音
叉３０を作動してチョッパ３１により、被測定物より放
射される電気力線を一定の周期で切るようにさせるため
の駆動回路８０や、電気力線を受けた検知電極板５０か
ら取り出される出力を受けて増幅処理（プリアンプ）等
を行なう電子回路７０等が設けられる。これら電子回路
７０や駆動回路８０に対する各対応する電気リード線４
１の電気接続は、電子回路基板４０に形成された導体パ
ターン（図示していない）によって行われている。
【００１９】ベース部材６０には、先端に起立片６１が
形成され、後端に一対のハーネスクランプ片６２が形成
されている。
【００２０】次に、図２を特に参照して、この実施例の
電位センサの各構成部分の組み付け態様について説明す
る。図２は、図１に関して説明したような、音叉３０お
よび電子回路基板４０をベース部材６０に対して組み付
け、それらの組合せ体に対してケース部材２０を組み付
けようとしているところを斜視図にて示している。この
図２によく示されているように、音叉３０は、ベース部
材６０の上面に対して、取付部３４の各固着片３５をス
ポット溶接にて固着することにより、ベース部材６０上
に取り付け固定される。したがって、基部３３とベース
部材６０とで、振動アーム部３２の振動方向に沿う閉断
面構造部分が形成されることになる。このような音叉３
０の構造によれば、振動アーム部３２の支点が音叉自体
の取付部であるため剛性が高くなる。基部３３とベース
部材６０とで閉断面構造部分が形成されているため更に
剛性を高めることができる。音叉３０は、振動部品であ
り、剛性の高さは、直接に精度や安定性の向上につなが
る。
【００２１】音叉３０とベース部材６０との固着にスポ
ット溶接を用いたことにより、量子的な部分において導
通が確保でき、しかも、組立ての精度や作業性も向上す
る。また、半田付け等と異なり各種の金属材料を選択す
ることができる。
【００２２】電子回路基板４０は、音叉３０の一対の取
付部３４および一対の振動アーム３２の間に、電子回路
７０および駆動回路８０を配設した面がベース部材６０
の上面に対して直交する状態で、すなわち、起立状態
で、配置する。電子回路基板４０の固定方法は、任意の
ものでよいが、例えば、電子回路基板４０の下端面をベ
ース部材６０の上面に固着する。このため、電子回路基
板４０に設けられた検知電極板５０が音叉３０のチョッ
パ３１に最も近い位置にくるようにすることができる。
【００２３】また、電子回路基板４０の上端面に、この
上端面と並行させて、すなわち、電子回路基板の厚み方
向に並行になるようにして配設された検知電極板５０
は、音叉３０のチョッパ３１に最も近い位置に配置でき
るようになり、検知電極板５０を小さな材料にて形成で
き絶対質量および表面積を小さくできる。また、検知電
極板５０に最も近い部分にプリアンプ回路７０を配置す
ることができる。これにより、電位センサの耐ノイズ特
性を格段に向上させることができる。
【００２４】電子回路基板４０を、音叉３０の一対の取
付部３４、一対の振動アーム３２の間に配置することに
より、従来はデッドスペースとなっていた部分を有効に
利用できることになり、また、大幅な省スペース化およ
び小型化、特にスリム化が可能となる。
【００２５】電位センサの組立ての最後の段階におい
て、ベース部材６０の後端に設けた一対のハーネスクラ
ンプ片６２を用いて電子回路基板４０から引き出される
電気リード線４１の固定を行ない、ケース部材２０をベ
ース部材６０に対して組み付けて、電位センサの組立て
を終了する。このとき、ケース部材２０のアーパチャ２
１が、ケース内に位置した音叉３０のチョッパ３１およ
び検知電極板５０に対向した位置にくるようにしてい
る。また、電気リード線４１は、ケース部材２０の絞り
部２２によって定められる電気リード線引出し部を通し
て外部へと引き出されるようになっている。図３は、こ
のような電位センサの平面断面図であり、図４は、正面
断面図である。
【００２６】
【発明の効果】大幅な省スペース化および小型化、特に
スリム化が可能である。
【００２７】振動部品である音叉の取付部を剛性の高い
ものとすることができるので、精度の高い安定性の高い
ものとすることができる。
【００２８】耐ノイズ性を高めることができる。
【００２９】組立ての精度や作業性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての電位センサの構成を
示す分解部品配列斜視図である。
【図２】図１の電位センサの各部品の組み付けを説明す
るための斜視図である。
【図３】図１の電位センサの組立て状態の平面断面図で
ある。
【図４】図１の電位センサの組立て状態の正面断面図で
ある
【図５】従来例の電位センサの平面断面図である。
【図６】図６は、図５の電位センサの正面断面図であ
る。
【符号の説明】
２０ ケース部材 ２１ アパーチャ ３０ 音叉 ３１ チョッパ ３２ 振動アーム ３３ 基部 ３４ 取付部 ３５ 固着片 ３６ 駆動用圧電セラミック ４０ 電子回路基板 ４１ 電気リード線 ５０ 検知電極板 ６０ ベース部材 ６１ 起立片 ６２ ハーネスクランプ片 ７０ 電子回路 ８０ 駆動回路
フロントページの続き (72)発明者 安部 正規 神奈川県横浜市港北区新横浜２丁目６番23 号 株式会社ヒロセチェリープレシジョン 内 (72)発明者 二階 秀人 神奈川県横浜市港北区新横浜２丁目６番23 号 株式会社ヒロセチェリープレシジョン 内 (72)発明者 小山 昌二 神奈川県横浜市港北区新横浜２丁目６番23 号 株式会社ヒロセチェリープレシジョン 内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定物より放射される電気力線を一定
    の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線
    を受けて出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有
    したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記
    音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム
    部の支点となる基部に一対の取付部を備えた構造とさ
    れ、前記取付部を前記ベース部材に対して固着して、前
    記基部と前記ベース部材とで前記振動アームの振動方向
    に沿う閉断面構造部分を形成したことを特徴とする電位
    センサ。
  2. 【請求項２】 前記音叉の取付部と前記ベース部材との
    前記固着は、スポット溶接にてなされた請求項１記載の
    電位センサ。
  3. 【請求項３】 被測定物より放射される電気力線を一定
    の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線
    を受けて出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有
    したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記
    音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム
    部の支点となる基部に一対の取付部を備えた構造とさ
    れ、電子回路を配設した電子回路基板を前記音叉の一対
    の取付部または一対の振動アームの間に配置したことを
    特徴とする電位センサ。
  4. 【請求項４】 被測定物より放射される電気力線を一定
    の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線
    を受けて出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有
    したケース内に配設してなる電位センサにおいて、電子
    回路を配設した電子回路基板を、前記電子回路を配設し
    た面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交する
    状態で配置し、前記電子回路基板の上端面に、前記検知
    電極板を、該上端面と並行させて配置したことを特徴と
    する電位センサ。
  5. 【請求項５】 被測定物より放射される電気力線を一定
    の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線
    を受けて出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有
    したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記
    音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム
    部の支点となる基部に一対の取付部を備えた構造とさ
    れ、前記取付部を前記ベース部材に対して固着して、前
    記基部と前記ベース部材とで前記振動アームの振動方向
    に沿う閉断面構造部分を形成し、電子回路を配設した電
    子回路基板を、前記音叉の一対の取付部または一対の振
    動アームの間に、前記電子回路を配設した面が前記ベー
    ス部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置し、
    前記電子回路基板の上端面に、前記検知電極板を、該上
    端面と並行させて配置したことを特徴とする電位セン
    サ。
  6. 【請求項６】 前記音叉の取付部と前記ベース部材との
    前記固着は、スポット溶接にてなされた請求項５記載の
    電位センサ。
  7. 【請求項７】 被測定物より放射される電気力線を一定
    の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線
    を受けて出力を取り出す検知電極板を、ベース部材を有
    したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記
    音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム
    部の支点となる断面略コの字形状の基部に一対の取付部
    を備えた構造とされ、前記取付部を前記ベース部材に対
    して固着して、前記基部と前記ベース部材とで前記振動
    アームの振動方向に沿う閉断面構造部分を形成し、電子
    回路を配設した電子回路基板を、前記音叉の一対の取付
    部または一対の振動アームの間に、前記電子回路を配設
    した面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交す
    る状態で配置し、前記電子回路基板の上端面に、前記検
    知電極板を、該上端面と並行させて配置し、前記ベース
    部材に対して、前記チョッパおよび検知電極板に対応す
    る位置にアパーチャを有したケース部材を組み合わせて
    前記ケースを構成したことを特徴とする電位センサ。
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