JP4388794B2 - 水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明は、恒温槽型の水晶発振器の温度制御に関する。

水晶振動子を用い、発振回路と組み合わせた水晶発振器が電子機器、通信機器等の信号源、クロック源として広く利用されている。そしてより高安定な周波数とするため水晶振動子または発振回路と共に恒温槽で高温にして安定化している。

さらに周波数を安定化を求められている。

特願平２００１−１９６８５９号公報 特開平７−５０５２３号公報

本発明が解決しようとする問題点は、水晶振動子や発振回路を恒温槽に収めるがこの恒温槽は通常３〜４本のネジで基台に止められており、ネジが金属製であるためそこから熱が逃げ、恒温槽の温度変化に影響を与えてしまう。そこで恒温槽の精度を上げるには熱的に安定化するため断熱材等を使用する為、恒温槽を大きくしなければならない。図４は、従来技術の恒温槽型発振器の構造で、基台１上に恒温槽を載置した基板１０があり、基板の上には恒温槽２が複数個の支持台の上に載せられている。支持台はネジであったり金属製のものが多い。複数の支持台から恒温槽の熱が伝導し、恒温槽内の熱の変化が大きくなり熱制御がやりにくくなる。熱制御が多く繰り返されると周波数が変化し、特性を損なうことになる。なお、図４では断熱材とその外側のケースは省略している。

特許文献１では、「プリント基板の間を断熱性の高い材質にて構成されたネジとスペーサとによって固定した」とあり、スペーサに断熱性の高い材質を使用した例が示されている。また特許文献２では「内部を気密構造」や「薄い断熱材によりケーシングの等価熱伝達抵抗を調整可能とした」とあるが、断熱のために気密構造としたことが示されている。

本発明は、恒温槽を用いた水晶発振器において、恒温槽と該恒温槽を支える基台との間の支持具が１ヶ所設けられ、該支持具の温度センサが該恒温槽からの熱の伝達による温度変化を感知することで該恒温槽が温度制御されていることを最も主要な特徴とする。

本発明は、恒温槽を支える支持個所を１ヶ所としたため、熱の逃げが少なくなり、また外部からの熱の伝達が少なくなり、恒温槽を安定な温度に保つことが出来るので、安定な周波数が得られる。また支持具に温度センサを取り付け、その温度の変化を感知することにより、外部との温度差から将来の温度変化を予測し恒温槽の温度を制御することにより、より安定な周波数が得られるという利点がある。
温度センサは、外に漏れる熱を感知し、安定した状態では温度変化を感じないが、外気温が下がってきた場合には、恒温槽からの漏れる熱とのバランスが崩れるので、支持具の温度の状態を監視することで恒温槽の温度低下の予測が出来る。
本発明は、１ヶ所の支持具だけのため、外からの熱の影響が支持具だけが支配しているため、そこの温度を監視して恒温槽の温度管理に役立てることが出来る。

本発明により支持具に伝わる熱のバランスを考慮し、将来の恒温槽内の温度予想を可能とするため、従来より安定な周波数の恒温槽型の水晶発振器を提供することを可能とした。

図１は、本発明を説明する水晶発振器の正面図である。基台１の上に恒温槽２に入れられた水晶振動子や発振回路があり、支持具３で支えられている。恒温槽２は通常、被加熱物(水晶振動子や発振回路)とセンサからなり周囲をヒータ線５で巻かれている構造である。恒温槽２の周囲に断熱材が巻かれ、熱の逃げを防止している。本図では断熱材は省略している。支持具３は、熱の伝わりにくい材料から出来ている。従来は恒温槽を支えるのに金属製のネジ２〜４本を使い、基台１等に支持していたが、本願発明では１つの支持具で恒温槽を支えている。最近はもっと熱の伝わりにくいポリカーボネート等のネジや支持具が使用される例が提案されているが、支持点が多いほど熱の逃げは止まらない。
図1では図示していないが、恒温槽２の周りには断熱材を覆い、かつケースが被せられる。
図1のトランジスタは、温度制御用のトランジスタで熱源としても利用されている。

支持具３は、熱伝導の少ない材料が好ましく、接触面積も少ないほどよい。熱の逃げは恒温槽周囲の外気に逃げる熱は、図示されていないが断熱材で覆い逃げないようにしている。そして支持具からは１ヶ所しかないのでそこからしか熱は逃げない。

もうひとつの実施例として、支持具に温度センサを取り付ける。温度センサは、恒温槽から伝わってくる熱を感知し、熱が支持具を伝って逃げてくる状態がわかる。これにより恒温槽内の温度センサと支持具の温度センサによって、支持具に漏れている熱がわかり、その後の恒温槽の温度制御に役立てることが出来る。特に恒温槽内の熱状態の予想を支持具の温度センサからの情報を役立てることが出来る。

図２は、実施例を示す支持具に温度センサをつけた例を示す部分図である。支持具５は、基台１上にあり、恒温槽２を支えている。この支持具３に温度センサ６を取り付けることにより、漏れてくる熱を感知し、制御回路に伝えている。

図３は、支持具に温度センサと発熱体を取り付けた一般的な例を示す。恒温槽から漏れる熱を支持具５で熱源を用意することにより、補完して恒温槽２の温度を一定に保つようにしている。

恒温槽は熱筒、断熱材とケースを一体化したものをいう、本願発明では水晶振動子を入れる熱筒を恒温槽として表現している。本発明の図では恒温槽の周りに巻かれる断熱材については省略している。

本発明は、高安定な恒温槽型の水晶発振器に利用できる他、恒温槽により温度を一定に保つ必要のある他の用途にも適用できる。

図1は、本発明の実施例を示す正面図である。 図２は、支持具に温度センサを取り付けた例を示す部分図である。 図３は、支持具に温度センサと熱源を取り付けた例を示す部分図である。 図４は、従来の恒温槽型水晶発振器の構造を示す正面図である。

符号の説明

1 基台
２ 恒温槽
３ 支持具
４ ヒータ
６ センサ

Claims (1)

1. 水晶振動子が恒温槽に収納された水晶発振器において、恒温槽と該恒温槽を支える基台との間の支持具が１ヶ所設けられ、該支持具の温度センサが該恒温槽からの熱の伝達による温度変化を感知することで該恒温槽が温度制御されていることを特徴とする水晶発振器。

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