JP6163390B2 - 恒温型圧電発振器 - Google Patents
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Description
<恒温型圧電発振器100の構成>
図1は、恒温型圧電発振器100の分解斜視図である。恒温型圧電発振器100は、恒温型圧電発振器100の表面を覆う球殻状の第1カバー110と、第1カバー110内に設置される第2カバー120と、第2カバー120を固定する固定板140と、を有している。第2カバー120内には圧電振動子130等の電子部品が載置されたプリント基板141が配置されている(図2参照)。以下の説明では、固定板140の主面内における一方向をX軸方向、固定板140の主面内においてX軸方向に垂直な方向をZ軸方向とし、X軸方向及びZ軸方向に垂直な方向をY軸方向として説明する。
圧電振動子の振動周波数は高い安定性を有するものの、圧電材料に固有の振動周波数特性は温度に応じてわずかに変化する。そのため、恒温型圧電発振器では、振動周波数のより高い安定性を確保するために、圧電振動子を一定の温度に保たれた恒温槽の中に載置している。設定される恒温槽の温度は、例えばSCカットの水晶振動片であれば約85度、ITカットの水晶振動片であれば約100度に設定される。このような圧電振動子の温度保持のため、恒温型圧電発振器では恒温型以外の圧電発振器に比べて多くの電力が消費される。恒温型圧電発振器100は、このような電力の消費を減らすものである。
第1カバーは、楕円球体として形成されても良い。以下に、第2実施形態として楕円球体の第1カバーを有する恒温型圧電発振器200について説明する。また以下の説明では、第1実施形態と同じ部分に関しては第1実施形態と同じ番号を付してその説明を省略する。
図5(a)は、恒温型圧電発振器200の断面図である。恒温型圧電発振器200は、外側が第1カバー210により覆われている。第1カバー210は、+Y軸側の上蓋カバー210aと、−Y軸側の下蓋カバー210bと、により形成されている。また、第1カバー210は、XZ平面内で円形の断面を有しており、Y軸方向の高さLYがZ軸方向の最大径LZよりも小さく形成されている。第1カバー210内には、圧電振動子130と、圧電振動子130が取り付けられるプリント基板241と、プリント基板241が取り付けられる固定板240と、が載置されている。固定板240には、絶縁材137により固定されて第1カバー210の外側に引き出されているリード端子136、及びプリント基板241に電気的に接続される接続ピン135が接続されている。プリント基板241には、圧電振動子130と共に、複数の電子部品が形成されている。図5(a)には、一部の電子部品のみが示されている。
中心からX軸方向に半径a、Y軸方向に半径b、Z軸方向に半径cを有する楕円球体の体積V3は、V3=4πabc/3の数式で表される。また、表面積S3は、S3=2π(c2+abxE(x,k)+bc2F(x,k)/ax)で表される。ここで、x=√(1−(c2/b2))、k=((√(1−(c2/b2)))/x)、a≧b≧cである。また、F(x,k)は第1種不完全楕円積分、E(x,k)は第2種不完全楕円積分である。例えば、a=8、b=c=5.5のとき、体積V3は1013.69となり、表面積S3は499.48となる。すなわち、体積V3が1000のとき表面積S3は約500と考えられ、この表面積S3は表面積S1に比べて狭くなっている。すなわち、恒温型圧電発振器200では直方体の体積を有する従来の恒温型圧電発振器よりも熱量の流出が抑えられ、電力の消費を減らすことができる。
恒温型圧電発振器では、プリント基板上の電子部品を覆うように第2カバーが形成されても良い。以下に、第3実施形態としてプリント基板上の電子部品を覆うように第2カバーが形成された恒温型圧電発振器300について説明する。また以下の説明では、第1実施形態及び第2実施形態と同じ部分に関しては第1実施形態及び第2実施形態と同じ番号を付してその説明を省略する。
図6(a)は、恒温型圧電発振器300の概略断面図である。恒温型圧電発振器300は、図5(a)に示された恒温型圧電発振器200のプリント基板241上に第2カバー320が配置されている。プリント基板241の+Y軸側の面には多数の電子部品が載置されており(図6(a)では発熱素子131、温度制御回路133のみ図示、その他の電子部品は不図示)、第2カバー320はこれらの電子部品を覆うように配置される。第2カバー320は、例えばアルミニウム等の輻射を反射しやすい材料により形成されている。
恒温型圧電発振器では、プリント基板上の電子部品を覆うように絶縁塗料が形成され、さらに絶縁塗料を覆うように遮熱塗料が形成されることによりプリント基板及び電子部品等からの輻射等による放熱が防がれても良い。以下に、第4実施形態としてプリント基板上の電子部品を覆うように絶縁塗料及び遮熱塗料が形成された恒温型圧電発振器400について説明する。また以下の説明では、第1実施形態から第3実施形態と同じ部分に関しては第1実施形態から第3実施形態と同じ番号を付してその説明を省略する。
図7(a)は、恒温型圧電発振器400の概略断面図である。恒温型圧電発振器400は、図5(a)に示された恒温型圧電発振器200のプリント基板241上に絶縁塗料421及び遮熱塗料422が形成されている。プリント基板241の+Y軸側の面には多数の電子部品が載置されており(図7(a)では発熱素子131、温度制御回路133のみ図示、その他の電子部品は不図示)、絶縁塗料421はこれらの電子部品を覆うように形成されている。絶縁塗料421には例えばアクリル系樹脂等が用いられる。また、遮熱塗料422は絶縁塗料421を覆うように形成されている。遮熱塗料422には、例えばシリコーンアクリル系樹脂にアルミニウム顔料を混ぜたもの等が用いられる。
110、210 … 第1カバー
110a、210a … 上蓋カバー
110b、210b … 下蓋カバー
111、120c、140a … 貫通孔
120、320 … 第2カバー
120a … 筐体
120b … リッド
121 … キャビティ
130 … 圧電振動子
130a … 金具
130b … 放熱シート
131 … 発熱素子
132 … 温度センサー
133 … 温度制御回路
134 … 発振素子
135 … 接続ピン
136 … リード端子
137 … 絶縁材
138 … 電子部品
140 … 固定板
141、241 … プリント基板
421 … 絶縁塗料
422 … 遮熱塗料
Claims (8)
- 所定の周波数で振動する圧電振動子と、該圧電振動子を発振させる発振用の発振素子と、を実装するプリント基板と、
前記圧電振動子を所定の温度に維持する恒温素子と、
上蓋カバーと該上蓋カバーに嵌合する下蓋カバーとからなり、前記圧電振動子、前記発振素子及び前記プリント基板を覆う球体又は楕円球体の第1カバーと、
前記第1カバーの外側から前記プリント基板に導通する少なくとも一対のリード端子と、
を備える恒温型圧電発振器。 - 少なくとも前記発振素子を覆い前記プリント基板と接合する第2カバーを有する請求項1に記載の恒温型圧電発振器。
- 前記恒温素子は発熱素子を含み、該発熱素子が前記第2カバーの外側に取り付けられる請求項2に記載の恒温型圧電発振器。
- 少なくとも前記プリント基板の一部を覆う第2カバーを有し、
前記恒温素子は発熱素子を含み、該発熱素子が前記第2カバーの内側に取り付けられ、前記第2カバーの内壁は該発熱素子からの熱を反射する材料からなる請求項1に記載の恒温型圧電発振器。 - 前記恒温素子がパワートランジスタ又はヒータ線である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の恒温型圧電発振器。
- 前記リード端子は、前記下蓋カバーに形成された貫通孔に配置された絶縁材を介して貫通する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の恒温型圧電発振器。
- 前記第2カバーを固定する固定板を有し、前記少なくとも一対のリード端子は前記固定板に接続され、さらに前記固定板から前記第2カバーを貫通する少なくとも一対の接続ピンが配置され、該接続ピンが前記プリント基板に導通する請求項2に記載の恒温型圧電発振器。
- 前記プリント基板上には複数の電子部品が形成され、少なくとも一部の前記電子部品を覆うように絶縁塗料が形成され、前記絶縁塗料を覆うように遮熱塗料が形成され、前記絶縁塗料の上面が平面状に形成されている請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の恒温型圧電発振器。
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