JPH0129089B2 - - Google Patents
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- JPH0129089B2 JPH0129089B2 JP56156969A JP15696981A JPH0129089B2 JP H0129089 B2 JPH0129089 B2 JP H0129089B2 JP 56156969 A JP56156969 A JP 56156969A JP 15696981 A JP15696981 A JP 15696981A JP H0129089 B2 JPH0129089 B2 JP H0129089B2
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- Japan
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- crystal resonator
- tuning fork
- degrees
- fork type
- thermometer
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
- H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は体温計、あるいは、温度計用音叉型屈
曲水晶振動子のカツト角に関する。特に、エツチ
ング成形できるカツト角に関する。
曲水晶振動子のカツト角に関する。特に、エツチ
ング成形できるカツト角に関する。
本発明の目的はカツト角を最適に選ぶ事により
温度に対する周波数変化の大きい、即ち、感度の
良い音叉型屈曲水晶振動子を提供する事にある。
温度に対する周波数変化の大きい、即ち、感度の
良い音叉型屈曲水晶振動子を提供する事にある。
通常、体温計、あるいは、温度計としては水銀
ガラス体温計、あるいは水銀ガラス温度計が多用
されて来た。この理由としてはまず第１に正確で
ある。更に、安価であり、取り扱いが簡単である
等が挙げられている。しかし、水銀体温計、ある
いは、温度計にも欠点がある。例えば、体温計の
場合、検温の測定時間が長く、新生児や乳幼児へ
の検温が難しい。振下げが面倒、更に、壊れやす
いという欠点があつた。最近はこれらの欠点を改
善したサーミスター体温計が出現しているが、温
度と抵抗の関係が直線でない。又、サーミスター
は製造による素子のバラツキがあり、素子の互換
性をもたせにくいことも欠点であつた。更に、検
温時間が水銀体温計より改善されて来ているが約
１分〜２分と長く、満足できるようなものではな
かつた。又、腕時計に温度計を機能として持たせ
る場合、従来のATカツト水晶振動子では大きす
ぎて、腕時計用としては不向きであつた。そこ
で、本発明は新しく、体温計、あるいは温度計の
温度センサーとして音叉型屈曲水晶振動子を提案
するものであり、カツト角の選択によつて体温
計、あるいは温度計用として感度の良い超小型屈
曲水晶振動子を提供する事ができる。それ故、検
温時間の短い電子体温計を可能とすると同時に、
腕時計としては温度計の機能を持つた腕時計を提
供するものである。以下、図面に沿つて本発明を
詳細に説明する。
ガラス体温計、あるいは水銀ガラス温度計が多用
されて来た。この理由としてはまず第１に正確で
ある。更に、安価であり、取り扱いが簡単である
等が挙げられている。しかし、水銀体温計、ある
いは、温度計にも欠点がある。例えば、体温計の
場合、検温の測定時間が長く、新生児や乳幼児へ
の検温が難しい。振下げが面倒、更に、壊れやす
いという欠点があつた。最近はこれらの欠点を改
善したサーミスター体温計が出現しているが、温
度と抵抗の関係が直線でない。又、サーミスター
は製造による素子のバラツキがあり、素子の互換
性をもたせにくいことも欠点であつた。更に、検
温時間が水銀体温計より改善されて来ているが約
１分〜２分と長く、満足できるようなものではな
かつた。又、腕時計に温度計を機能として持たせ
る場合、従来のATカツト水晶振動子では大きす
ぎて、腕時計用としては不向きであつた。そこ
で、本発明は新しく、体温計、あるいは温度計の
温度センサーとして音叉型屈曲水晶振動子を提案
するものであり、カツト角の選択によつて体温
計、あるいは温度計用として感度の良い超小型屈
曲水晶振動子を提供する事ができる。それ故、検
温時間の短い電子体温計を可能とすると同時に、
腕時計としては温度計の機能を持つた腕時計を提
供するものである。以下、図面に沿つて本発明を
詳細に説明する。
例えば、体温計として要求される特性として
は、 (1) 熱応答性を良くするために小型、軽量である
こと。
は、 (1) 熱応答性を良くするために小型、軽量である
こと。
(2) 温度に対する周波数感度が良いこと。
が挙げられる。又、腕時計の温度計用としては特
に、小型である必要がある。この２つの内、(1)に
ついては最近、音叉型屈曲水晶振動子を使つてか
なり小型の水晶ユニツトが開発され、腕時計の源
振として多用されている。それ故、これを体温計
の温度センサーとして使用した場合、熱応答性が
良く体温を検出する時間を短くする事が出来る。
又、小型であるから腕時計に機能として持たせる
温度計の温度センサーとして最適である。第１図
は本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極配置の一
実施例の斜視図で、音叉型水晶１には励振電極
２，３が配置されている。第２図は第１図のＡ―
Ａ断面図を示し、音叉型水晶１の表裏面と側面に
励振電極を配置した例であり、直流電圧を印加し
たときは矢印方向に電界はかかる。交番電圧を印
加することによつて電界方向は逆転し、屈曲モー
ドで励振させる事ができる。第３図は本発明の音
叉型屈曲水晶振動子の電極配置の他の実施例の斜
視図で、音叉型水晶４の表裏面にのみ励振電極
５，６が配置された例である。第４図は第３図の
Ｂ―Ｂ断面図である。第２図と同様に、直流電圧
によつて矢印方向に電界は働く、交番電圧を印加
する事によつて電界方向は逆転し、屈曲モードで
励振させる事ができる。第５図は本発明の水晶振
動子ユニツトを示し、ステム１２とキヤツプ１０
から成つている。ユニツト内には音叉型屈曲水晶
振動子７が支持リード線８，９に半田あるいは接
着剤によつて固着されている。又、キヤツプ１０
は洋白（65％Cu―10％Ni―残Zn）でできている
が体温計用としては熱電導性が不充分であるので
更に表面には一部、あるいは全面に熱電導性の良
い材料、例えば、金メツキ１１が施されている。
体温は金メツキ１１を介して音叉型屈曲水晶振動
子の共振周波数で測定される。水晶ユニツトの直
径Ｄは約1.5mmφ、長さＬは約６mmと超小型の水
晶ユニツトであるから質量も小さく熱応答性は優
れている。第６図は常温から約40℃に温度を変化
させたときの共振周波数の安定する時間を示して
いる。常温での共振周波数0から約40℃での共振
周波数1になり安定するには約15秒〜20秒と従来
の素子と比較して熱応答性は非常に良い事が分か
る。次に、(2)の温度に対する周波数感度が良い事
が必要であり、通常、体温計、あるいは、温度計
の場合、絶対値で約20ppm／℃以上の周波数感度
を持つ音叉型屈曲水晶振動子が必要である。第７
図は本発明の音叉型屈曲水晶振動子でＺ板から形
成されたＹ軸方向に長い音叉型の例である。第８
図は第７図の音叉型屈曲水晶振動子をＸ軸を回転
軸として（反時計方向を正とする）θ度回転した
ときのθ度と周波数感度αの関係で、理論的関係
である。θのプラス側ではθが約10度付近から周
波数感度αは大きくなりα＝−20ppm／℃となる
カツト角θは約25度である。カツト角θが大きく
なるに従つてαは更に大きくなる。一方、θのマ
イナス側ではθの絶対値が大きくなるに従つてα
も大きくなり、カツト角θが約−58度ではαは最
大の感度を示し、θの絶対値が大きくなるに従つ
てαは徐々に減少して行く。第８図から明らかな
ように、α＝−20ppm／℃以上の周波数感度を持
つカツト角はプラス側ではθは約25度以上、マイ
ナス側ではθは−15度より小さいカツト角であれ
ば良い。又、本発明では、生産性を考えて、音叉
形状をエツチング法による形成方法を採用するか
ら、形成できるカツト角は当然限定される。即
ち、本発明ではαの絶対値が20ppm／℃より大き
く、しかも、エツチング加工できる事が限定され
る件である。第９図はカツト角θとエツチングレ
ードとの関係を示し、θ＝０を中心にθの絶対値
が大きくなるに従つてエツチングレードが小さく
なつて行くのが分かる。又、実験から音叉の板厚
ｔを50μ〜100μに設定したときレジストが冒され
ないエツチングレートは少なくとも0.05μｍ／分
より早いエツチングレートが必要である。それ
故、これを満足するカツト角はプラス側で約35度
マイナス側で約−70度である。又、上述したθと
αの関係は理論値であるが、本発明のカツト角θ
＝−60゜での実験ではαは約−100ppm／℃と大変
に周波数感度の良い音叉型屈曲水晶振動子を得る
事ができた。次に、具体的に例を挙げて説明する
と、計時用として共振周波数2を32768Hzを使用
し、温度検出用として共振周波数3を100000Hzを
使用し、周波数感度αを−100ppm／℃とすると
測定時間１秒で温度分解能が0.1℃と相当に良い
体温計、あるいは、温度計を提供できると同時
に、体温計の場合、検温時間が測定時間を含めて
十数秒と従来のサーミスターの1/4〜1/8倍と短縮
できる。又、温度分解能は周波数感度と計時用共
振周波数と温度検出用共振周波数によつて決めら
れ、分解能は周波数感度が良いほど、又、供振周
波数が高いほどあがる。
に、小型である必要がある。この２つの内、(1)に
ついては最近、音叉型屈曲水晶振動子を使つてか
なり小型の水晶ユニツトが開発され、腕時計の源
振として多用されている。それ故、これを体温計
の温度センサーとして使用した場合、熱応答性が
良く体温を検出する時間を短くする事が出来る。
又、小型であるから腕時計に機能として持たせる
温度計の温度センサーとして最適である。第１図
は本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極配置の一
実施例の斜視図で、音叉型水晶１には励振電極
２，３が配置されている。第２図は第１図のＡ―
Ａ断面図を示し、音叉型水晶１の表裏面と側面に
励振電極を配置した例であり、直流電圧を印加し
たときは矢印方向に電界はかかる。交番電圧を印
加することによつて電界方向は逆転し、屈曲モー
ドで励振させる事ができる。第３図は本発明の音
叉型屈曲水晶振動子の電極配置の他の実施例の斜
視図で、音叉型水晶４の表裏面にのみ励振電極
５，６が配置された例である。第４図は第３図の
Ｂ―Ｂ断面図である。第２図と同様に、直流電圧
によつて矢印方向に電界は働く、交番電圧を印加
する事によつて電界方向は逆転し、屈曲モードで
励振させる事ができる。第５図は本発明の水晶振
動子ユニツトを示し、ステム１２とキヤツプ１０
から成つている。ユニツト内には音叉型屈曲水晶
振動子７が支持リード線８，９に半田あるいは接
着剤によつて固着されている。又、キヤツプ１０
は洋白（65％Cu―10％Ni―残Zn）でできている
が体温計用としては熱電導性が不充分であるので
更に表面には一部、あるいは全面に熱電導性の良
い材料、例えば、金メツキ１１が施されている。
体温は金メツキ１１を介して音叉型屈曲水晶振動
子の共振周波数で測定される。水晶ユニツトの直
径Ｄは約1.5mmφ、長さＬは約６mmと超小型の水
晶ユニツトであるから質量も小さく熱応答性は優
れている。第６図は常温から約40℃に温度を変化
させたときの共振周波数の安定する時間を示して
いる。常温での共振周波数0から約40℃での共振
周波数1になり安定するには約15秒〜20秒と従来
の素子と比較して熱応答性は非常に良い事が分か
る。次に、(2)の温度に対する周波数感度が良い事
が必要であり、通常、体温計、あるいは、温度計
の場合、絶対値で約20ppm／℃以上の周波数感度
を持つ音叉型屈曲水晶振動子が必要である。第７
図は本発明の音叉型屈曲水晶振動子でＺ板から形
成されたＹ軸方向に長い音叉型の例である。第８
図は第７図の音叉型屈曲水晶振動子をＸ軸を回転
軸として（反時計方向を正とする）θ度回転した
ときのθ度と周波数感度αの関係で、理論的関係
である。θのプラス側ではθが約10度付近から周
波数感度αは大きくなりα＝−20ppm／℃となる
カツト角θは約25度である。カツト角θが大きく
なるに従つてαは更に大きくなる。一方、θのマ
イナス側ではθの絶対値が大きくなるに従つてα
も大きくなり、カツト角θが約−58度ではαは最
大の感度を示し、θの絶対値が大きくなるに従つ
てαは徐々に減少して行く。第８図から明らかな
ように、α＝−20ppm／℃以上の周波数感度を持
つカツト角はプラス側ではθは約25度以上、マイ
ナス側ではθは−15度より小さいカツト角であれ
ば良い。又、本発明では、生産性を考えて、音叉
形状をエツチング法による形成方法を採用するか
ら、形成できるカツト角は当然限定される。即
ち、本発明ではαの絶対値が20ppm／℃より大き
く、しかも、エツチング加工できる事が限定され
る件である。第９図はカツト角θとエツチングレ
ードとの関係を示し、θ＝０を中心にθの絶対値
が大きくなるに従つてエツチングレードが小さく
なつて行くのが分かる。又、実験から音叉の板厚
ｔを50μ〜100μに設定したときレジストが冒され
ないエツチングレートは少なくとも0.05μｍ／分
より早いエツチングレートが必要である。それ
故、これを満足するカツト角はプラス側で約35度
マイナス側で約−70度である。又、上述したθと
αの関係は理論値であるが、本発明のカツト角θ
＝−60゜での実験ではαは約−100ppm／℃と大変
に周波数感度の良い音叉型屈曲水晶振動子を得る
事ができた。次に、具体的に例を挙げて説明する
と、計時用として共振周波数2を32768Hzを使用
し、温度検出用として共振周波数3を100000Hzを
使用し、周波数感度αを−100ppm／℃とすると
測定時間１秒で温度分解能が0.1℃と相当に良い
体温計、あるいは、温度計を提供できると同時
に、体温計の場合、検温時間が測定時間を含めて
十数秒と従来のサーミスターの1/4〜1/8倍と短縮
できる。又、温度分解能は周波数感度と計時用共
振周波数と温度検出用共振周波数によつて決めら
れ、分解能は周波数感度が良いほど、又、供振周
波数が高いほどあがる。
以上、述べたように本発明はエツチングによつ
て形成できる音叉型屈曲水晶振動子のカツト角を
最適に選ぶことによつて周波数感度の良い音叉型
屈曲水晶振動子を提供し、この振動子を体温計、
あるいは、温度計の温度センサーとして使用する
ことによつて、検温時間の短い、分解能の良い、
即ち、確度の高い体温計、あるいは、腕時計用の
温度計を提供する事ができた。これにより、新生
児、乳幼児の体温測定に悩まされる事がなくなつ
た。
て形成できる音叉型屈曲水晶振動子のカツト角を
最適に選ぶことによつて周波数感度の良い音叉型
屈曲水晶振動子を提供し、この振動子を体温計、
あるいは、温度計の温度センサーとして使用する
ことによつて、検温時間の短い、分解能の良い、
即ち、確度の高い体温計、あるいは、腕時計用の
温度計を提供する事ができた。これにより、新生
児、乳幼児の体温測定に悩まされる事がなくなつ
た。
第１図は本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極
配置の一実施例の斜視図である。第２図は第１図
のＡ―Ａ断面線を示す。第３図は本発明の音叉型
屈曲水晶振動子の電極配置の他の実施例の斜視図
である。第４図は第３図のＢ―Ｂ断面図である。
第５図は本発明の水晶振動子ユニツトを示す断面
図である。第６図は常温から約40℃に温度を変化
させたときの共振周波数の安定する時間を示すグ
ラスである。第７図は本発明の音叉型屈曲水晶振
動子でＺ板から形成された例の斜視図である。第
８図は第７図の音叉型屈曲水晶振動子をＸ軸を回
転軸としてθ度回転したときのθ度と周波数感度
αとの関係で理論値を示すグラフである。第９図
はカツト角とエツチングレートとの関係を示すグ
ラフである。
配置の一実施例の斜視図である。第２図は第１図
のＡ―Ａ断面線を示す。第３図は本発明の音叉型
屈曲水晶振動子の電極配置の他の実施例の斜視図
である。第４図は第３図のＢ―Ｂ断面図である。
第５図は本発明の水晶振動子ユニツトを示す断面
図である。第６図は常温から約40℃に温度を変化
させたときの共振周波数の安定する時間を示すグ
ラスである。第７図は本発明の音叉型屈曲水晶振
動子でＺ板から形成された例の斜視図である。第
８図は第７図の音叉型屈曲水晶振動子をＸ軸を回
転軸としてθ度回転したときのθ度と周波数感度
αとの関係で理論値を示すグラフである。第９図
はカツト角とエツチングレートとの関係を示すグ
ラフである。
Claims (1)
- １ エツチング法によつて音叉型状に形成された
屈曲水晶振動子で、該水晶振動子の絶対値で
20ppm／℃以上の周波数感度を備え、温度検出に
適用する水晶振動子において、該水晶振動子は、
Ｚ板をＸ軸を回転軸として、25度から35度あるい
は−15度から−70度回転しした板からＹ軸方向を
長手にして形成されたことを特徴とする温度検出
用音叉型水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15696981A JPS5857812A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 温度検出用音叉型水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15696981A JPS5857812A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 温度検出用音叉型水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857812A JPS5857812A (ja) | 1983-04-06 |
| JPH0129089B2 true JPH0129089B2 (ja) | 1989-06-07 |
Family
ID=15639276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15696981A Granted JPS5857812A (ja) | 1981-10-02 | 1981-10-02 | 温度検出用音叉型水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857812A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6064516A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-13 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 結合水晶振動子 |
| JPS60131433A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 温度センサ |
| JPS61288132A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Yokogawa Electric Corp | 水晶温度計 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119195A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal resonator in tuning fork type |
-
1981
- 1981-10-02 JP JP15696981A patent/JPS5857812A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119195A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal resonator in tuning fork type |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5857812A (ja) | 1983-04-06 |
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