(57)【要約】      （修正有）【課題】製造が容易で高精度かつ高感度の加速度検出器を提供する。【解決手段】主面に対し垂直に加速度が加わり変位する可動部２４と、可動部２４をくびれ部２６を介して支持する固定部２２を備えたベース２０と、加速度の方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とし当該検出軸に沿って並ぶ一対の基部３４、３５に接続された感圧素子３０とを備え、一対の基部３４、３５がベース２０の可動部２４と固定部２２に固定され、くびれ部２６は、一対の基部３４、３５の間に挟まれる領域であって、可動部２４と固定部２２の間に検出軸の方向と交差する方向に形成され、ベース２０には、一端の固定端７２を固定部２２に接続し、他端の自由端７４をくびれ部２６の方向と交差する方向であって可動部２４側に延出された梁部７０を形成し、感圧素子３０は可動部２４側の基部３５に平面視で梁部７０と重なる位置に梁部７０と接触する接触部３６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に対し垂直に加速度が加わり変位する可動部と、前記可動部をくびれ部を介して支持する固定部を備えたベースと、
前記加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とし、当該検出軸に沿って並ぶ一対の基部に接続された感圧部を有する感圧素子と、
を備え、
前記一対の基部が前記ベースの前記可動部と前記固定部に固定され、
前記くびれ部は、前記一対の基部の間に挟まれる領域であって、前記可動部と前記固定部の間に前記検出軸の方向と交差する方向に形成され、
前記ベースには、一端の固定端を前記固定部に接続し、他端の自由端を前記くびれ部の方向と交差する方向であって前記可動部側に延出された梁部を形成し、
前記感圧素子は、前記可動部側の基部に、平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する接触部が形成されていることを特徴とする加速度検出器。
【請求項２】
前記接触部は、
前記ベースの一方の主面の前記感圧素子の前記可動部側の基部に平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する第１の接触部と、
前記ベースの他方の主面に前記第１の接触部と対向し、平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する第２の接触部と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の加速度検出器。
【請求項３】
前記感圧素子は、前記固定部側の基部から前記可動部側の基部へ延出されて前記くびれ部を跨ぐように形成されると共に、端部が自由端であるストッパーを有することを特徴とする請求項１に記載の加速度検出器。
【請求項４】
前記感圧素子は、
前記ベースの一方の主面に形成された第１の感圧素子と、
前記ベースの他方の主面に前記第１の感圧素子と対向するように形成された第２の感圧素子と、
からなることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の加速度検出器。
【請求項５】
前記ストッパーは、破壊限界に応じて前記固定端と前記自由端の間の長さを可変とすることを特徴とする請求項３に記載の加速度検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錘部の大きさ・面積の設計自由度を広げた高精度・高感度な圧電振動子を用いた加速度検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動子を用いた感圧素子と錘部を備えた特許文献１から３のような加速度計が開示されている。
特許文献１の加速度センサーは、図１１に示すように感圧素子１０１の一方の基部１０２にくびれ１０３を介して錘１０４が連結されている。錘１０４は（２）、（３）に示すようにくびれ１０３を基点として感圧素子１０１と反対側の位置に配置されている。このくびれ１０３は基板１０５の表裏にそれぞれ形成されている。
【０００３】
特許文献２の加速度計は、図１２に示すようにＸ軸線方向に自由に回動するようにヒンジ結合２０１によりベース２０２と接続させた錘２０３と、錘２０３とベース２０２に接続して、検出軸をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に形成した感圧素子２０４を備え、前記感圧素子２０４を錘２０３とベース２０２の表裏に形成している。
【０００４】
特許文献３ははり共振器力変換器を有する加速度計が開示されている。図１３に示すようにはり共振器力変換器を有する加速度計３０１は、ヒンジ３０２により錘３０３と連結する基台３０４と、一端を錘３０３に連結させるとともに他端を基台３０４から伸びる片持ちはり３０５の自由端３０６に連結させた感圧素子３０７を備えている。そして錘３０３の自由端３０８側には破壊限度で錘３０３の変位を止める止め３０９が錘３０３と所定間隔を開けて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，１６５，２７９号明細書
【特許文献２】特開平１−３０２１６６号公報
【特許文献３】特開昭５９−１２６２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１では、確保できる錘１０４のサイズが感圧素子１０１の感圧部の寸法によって規制されてしまうので、要求される加速度計の仕様によっては仕様を満たす感度が得られない問題があった。
【０００７】
また、基板１０５の表裏に夫々くびれ１０３が設けられているため、基板１０５の両主面に対して夫々フォトリソ・エッチング法で、くびれ１０３を形成しなければならない。従って作業に煩雑性が生じてコストアップとなってしまうという問題があった。
【０００８】
また特許文献２のようなカンチレバータイプの加速度センサーは、感度を高めることにより、破壊限界となる加速度が低下するため、感度には上限が決められていた。これにより特に低い加速度用のセンサーに関しては、十分な水晶の性能を発揮できなかった。これは加速度に対して、直線的に応力がかかってしまう構造が原因である。
【０００９】
また特許文献３には錘３０３のストッパーとなる止め３０９が設けられているが、基台３０４と錘３０３と止め３０９を一体形成することができない。また加工精度の問題により、ストッパー間の隙間に錘３０３を所定間隔を開けて位置決めする設定が難しい。
【００１０】
さらに特許文献３に示すような止め（ストッパー）を特許文献２に示すような加速度計に適用した場合、感圧素子とは別にストッパーを設ける構成となる。このストッパーは、ベースに設けた感圧素子と同様にストッパーの一端をベースに固定し、錘と接触する自由端を錘と所定間隔を設けるように片持ち支持する構成となる。従って、止めの自由端を錘と所定間隔を開けて設ける位置決めが難しいという問題があった。
【００１１】
一方、近年例えば１００Ｇまでの加速度を検出可能でありながら、低い加速度も検知することができる加速度検出器が望まれている。しかし、低い加速度を検出するため感度を高めた感圧素子は、高い加速度が作用すると破壊してしまうという問題があった。
上記従来技術の問題点を解決するため、本発明は、製造が容易で、高精度かつ高感度の加速度検出器を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］主面に対し垂直に加速度が加わり変位する可動部と、前記可動部をくびれ部を介して支持する固定部を備えたベースと、前記加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とし、当該検出軸に沿って並ぶ一対の基部に接続された感圧部を有する感圧素子と、を備え、前記一対の基部が前記ベースの前記可動部と前記固定部に固定され、前記くびれ部は、前記一対の基部の間に挟まれる領域であって、前記可動部と前記固定部の間に前記検出軸の方向と交差する方向に形成され、前記ベースには、一端の固定端を前記固定部に接続し、他端の自由端を前記くびれ部の方向と交差する方向であって前記可動部側に延出された梁部を形成し、前記感圧素子は、前記可動部側の基部に、平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する接触部が形成されていることを特徴とする加速度検出器。
【００１３】
これにより、大きなマイナス加速度Ｇが印加された場合であっても、梁部７０が接触部３６と接触して可動部２４のストッパーとなり、過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め設定された測定範囲で加速度を検出することができる。
【００１４】
また感圧素子を構成する感圧部、基部、接触部はエッチング、フォトリソ加工により一体形成した構成であり、梁部に対する接触部の位置決めを容易に行なうことができる。
また低い加速度を検出する高感度の加速度検出器に、大きな加速度が印加されても破壊限界で梁部が可動部の変位を止めることができ、検出器が破壊されることを防止できる。
【００１５】
［適用例２］前記接触部は、前記ベースの一方の主面の前記感圧素子の前記可動部側の基部に平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する第１の接触部と、前記ベースの他方の主面に前記第１の接触部と対向し、平面視で前記梁部と重なる位置に前記梁部と接触する第２の接触部と、からなることを特徴とする適用例１に記載の加速度検出器。
【００１６】
これにより、大きなプラスの加速度Ｇが印加された場合であっても、破壊限界で梁部が第２の接触部と接触して可動部のストッパーとなり、変位を止めることができる。よって過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め定めた測定範囲で加速度を検出することができる。
【００１７】
［適用例３］前記感圧素子は、前記固定部側の基部から前記可動部側の基部へ延出されて前記くびれ部を跨ぐように形成されると共に、端部が自由端であるストッパーを有することを特徴とする適用例１に記載の加速度検出器。
【００１８】
これにより、加速度検出器に破壊限界を超えるマイナスの加速度Ｇが作用した場合、梁部が接触部と接触して可動部のストッパーとなる。一方大きなプラスの加速度Ｇが印加された場合、破壊限界でストッパーが可動部と接触して可動部の変位を止めることができる。よって過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め定めた測定範囲で加速度を検出することができる。
【００１９】
また感圧素子を構成する感圧部、基部、接触部、ストッパーはエッチング、フォトリソ加工により一体形成した構成であり、梁部に対する接触部及び可動部に対するストッパーの位置決めを容易に行なうことができる。
【００２０】
［適用例４］前記感圧素子は、前記ベースの一方の主面に形成された第１の感圧素子と、前記ベースの他方の主面に前記第１の感圧素子と対向するように形成された第２の感圧素子と、からなることを特徴とする適用例１又は適用例３に記載の加速度検出器。
これにより加速度を差動式で検出することができるため、より高感度の加速度検出が行える。
【００２１】
［適用例５］前記ストッパーは、破壊限界に応じて前記固定端と前記自由端の間の長さを可変とすることを特徴とする適用例３に記載の加速度検出器。
これにより加速度検出器の破壊限界点を任意に設計変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の加速度検出器の概略図である。
【図２】実施例１の加速度検出器の作用の説明図である。
【図３】実施例２の加速度検出器の概略図である。
【図４】実施例２の加速度検出器の作用の説明図である。
【図５】実施例３の加速度検出器の概略図である。
【図６】実施例３の加速度検出器の作用の説明図である。
【図７】実施例４の加速度検出器の概略図である。
【図８】実施例５の加速度検出器の概略図である。
【図９】実施例６の加速度検出器の概略図である。
【図１０】感圧素子の変形例の概略図である。
【図１１】従来の加速度センサーの説明図である。
【図１２】従来の振子型加速度計の説明図である。
【図１３】従来のはり共振器力変換器を有する加速度計の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の加速度検出器の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は実施例１の加速度検出器の概略図であり、（１）はベースの一方の主面側から見た分解斜視図であり、（２）は側面図であり、（３）は平面図である。
【００２４】
図示のように実施例１の加速度検出器１０は、ベース２０と感圧素子３０を主な基本構成としている。
ベース２０は、主に固定部２２と、可動部（錘部）２４と、くびれ部２６、梁部７０とから構成されている。
【００２５】
固定部２２は、加速度Ｇの印加によって変位せず、図示しない基板にベース２０を固定する部材である。錘となる可動部２４は、固定部２２によって支持され、加速度Ｇが印加されると印加の方向（Ｚ軸方向）へ変位（可動）する。固定部２２及び可動部２４は、ベース２０の一方の主面２７側に後述する感圧素子３０を接着する際、感圧素子３０の一対の基部を支持する載置部２９ａ、２９ｂを備えている。
【００２６】
くびれ部２６は固定部２２と可動部２４の間であって、平面矩形のベース２０のＸ軸方向に端面形状が凹状となるように形成された薄肉部である。くびれ部２６は、可動部２４に加速度Ｇが印加され、感圧素子３０に伸縮・圧縮応力が加わる場合に可動部２４を加速度Ｇの印加方向と逆の方向（慣性力の方向）へ変位させるように構成されている。図１に示すくびれ部２６はベース２０の他方の主面２８を端面形状が凹状に切削加工して形成した溝である。
【００２７】
なお、くびれ部２６は、可撓性を備えるようにベース２０の一部を薄肉にした形状であれば、図示のようなベース２０の他方の主面２８に形成した凹状の溝以外にも、一方の主面２７側に凹状の溝を形成する構成とすることもできる。また例えばベース２０の表裏面を半円状に切削加工した形状に構成することができる。
【００２８】
梁部７０は、固定部２２に接続する固定端７２と、くびれ部２６の方向と交差する方向であって固定部２２側から可動部２４側へ延出する自由端７４から構成されている。梁部７０は、固定部２２と可動部２４の間に設けたくびれ部２６を形成していないため、ベース２０に加速度Ｇが印加しても可動部２４のように変位することがない。図１に示す梁部７０は自由端７４の先端が可動部２４側の載置部２９ｂの側面を挟むように所定間隔を開けて形成している。
【００２９】
なお梁部７０は破壊限界の際に後述する接触部３６と接触して、可動部２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１に示すように梁部７０は載置部２９ｂを挟むように２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本であってもよい。
【００３０】
また、ベース２０を構成する固定部２２、可動部２４、くびれ部２６、梁部７０は、平面視矩形の金属材料を用いて、薄肉となるくびれ部２６と、梁部７０を切削加工して一体的に形成することができる。
【００３１】
感圧素子３０は、主に感圧部３２と、一対の基部３４、３５と、接触部３６とから構成されている。
感圧素子３０は両端部に一対の基部３４、３５を配置し、一対の基部３４、３５間に振動領域を備えた感圧部３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【００３２】
本実施例の感圧部３２は一対の基部３４、３５の間に基部３４、３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【００３３】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【００３４】
感圧素子３０は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部３４、３５をベース２０上の載置面２９ａ、２９ｂに固定している。すなわち実施例１の感圧素子３０の検出軸はＹ軸方向となる。
【００３５】
また感圧素子３０に対し、ベース２０のくびれ部２６は、一対の基部３４、３５の間に挟まれる領域であって、可動部２４と固定部２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【００３６】
接触部３６は、可動部２４側の基部３５に形成している。図１に示す接触部３６は、基部３５の側面に一対形成している。接触部３６は、（３）に示すようにベース２０を平面視して梁７０の自由端７４と重なる位置に形成している。
【００３７】
なお接触部３６は破壊限界の際に梁部７０と接触して、可動部２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図１に示すように接触部３６は基部３５の側面に２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本でもよい。
【００３８】
感圧素子３０は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部３４、３５と感圧部３２と接触部３６を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【００３９】
このように形成した感圧素子３０は、一対の基部３４、３５をベース２０の一方の主面２７の載置部２９ａ、２９ｂにベース２０との間に所定間隔を開けて接着手段４０により接着して固定している。このとき接触部３６はベース２０と接着させることなく、ベース２０を平面視して梁部７０の自由端７４と重なる位置に配置されている。
【００４０】
感圧素子３０とベース２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部３２とベース２０が干渉しない距離に設定している。
上記構成による実施例１の加速度検出器は次のように作用する。図２は実施例１の加速度検出器の作用の説明図である。
【００４１】
図示のように加速度検出器１０のベース２０にマイナスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子３０の感圧部３２に伸長応力が加わる。感圧素子３０はこの伸長応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【００４２】
そして実施例１の加速度検出器１０に破壊応力を超える過剰な加速度Ｇが印加すると、可動部２４の変位に応じて感圧素子３０の感圧部３２は伸長応力が加わる。一方梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定され、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の伸長応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位する感圧素子３０の接触部３６が梁部７０の自由端７４と接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００４３】
なお加速度検出器１０のベース２０にプラスの加速度Ｇが作用すると、加速度Ｇの方向に垂直な力であって、力の検出方向を検出軸とする感圧素子３０の感圧部３２に圧縮応力が加わる。感圧素子３０はこの圧縮応力によって周波数が変化して加速度Ｇを検出することができる。
【００４４】
このような実施例１の加速度検出器１０によれば、加速度検出器１０に破壊限界を超えるマイナスの加速度Ｇが作用しても、梁部７０が接触部３６と接触して可動部２４のストッパーとなり、過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め設定された測定範囲で加速度を検出することができる。
【００４５】
また本発明の特徴は、感圧素子３０を構成する感圧部３２、基部３４、３５、接触部３６はエッチング、フォトリソ加工により一体形成した構成であり、梁部７０に対する接触部３６の位置決めを容易に行なうことができる。
【００４６】
次に実施例２の加速度検出器について以下説明する。
図３は実施例２の加速度検出器の概略図であり、（１）はベースの他方の主面側から見た分解斜視図であり、（２）は側面図である。
【００４７】
図示のように実施例２の加速度検出器１００は、基本構成となる実施例１の構成に、第２の接触部５０を設けた構成である。
第２の接触部５０は、実施例１の感圧素子３０に示す可動部２４側の基部３５と接触部３６のみの構成、すなわち本体５１の側面に接触部５２を備えた構成であり、ベース２０の他方の主面２８に感圧素子３０の基部３５とベース２０を挟んで対向するように形成している。
【００４８】
なお第２の接触部５０は破壊限界の際に梁部７０と接触して、可動部２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図３に示すように第２の接触部５０は本体５１の側面に２本（複数）接触部５２を形成した構成のほか、いずれか１本でもよい。
【００４９】
このように形成した第２の接触部５０は、本体５１をベース２０の他方の主面２８の載置部２９ｂとベース２０を挟んで対向する載置部２９ｃに所定間隔を開けて接着手段４０により接着して固定している。このとき接触部５２はベース２０と接着させることなく、ベース２０を平面視して梁部７０の自由端７４と重なる位置に配置されている。
【００５０】
上記構成による実施例２の加速度検出器は次のように作用する。図４は実施例２の加速度検出器の作用の説明図である。
（１）に示すように実施例２の加速度検出器１００に破壊応力を超える過剰なマイナスの加速度Ｇが印加すると、可動部２４の変位に応じて感圧素子３０の感圧部３２は伸長応力が加わる。一方梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定し、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の伸縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位する感圧素子３０の接触部３６が梁部７０の自由端７４と接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００５１】
一方、（２）に示すように実施例２の加速度検出器１００に破壊応力を超える過剰なプラスの加速度Ｇが印加すると、可動部２４の変位に応じて感圧素子３０の感圧部３２は圧縮応力が加わる。梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定し、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の圧縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位する第２の接触部５０に梁部７０の自由端７４が接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００５２】
これにより、大きなプラスの加速度Ｇが印加された場合であっても、破壊限界で梁部７０が第２の接触部と接触して可動部２４のストッパーとなり、変位を止めることができる。よって過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め定めた測定範囲で加速度を検出することができる。
【００５３】
次に実施例３の加速度検出器について以下説明する。
実施例３の加速度検出器２００は、基本構成となる実施例１の感圧素子３０の構成に、ストッパー８０を設けた構成である。具体的に実施例３の感圧素子３００は、主に感圧部３２と、一対の基部３４、３５と、接触部３６と、ストッパー８０から構成されている。
【００５４】
感圧素子３００は両端部に一対の基部３４、３５を配置し、一対の基部３４、３５間に振動領域を備えた感圧部３２を連設して、振動領域上には図示しない励振電極を形成している。
【００５５】
本実施例の感圧部３２は一対の基部３４、３５の間に基部３４、３５と連結するように１本の振動腕を備えた構成である。また感圧部３２は、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度良く検出できる双音叉振動片を用いることもできる。すなわち双音叉振動片は、屈曲振動モードを有する振動片であって、２つの音叉型振動片の自由端側の端面どうしを対向させて結合させた構造を有しており、互いに並行にＹ軸方向に長手方向が延びる２本の振動腕と、この振動腕の長手方向の両端に接続され、振動腕と一列に並んだ２つの基部とを有する構成としても良い。
【００５６】
振動腕はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた図示しない励振電極により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで加速度を感知することができる。
【００５７】
感圧素子３００は、加速度の方向に垂直な力であって、当該力の検出方向を検出軸とするように一対の基部３４、３５をベース２０上の載置面２９ａ、２９ｂに固定している。すなわち感圧素子の検出軸はＹ軸方向となる。
【００５８】
また感圧素子３００に対し、ベース２０のくびれ部２６は、一対の基部３４、３５の間に挟まれる領域であって、可動部２４と固定部２２の間に検出軸の方向と交差する方向に配置される関係となる。
【００５９】
接触部３６は、可動部２４側の基部３５に接続している。図５に示す接触部３６は、基部３５の側面に一対形成している。接触部３６は、（３）に示すようにベース２０を平面視して梁７０の自由端７４と重なる位置に形成している。
【００６０】
なお接触部３６は破壊限界の際に梁部７０と接触して、可動部２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図５に示すように接触部３６は基部３５の側面に２本（複数）形成した構成のほか、いずれか１本でもよい。
【００６１】
ストッパー８０は、固定部２２側の基部３４に接続する固定端８２と、くびれ部２６を跨いで固定部２２側から可動部２４側の基部３４へ延出する自由端８４から構成されている。
【００６２】
なおストッパー８０の長さは、予め定めた加速度検出器２００の破壊限界に応じて固定端８２と自由端８４の間の長さを任意に設定変更する構成としている。加速度検出器２００の破壊限界は、例えばベース２０の可動部２４に過度の加速度が印加して変位量が大きくなり、ベース２０と接続した感圧素子３００に伸縮応力が作用して素子が破壊されることをいう。具体的には、ストッパー８０の長さを長くすると自由端８４が変位した可動部２４と接触し易くなり、可動部２４の変位量を小さく（可動部２４の変位範囲を狭く）することができる。一方、ストッパー８０の長さを短くすると自由端８４は可動部２４が大きく変位しなければ接触しないため、可動部２４の変位範囲の幅が広がることになる。
【００６３】
なおストッパー８０は破壊限界の際に可動部２４と接触して、可動部２４の変位を止めるように構成できれば良く、従って図５に示すようにストッパー８０は感圧部３２を挟むように２本（複数）形成した構成のほか、１本でもよい。
【００６４】
感圧素子３００は、圧電材料として例えば水晶をフォトリソグラフィ技術とエッチング技法によって基部３４、３５と感圧部３２と接触部３６とストッパー８０を一体的に形成することができ、水晶以外にタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【００６５】
このように形成した感圧素子３００は、一対の基部３４，３５をベース２０の一方の主面２７の載置部２９ａ、２９ｂにベース２０との間に所定間隔を開けて接着手段４０により接着して固定している。
【００６６】
感圧素子３０とベース２０の間の隙間となる所定間隔は、感圧部３２とベース２０が干渉しない距離に設定している。このとき接触部３６はベース２０と接着させることなく、ベース２０を平面視して梁部７０の自由端７４と重なる位置に配置されている。
【００６７】
上記構成による実施例３の加速度検出器は次のように作用する。図６は実施例３の加速度検出器の作用の説明図である。
（１）に示すように実施例３の加速度検出器２００に破壊応力を超える過剰なマイナスの加速度Ｇが印加すると、可動部２４の変位に応じて感圧素子３００の感圧部３２は伸長応力が加わる。一方梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定し、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の伸縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位する感圧素子３０の接触部３６が梁部７０の自由端７４と接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００６８】
一方、（２）に示すように実施例３の加速度検出器１００に破壊応力を超える過剰なプラスの加速度Ｇが印加すると、可動部２４の変位に応じて感圧素子３０の感圧部３２は圧縮応力が加わる。ストッパー８０は固定端８２を感圧素子３００の基部３４を解してベース２０の固定部２２に固定し、自由端８４は固定されていないため、可動部２４の圧縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４とストッパー８０の自由端８４が接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００６９】
これにより、加速度検出器２００に破壊限界を超えるマイナスの加速度Ｇが作用した場合、梁部７０が接触部３６と接触して可動部２４のストッパーとなり、過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め設定された測定範囲で加速度を検出することができる。また大きなプラスの加速度Ｇが印加された場合、破壊限界でストッパー８０が可動部２４と接触して可動部２４の変位を止めることができる。よって過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め定めた測定範囲で加速度を検出することができる。
【００７０】
次に実施例４の加速度検出器について以下説明する。
図７は実施例４の加速度検出器の概略図である。図示のように実施例４の加速度検出器４００は、実施例２の第２の接触部５０に替えて第２の感圧素子６０を設けた構成である。第２の感圧素子６０は、実施例１の感圧素子３０と同一の形状及び材料で構成され、同一の作用を奏し、その詳細な説明を省略する。第２の感圧素子６０は、ベース２０の一方の主面２７の第１の感圧素子３０とベース２０を軸心として対称となるようにベース２０の他方の主面２８に設けている。具体的には第１の感圧素子３０の基部３４の載置面２９ａと対向する載置面２９ｄに第２の感圧素子６０の基部３４を接着させて、第１の感圧素子３０の基部３５の載置面２９ｂと対向する載置面２９ｃに第２の感圧素子６０の基部３５を接着させている。
【００７１】
上記構成による実施例４の加速度検出器は次のように作用する。
実施例４の加速度検出器４００は、ベースの一方及び他方の主面２７、２８にそれぞれ第１及び第２の感圧素子３０、６０を備えているため、例えばプラスの加速度Ｇが印加されると、第１の感圧素子３０は圧縮応力が加わり、第２の感圧素子６０は伸張応力が加わる。従って、正負が逆の検出信号となり、この差分を取ることにより、高感度の加速度検出が行える。
【００７２】
実施例４の加速度検出器４００に破壊応力を超える過剰なマイナスの加速度Ｇが印加すると、図４（１）と同様に可動部２４の変位に応じて第１の感圧素子３０の感圧部３２は伸長応力が加わる。一方梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定し、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の伸縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位した第１の感圧素子３０の接触部３６が梁部７０の自由端７４に接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００７３】
実施例４の加速度検出器４００に破壊応力を超える過剰なプラスの加速度Ｇが印加すると、図４（２）と同様に可動部２４の変位に応じて第２の感圧素子６０の感圧部３２は伸長応力が加わる。一方梁部７０は固定端７２をベース２０の固定部２２に固定し、自由端７４は固定されていないため、可動部２４の伸縮応力の影響を受けることがない。従って変位した可動部２４と共に変位した第２の感圧素子６０の接触部３６が梁部７０の自由端７４と接触して、可動部２４の変位を止める働きをする。
【００７４】
これにより加速度を差動式で検出することができるため、より高精度な加速度検出が行える。またプラスマイナスの過剰な加速度が加速度検出器に印加された場合であっても、破壊限界でベースの梁部と、ベースの両主面に形成された第１及び第２の感圧素子３０、６０の突出部３６が可動部の変位を止めることができ、加速度検出器が破壊されることを防止できる。
【００７５】
次に実施例５の加速度検出器について以下説明する。図８は実施例５の加速度検出器の概略図である。実施例５の加速度検出器５００は、実施例４の第１及び第２の感圧素子３０、６０のいずれか一方を実施例３の感圧素子３００に替えた構成である。図８に示す実施例５の加速度検出器５００は、第１の感圧素子３０を実施例３の感圧素子３００に替えた構成である。
【００７６】
このような構成であっても、加速度を差動式で検出することができるため、より高精度な加速度検出が行える。またプラスマイナスの過剰な加速度が加速度検出器に印加された場合であっても、破壊限界でベースの両主面に形成された梁部が可動部の変位を止めることができ、加速度検出器が破壊されることを防止できる。
【００７７】
次に実施例６の加速度検出器について以下説明する。図９は実施例６の加速度検出器の概略図である。実施例６の加速度検出器６００は、実施例４の第１及び第２の感圧素子３０、６０を実施例３の感圧素子３００に替えた構成である。
【００７８】
このような構成であっても加速度を差動式で検出することができるため、より高精度な加速度検出が行える。またプラスマイナスの過剰な加速度が加速度検出器に印加された場合であっても、破壊限界でベースの両主面に形成された梁部が可動部の変位を止めることができ、加速度検出器が破壊されることを防止できる。
【００７９】
図１０は感圧素子の変形例の概略図である。（１）に示す感圧素子は、実施例１の感圧素子３０の変形例である。図示のように変形例１の感圧素子３０Ａは、感圧部３２の検出軸をくびれ部２６の方向（Ｘ軸方向）と並行となるように配置している。具体的に変形例１の感圧素子３０Ａは、一対の基部３４、３５を加速度の方向（Ｚ軸方向）に垂直な力であって、当該力の検出方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に形成されている。そして力の検出方向を検出軸とする感圧部３２Ａの端板３３（両端）を４つのリンク３１で支持する構成としている。ここで検出軸に沿って並ぶ一対の基部に両端が接続された感圧部の構成では、可動部側の基部と固定部側の基部との間で感圧素子に作用する力の偏りが生じていた。しかし変形例１の感圧素子３０Ａの構成では、力の偏りがリンク３１を介して均一に感圧部３２Ａに作用するため、検出感度を向上させることができる。
【００８０】
また（２）に示す感圧素子は、実施例３の感圧素子３００の変形例である。図示のように変形例２の感圧素子３００Ａは、変形例１の感圧素子３０Ａの構成にストッパー８０Ａを設けた構成である。このような構成であっても、力の偏りがリンク３１を介して均一に感圧部３２Ａに作用するため、検出感度を向上させることができる。また大きなプラスの加速度Ｇが印加された場合、破壊限界でストッパーが可動部２４と接触して可動部２４の変位を止めることができる。よって過剰な加速度Ｇにより破壊されることがなく、予め定めた測定範囲で加速度を検出することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０、１００、２００、４００、５００、６００………加速度検出器、２０………ベース、２２………固定部、２４………可動部、２６………くびれ部、２７………一方の主面、２８………他方の主面、２９………載置部、３０、３００………感圧素子、３２………感圧部、３４、３５………基部、３６………接触部、３７………自由端、３８………固定端、４０………接着手段、５０………第２の接触部、５１………本体、５２………接触部、６０………第２の感圧素子、７０………梁部、７２………固定端、７４………自由端、８０………ストッパー、８２………固定端、８４………自由端、１０１………感圧素子、１０２………基部、１０３………くびれ、１０４………錘、１０５………基板、２０１………ヒンジ結合、２０２………ベース、２０３………錘、２０４………感圧素子、３０１………加速度計、３０２………ヒンジ、３０３………錘、３０４………基台、３０５………片持ちはり、３０６………自由端、３０７………感圧素子、３０８………自由端、３０９………止め。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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