(57)【要約】【課題】低消費電力化及び小型化が可能な恒温槽付発振器を提供する。【解決手段】水晶振動子１１は、水晶発振器の共振器を構成する。加熱素子１３は、加熱素子制御回路１４によって発熱が制御され、水晶振動子１１付近の温度を上昇させる。恒温槽１６は、水晶振動子１１及び加熱素子１３を収容し、水晶振動子１１を外気温から遮断する。恒温槽１６の内壁には、断熱性を有する断熱塗料１７が塗布されており、恒温槽１６全体の熱抵抗が高められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に依存して発振周波数が変化する発振器と、
前記発振器付近を加熱するための発熱手段と、
前記発熱手段の発熱を制御する発熱制御手段と、
前記発振器及び発熱手段を収容する恒温槽であって、内側表面及び外側表面の少なくとも一方に、断熱塗料が塗布された恒温槽とを備えることを特徴とする恒温槽付発振器。
【請求項２】
前記発振器が、水晶振動子を含む、請求項１に記載の恒温槽付発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付発振器に関し、更に詳しくは、温度に依存して発振周波数が変化する発振器と、該発振器を収容する恒温槽とを有する恒温槽付発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子を共振素子として用いる水晶発振器がある。水晶発振器は、例えば無線通信機器などで使用される。共振素子として用いる水晶振動子は、圧電現象を利用した素子であり、周囲温度の変化による振動子の機械的な膨張・収縮に起因して、共振周波数が変化するという特性を有している。このため、水晶発振器は、発振周波数の温度変動を内包する。水晶発振器で、発振周波数の温度変動を改善する手法としては、恒温槽付水晶発振器が挙げられる（恒温槽付水晶発振器については、例えば特許文献１参照）。恒温槽付水晶発振器では、水晶振動子を小型恒温槽内に配置することで外気温度と遮断し、加熱素子や温度センサを用いて、水晶振動子の周囲温度を一定に保つことで、発振周波数の温度変動を改善する。
【０００３】
図６は、従来の恒温槽付水晶発振器の構成例を示している。恒温槽付水晶発振器２０は、水晶振動子２１、発振回路２２、加熱素子２３、加熱素子制御回路２４、温度センサ２５、及び、恒温槽２６を有する。水晶振動子２１及び発振回路２２は、水晶発振器を構成する。加熱素子制御回路２４は、温度センサ２５が検知する水晶振動子２１近傍の温度に基づいて、加熱素子２３の発熱を制御する。恒温槽２６は、水晶振動子２１、発振回路２２、加熱素子２３、加熱素子制御回路２４、及び、温度センサ２５を収容し、水晶振動子２１を外気から遮断する。
【０００４】
代表的な恒温槽付水晶発振器では、耐振動性に優れたＳＣカットの水晶振動子を用いて発振器を構成する。図７に、水晶振動子切断方位と周波数温度特性の関係を示す。同図に示すように、ＳＣカットの水晶振動子の周波数温度特性は、８０℃付近でピークとなる２次特性を有しており、８０℃付近で、温度傾斜が最小となる。従って、加熱素子制御回路２４により、振動子周辺の温度が８０℃となるように制御することで、発振周波数の温度特性を改善することができることになる。
【０００５】
従来の恒温槽付水晶発振器２０は、恒温槽２６として金属ケースを用いており、外気温度と槽内温度の熱遮断効果はあまり期待できない。このため、従来の恒温槽付水晶発振器２０は、加熱素子２３によって発生させた熱が、恒温槽２６外に逃げやすい構造となっており、水晶振動子２１の周囲を、効率よく加熱できるとはいえなかった。従って、必然的に、加熱素子２３の必要発熱量は増大し、恒温槽付水晶発振器２０の低消費電力化は困難となる。
【０００６】
上記問題に対して、特許文献１では、断熱シートを、水晶発振器を収容する蓋の外側表面に、部分的にかつ分散して貼り付ける。このようにすることで、断熱シートの断熱効果により、外気温度と槽内温度の熱遮蔽効率を高めることができ、水晶振動子を加熱素子にて効率良く加熱できるため、水晶発振器の低消費電力化が可能となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−５０５２３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０５７９７２号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、断熱シートは、ある程度の厚みを有しているため、恒温槽付水晶発振器の小型化が困難となる。また、断熱シートを貼り付ける位置が所望の位置からずれ、或いは、断熱シートの変形によって、熱遮断効果にばらつきが生じ、恒温槽内の温度分布が乱れ、発振周波数の温度変動を招くという問題がある。
【０００９】
本発明は、恒温槽付発振器において、共振器を構成する振動子の加熱効率を向上し、低消費電力化を図ることができると共に、小型化が可能な恒温槽付発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の恒温槽付発振器は、温度に依存して発振周波数が変化する発振器と、前記発振器付近を加熱するための発熱手段と、前記発熱手段の発熱を制御する発熱制御手段と、前記発振器及び発熱手段を収容する恒温槽であって、内側表面及び外側表面の少なくとも一方に、断熱塗料が塗布された恒温槽とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の恒温槽付発振器では、発振器を構成する共振器を外気温から遮断するための恒温槽として、内側及び外側表面の少なくとも一方に、断熱性を有する断熱塗料が塗布された恒温槽を用いる。断熱塗料が有する断熱性により、恒温槽における、外気温との熱遮断効果を高めることができ、加熱手段の発熱量を抑えることで、低消費電力化が可能となる。また、断熱塗料は、断熱シートに比べて薄く塗布できるので、恒温槽付発振器の小型化が可能である。さらに、断熱塗料は液体塗布であるため、断熱シートを貼り付ける場合に比べて、位置ずれが生じにくく、熱遮断効果のばらつきを小さくできると共に、断熱塗料の塗布位置や塗布量を制御することで、熱遮断効果の制御が可能であり、所望の熱遮断特性を実現することができる。
【００１２】
本発明の恒温槽発振器では、前記発振器が、水晶振動子を含む構成を採用できる。水晶振動子は、周囲温度に依存して共振周波数が変化するが、このような水晶振動子を、恒温槽内で所望の温度に保つことにより、発振器の発振周波数を、所望の周波数に安定させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の恒温槽付発振器では、発振器を構成する共振器を外気温から遮断するための恒温槽として、内側及び外側表面の少なくとも一方に、断熱性を有する断熱塗料が塗布された恒温槽を用いる。このような恒温槽を用いることにより、加熱手段の発熱量を抑えて低消費電力化を実現できると共に、断熱シートを用いる場合に比して、恒温槽付発振器の小型化が可能である。また、断熱塗料は液体塗布であるため、熱遮断効果のばらつきを小さくでき、断熱塗料の塗布位置や塗布量を制御することで、所望の熱遮断特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の恒温槽付水晶発振器の構成を示している。恒温槽付水晶発振器１０は、水晶振動子１１、発振回路１２、加熱素子１３、加熱素子制御回路１４、温度センサ１５、及び、恒温槽１６を有する。図６に示す従来の恒温槽付水晶発振器２０との相違点は、恒温槽１６の内側（内壁）に断熱性を有する断熱塗料１７が塗布されている点である。断熱塗料１７としては、例えば住宅材等で使用される断熱性を有する塗料を用いることができる。断熱塗料１７の塗布量及び塗布位置は、任意に設定が可能である。例えば、加熱素子１３に近い部分では、他の部分よりも厚めに断熱塗料１７を塗布する等の構成が可能である。
【００１５】
以下、従来の恒温槽付水晶発振器２０（図６）と、本実施形態の恒温槽付水晶発振器１０とを、簡易的なモデルを用いて比較する。図２は、従来の恒温槽付水晶発振器を、数値例と共に示している。同図を用いて、外気温度Ｔｏに対する加熱素子２３の消費電力Ｐを見積もる。恒温槽２６の熱抵抗Ｒは、１０（℃／Ｗ）とし、槽内温度Ｔｉを、水晶振動子周波数温度特性（図７）のピーク点である８０℃とする。この場合、加熱素子２３による槽内の温度上昇は、
ΔＴ＝（Ｔi−Ｔo）
＝Ｒ×Ｐ
と表すことができる。従って、外気温度Ｔｏと加熱素子２３の消費電力Ｐとの関係は、
Ｐ＝（Ｔi−Ｔo）／Ｒ  ・・・（１）
＝（８０℃−Ｔo）／１０  ・・・（２）
となる。
【００１６】
図３は、本実施形態の恒温槽付水晶発振器１０を、数値例と共に示している。本実施形態の恒温槽付水晶発振器１０では、恒温槽１６の内壁に断熱塗料１７を塗布し、外部との断熱効果を高めているので、恒温槽１６の熱抵抗は、従来の恒温槽付水晶発振器２０における恒温槽２６よりも高い。断熱塗料１７の熱抵抗を５（℃／Ｗ）とすると、恒温槽１６全体の熱抵抗は、恒温槽壁での熱抵抗と断熱塗料層での熱抵抗との直列接続とみることができるから、１０＋５＝１５（℃／Ｗ）となる。これを式１に代入すると、本実施形態の恒温槽付水晶発振器１０における外気温度Ｔoと加熱素子の消費電力Ｐとの関係は、
Ｐ＝（８０℃−Ｔo）／１５  ・・・（３）
となる。
【００１７】
図３では、恒温槽１６の内壁に断熱塗料を塗布する構成であったが、断熱塗料を恒温槽１６の内壁及び外壁に塗布する構成を考える。図４に、この構成を示し、この場合の恒温槽１６の熱抵抗は、恒温槽壁での熱抵抗と、２層の断熱塗料層での熱抵抗との直列接続とみることができるから、１０＋５＋５＝２０（℃／Ｗ）となる。これを式１に代入すると、図４に示す構成の恒温槽付水晶発振器１０ａにおける外気温度Ｔoと加熱素子の消費電力Ｐとの関係は、電力Ｐとの関係は、
Ｐ＝（８０℃−Ｔo）／２０      ・・・（４）
となる。
【００１８】
図５は、外気温と、加熱素子における消費電力との関係を示している。式（２）〜（４）をグラフ化すると、図５に示すグラフが得られる。従来の恒温槽付水晶発振器２０（グラフ（ａ））と、図３に示す構成の恒温槽付水晶発振器１０（グラフ（ｂ））とを比較すると、図３に示す構成では、加熱素子の消費電力を、３３％程度低減できることがわかる。また、従来の恒温槽付水晶発振器２０と、図４に示す構成の恒温槽付水晶発振器１０ａ（グラフ（ｃ））とを比較すると、図４に示す構成では、加熱素子の消費電力を５０％程度低減できることがわかる。
【００１９】
本実施形態では、水晶振動子１１及び加熱素子１３を収容する恒温槽１６の内側表面及び外側表面の少なくとも一方に、断熱性を有する断熱塗料１７を塗布する。このようにすることで、水晶振動子１１付近の温度を所望の温度に保つ際に消費する電力を低減することができる。一般に、恒温槽付水晶発振器における消費電力は、加熱素子による消費電力が支配的であると考えられるため、加熱素子の消費電力を低消費電力化することで、恒温槽付水晶発振器の低消費電力化を図ることができる。
【００２０】
また、本実施形態では、恒温槽壁に断熱塗料１７を塗布する構成を採用しているので、断熱シートを用いる従来技術に比べて、発振器の小型化が可能である。また、断熱塗料１７は、液体塗布であるため、断熱シートを貼り付ける場合よりも、位置ずれが生じにくく、熱遮断効果のばらつきは小さい。更に、断熱塗料１７の塗布位置や塗布量を制御することで、熱遮断効果の制御が可能であり、所望の熱遮断特性を実現することができる。
【００２１】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の恒温槽付き発振器は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の恒温槽付水晶発振器の構成を示すブロック図。
【図２】従来の恒温槽付水晶発振器を、数値例と共に示すブロック図。
【図３】本発明の一実施形態の恒温槽付水晶発振器を、数値例と共に示すブロック図。
【図４】本発明の一実施形態の変形例の恒温槽付水晶発振器を、数値例と共に示すブロック図。
【図５】外気温と、加熱素子における消費電力との関係を示すグラフ。
【図６】従来の恒温槽付水晶発振器の構成例を示すブロック図。
【図７】水晶振動子切断方位と周波数温度特性の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１０：恒温槽付水晶発振器
１１：水晶振動子
１２：発振回路
１３：加熱素子
１４：加熱素子制御回路
１５：温度センサ
１６：恒温槽
１７：断熱塗料
【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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