(57)【要約】      （修正有）【課題】水晶振動片の加熱を従来に比べて簡易に行う水晶振動子を提供する。【解決手段】表裏に励振電極１１ａを有した水晶振動片１１と、この水晶振動片１１を内包していて金属製カバー１３ａを有し内部が真空雰囲気とされている容器１３と、を具える水晶振動子１０において、金属製カバー１３ａの内壁に、遠赤外線放出部材１５としてセラミックスの膜体又は板体を被覆するか接しさせる。金属製カバーが外部の熱源で温められることにより遠赤外線放射部材１５が温まり、この遠赤外線放出部材１５から放射される遠赤外線によって水晶振動片１１を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏に励振電極を有した水晶振動片と、該水晶振動片を内包していて金属製カバーを有し内部が真空雰囲気とされている容器と、を具える水晶振動子において、
容器の内壁の少なくとも金属製カバーの部分の一部若しくは全部に被覆した、又は、接触した、遠赤外線放出部材を具えることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記遠赤外線放出部材をセラミックスからなる板体又は膜体としたことを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水晶振動子と、該水晶振動子の金属製カバー部分の外側面の一部若しくは全部に直接接触しているか又は他部材を介して接触していて前記金属製カバーを加熱する加熱部と、該加熱部の温度を制御する制御回路と、前水晶振動子用の発振回路と、を具えることを特徴とする水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付き水晶発振器に使用して好適な水晶振動子とそれを用いた水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度の周波数発生源の１種として、恒温槽付きの水晶発振器（Ｏｖｅｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ（Ｘ′ｔａｌ）Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）がある。このものでは、水晶振動子を、その温度特性の傾斜がほぼゼロとなる温度付近の温度に保つことで、一定の周波数を出力させる。そのため、水晶振動子に具わる水晶振動片をいかにして所定温度に保つかが重要になる。また、例えば電源投入後から出力が安定するまでの時間短縮を図るためには、熱源からの熱を水晶振動片にいかに迅速に伝えることができるかが重要になる。
【０００３】
特に、真空雰囲気の容器に水晶振動片を収納する構造の水晶振動子の場合、水晶振動片への熱伝導効率が真空雰囲気でない構造のものに比べて悪いため、水晶振動片の温度が安定するまでの時間が長くかかる。そこで、例えば特許文献１では、水晶振動片と赤外線ヒーターとを容器内に収納し、赤外線を利用して水晶振動片を加熱している。また、特許文献２では、水晶振動片と発熱部とを容器内に収納し、この発熱部からの熱や遠赤外線を利用して水晶振動片を加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５００７１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水晶振動片を収納する真空雰囲気の容器内に発熱部も収納するためには、発熱部と容器外部の電源との間の配線用のポートを容器に設ける必要がある等の余分な構造が必要になる。また、発振器を小型化する上でも好ましいことではない。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの発明の目的は、水晶振動片を真空雰囲気に内包している構造の水晶振動子であって、水晶振動片の加熱を簡易に行える構造を持つ水晶振動子と、これを用いた水晶発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的の達成を図るため、この発明の水晶振動子によれば、表裏に励振電極を有した水晶振動片と、該水晶振動片を内包していて金属製カバーを有し内部が真空雰囲気とされている容器と、を具えている。そして、容器の内壁の少なくとも金属製カバーの部分の一部若しくは全部に被覆した、又は、接触した、遠赤外線放出部材を具えることを特徴とする。この発明の実施に当たり、前述の遠赤外線放出部材をセラミックスからなる板体又は膜体とするのが、好適である。
また、この発明の水晶発振器によれば、上記のこの出願に係る水晶振動子と、この水晶振動子の金属製カバー部分の外側面の一部若しくは全部に直接接触しているか又は他部材を介して接触していて前記金属製カバーを加熱する加熱部と、この加熱部の温度を制御する制御回路と、前記水晶振動子用の発振回路と、を具えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の水晶振動子によれば、金属製カバーの外壁を加熱手段で加熱すると、金属製カバー内壁に被覆又は接触している遠赤外線放出部材が加熱される。そのため、この遠赤外線放出部材から遠赤外線が放射される。金属は遠赤外線放出効率が悪いという点を、本発明によれば補うことができる。遠赤外線は電磁波であるため真空雰囲気中でも伝搬するので、真空雰囲気中にある水晶振動片であっても、遠赤外線の作用を受けて温まる。従って、容器内部に加熱部を設けなくても、水晶振動片を温めることができ、然も、遠赤外線放射部材が無い場合に比べて短い時間で水晶振動片の温度は所定の温度になる。また、この水晶振動子を用いることで、従来に比べ周波数安定までの時間が短い水晶発振器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、第１の実施形態の水晶振動子１０の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、第１の実施形態の水晶振動子１０の使用例と発振器の構成例とを説明する図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、実施形態の発振器の構成成分の一構成例を説明する図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施形態の水晶振動子３０の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子および水晶発振器の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１０】
１． 第１の実施形態の水晶振動子及び発振器
１−１．水晶振動子の構造
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の実施形態の水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は水晶振動子１０をその天面からかつ内部を透視して示した平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＰ−Ｐ線に沿った水晶振動子１０の断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）中のＱ−Ｑ線に沿った水晶振動子１０の断面図である。
【００１１】
第１の実施形態の水晶振動子１０は、水晶振動片１１と、容器１３と、遠赤外線放射部材１５とを具えている。水晶振動片１１は、その表裏に励振電極１１ａおよび引出電極１１ｂを具えている。容器１３は、水晶振動片１１を収納するもので、金属製カバー１３ａを有し、容器内部が真空雰囲気となっているものである。具体的には、容器１３は、金属製カバー１３ａと、この金属製カバー１３ａが接合されているベース１３ｂと、このベース１３ｂに設けられていて水晶振動片１１ａを保持固定しているインナーサポータ１３ｃと、このインナーサポータ１３ｃに接続されていて容器外部に引き出されているアウターリード１３ｄとを具えている。この水晶振動子１０では、水晶振動片１１を、インナーサポータ１３ｃの先端部分の例えばクリップ状の保持部に、導電性接着剤１７によって固定してある。
【００１２】
また、この発明に係る遠紫外線放出部材１５は、遠赤外線の放出効率が良くかつ出ガスがなるべく少ない材料で構成するのが良い。例えば遠赤外線放出効果が高い周知のセラミックスは、遠赤外線放出部材１５として好適である。そして、このようなセラミックスの板体や膜体は、より好ましい。
この遠赤外線放出部材１５は、容器１３の少なくとも金属製カバー１３ａ部分の内壁の、一部分又は全部に、被覆若しくは接触して設けてある。この第１実施形態の場合は、次のように設けてある。すなわち、水晶振動子１０は、天面が平面視で略楕円の形状を持つ筒状の構造となっている。いわゆるＨＣ−４３型と称される形状になっている。そのため、金属製カバー１３ａは２面が広い主面となった構造になっているので、この２つの主面の内壁に当たる領域各々に、遠赤外線放出部材１５を設けてある。金属製カバー１３ａの内壁への遠赤外線放出部材１５の固定は、セラミックスの粉状物をカバー内壁に塗布して焼結させるとか、セラミックスの板体を接着剤で接着する等、任意好適な方法で行える。接着剤を用いる場合は無機系の接着剤を用いるのが好ましい。出ガスの発生を抑えやすいからである。
【００１３】
この遠赤外線放出部材１５を有した金属製カバー１３ａを、水晶振動片１１を保持固定したベース１３ｂに嵌め合せて、周知の真空封止装置を用いて封止することで、真空封止された水晶振動子１０を得ることができる。
１−２．水晶振動子１０による発振器の構成例
次に、水晶振動子１０を用いて恒温槽機能を有した発振器２０を構成する一例について説明する。図２、図３はその説明図である。特に図２（Ａ）、（Ｂ）は、発振器２０の製造工程の途中を示した図、図３（Ａ），（Ｂ）は制御回路および発振回路の一構成例を説明する図である。
【００１４】
先ず、図２（Ａ）に示したように、遠赤外線放出部材を内包したこの発明に係る水晶振動子１０とこれを実装する基板２１とを用意する。実装基板２１は、加熱部２３と、温度制御回路２５と、発振回路２７と、水晶振動子１０を実装するためのスリット２９と、を具えている。
水晶振動子１０は、そのアウターリード１３を所定通りに曲げた状態で、金属製カバーの主面が実装基板２１に接した状態、かつ、アウターリード１３ｄが実装基板２１のスリット２９に挿入された状態で、実装基板２１に実装し固定される(図２（Ｂ）)。アウターリード１３ｄは、発振回路２７の所定部分に半田付け等により電気的に接続される。実装基板２１の水晶振動子１０が実装され領域に近接する領域には、この水晶振動子１０の金属製カバーに接するように加熱部２３を設けてあり、上記水晶振動子１０の実装が済むと水晶振動子１０は加熱部２３に挟み込まれた状態で加熱部２３に接する。この加熱部２３は、この場合、例えば温度制御回路２５により制御されるパワートランジスタ(図３（Ａ）)で構成してある。
【００１５】
温度制御回路２５は、温度センサーとしての例えばサーミスタ２５ａと、図３（Ａ）に示した回路部と、加熱部２３とを具えている。回路部は、図３（Ａ）に示したように、サーミスタ２５ａ及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３で構成されたブリッジ回路と、抵抗Ｒｉｎ、Ｒｆ及びオペアンプＯＰで構成した差動増幅回路と、加熱部としてのパワートランジスタ２５とで構成してある。この温度制御回路２５では、サーミスタ２５ａで変動する抵抗値に応じて、ブリッジ回路の機能により差動増幅器の正／非入力差が変動する。その結果、パワートランジスタのコレクタ電流が変化するので、水晶振動子の加熱手段の役目をしているパワートランジスタの熱量を制御できる。このため、加熱部を所望の温度に制御することができる。また、発振回路２７は、図３（Ｂ）に模式的に示した周知の発振回路で構成できる。
【００１６】
上述した構成の発振器２０では、加熱部２３により水晶振動子１０の金属製カバーが暖められ、その熱が金属製カバー内壁の遠赤外線放出部材１５（図１等）を温める。その結果、遠赤外線放出部から遠赤外線が放出され、それが水晶振動片１１（図１等）に伝わる。そのため、遠赤外線放出部材が無い場合に比べて加熱部２３の熱は水晶振動片に効率良く伝わる。従って、例えばこの発振器２０に電源を投入した後の水晶振動片が所定温度に達するまでの時間を、遠赤外線放出部材が無い場合に比べて、短縮することができる。
【００１７】
２． 第２実施形態の水晶振動子
次に、図４を参照して第２の実施形態の水晶振動子３０について説明する。図４（Ａ）はこの水晶振動子３０をその天面側から内部を透視してみた平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）中のＲ−Ｒ線に沿った水晶振動子３０の断面図である。
この第２の実施形態の水晶振動子３０の第１の実施形態との違いは、水晶振動片１１が平置きになっていて、そのために、容器３３の構造も水晶振動片を平置きにしたことに対応した形状になっていて、遠赤外線放射部材１５を設ける位置もそれに対応して変更してある点にある。いわゆるＨＣ−３７等に代表される円筒型と称される水晶振動子に本発明を適用した例である。具体的には、容器３３の金属製カバー３３ａは、低背型のタイプでかつ平面形状が円形のものとなっている。そして、遠赤外線放出部材１５を、この円形の金属製カバー３３ａの天井面の内壁と、ベース３３ｂの内壁のインナーリード１３ｃ間の部分と、に設けてある。
【００１８】
この第２の実施形態の水晶振動子３０を用いて恒温槽機能を有した発振器を構成する場合は、加熱部（図示せず）は例えば金属製カバー３３ａ天井面に直接接しさせるか他の部材を介して接しさせるのが良い。この第２実施形態の水晶振動子３０においても、遠赤外線放射部材１５の効果により、水晶振動片１１を効率良く温めることができる。
【００１９】
３．他の実施形態
上述においては、この発明の水晶振動子および発振器の実施形態を説明したが、この発明は上述の実施形態に限られない。例えば、上述の例では、水晶振動子の金属製カバーに加熱部を直接接しさせる例を説明したが、水晶振動子の金属製カバー部分はめ込んで収納でき熱伝導率の良い部材で構成した部品、いわゆる熱筒と称されるものを用いてこれに加熱部を接しさせる構造でも良い。または、熱筒にヒーターを埋め込んだ構造としても良い。
また、上述の実施例では金属製カバーの内壁の一部分に遠赤外線放射部材を設けていたが、さらに大面積に設けたり、内壁のほぼ全面に設けても良い。また、水晶振動子の形状は上記のＨＣ−４３に代表される小型型やＨＣ−３７に代表される円筒型に限られず、金属製カバーを用いていて内部が真空状態にされる容器を有する種々の型の水晶振動子に本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１０：第１の実施形態の水晶振動子
１１:水晶振動片
１１ａ：励振電極
１１ｂ：引出電極
１３：容器
１３ａ：金属製カバー
１３ｂ：ベース
１３ｃ：インナーリード
１３ｄ：アウターリード
１５：遠赤外線放射部材
１７：導電性接着剤
２０：実施形態の発振器
２１：実装基板
２３：加熱部
２５：温度制御回路
２５ａ：温度センサー（サーミスタ）
２７：発振回路
２９：スリット
３０：第２の実施形態の水晶振動子
３３：容器
３３ａ：金属製カバー
３３ｂ：ベース
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒｉｎ、Ｒｃ：抵抗
ＯＰ：オペアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016219971.tif 000006