(57)【要約】  【課題】  簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供する。  【解決手段】  柱状の空間１の外側に長さ方向に配列された、それぞれが空間１を囲む複数個のコイル状導体２と、空間１の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材４と、空間１の弾性部材４間に収容された高透磁率体ブロック３とを具備する加速度センサ装置である。加速度に応じた慣性力と弾性部材４から作用する応力とがつり合う位置で高透磁率体ブロック３が静止してコイル状導体２のインダクタンスを変化させるため、あらかじめ弾性部材４の変形に伴う応力を測定しておくことにより、高透磁率体ブロック３の位置と高透磁率体ブロック３の質量とを基に加速度を容易に算出し検知することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の空間の外側に長さ方向に配列された、それぞれが前記空間を囲む複数個のコイル状導体と、前記空間の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材と、前記空間の前記弾性部材間に収容された高透磁率体ブロックとを具備することを特徴とする加速度センサ装置。
【請求項２】
前記空間が絶縁容器に形成されていることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ装置。
【請求項３】
前記複数のコイル状導体は、隣接するもの同士の間隔が、前記高透磁率体ブロックの前記空間の長さ方向の外形寸法よりも小さく、該外形寸法の半分よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の加速度センサ装置。
【請求項４】
前記複数個のコイル状導体は、互いに巻き数が異なっているとともに、互いに直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度の大きさに応じて移動する高透磁率体ブロックの位置をコイル状導体のインダクタンスの変化で検知し、その位置を基に加速度を検知する加速度センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度を検知するための加速度センサ装置として、加速度の大きさに応じて容量電極間の静電容量を変化させるようにした機構を備え、この静電容量の変化により加速度を検知するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【０００３】
このような加速度センサ装置は、一般に、ビーム（梁）で支持されたマス部（重り部）と、マス部に対向して配置された固定電極とを備えている。マス部には固定電極に対向するように可動電極が形成されており、固定電極と可動電極とで構成される容量電極の間に静電容量が発生する。
【０００４】
そして、加速度センサ装置に加速度が生じると、加速度の大きさに応じてビームがたわみ、容量電極の間の距離が変動して静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知することにより加速度センサ装置に生じている加速度、つまり加速度センサ装置が搭載された自動車等の機器の加速度が検知される。
【０００５】
このような加速度センサ装置は、通常、シリコン基板等の半導体基板にエッチング加工等の微細加工技術を適用して、ビーム部やマス部等の機械的な可動部分や容量電極等の電気配線部分を形成することにより製作されている。
【特許文献１】特開2006−250910号公報
【特許文献２】特開2007−85747号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の加速度センサ装置においては、過大な加速度が生じた場合に、ビーム部に折れ等の機械的な破壊が発生する可能性がある。特に、加速度の検知精度を高めるためにビーム部を薄くしたり長くしたりすると、ビーム部の強度の低下やたわんだときに生じる応力の増加等を招くため、このような不具合が発生する可能性が高くなる。
【０００７】
また、半導体基板にエッチング加工等の微細加工技術を適用して製作するため、製作には高度な技術が必要であり、また加工精度を確保することが難しいという問題もあった。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の加速度センサ装置は、柱状の空間の外側に長さ方向に配列された、それぞれが前記空間を囲む複数個のコイル状導体と、前記空間の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材と、前記空間の前記弾性部材間に収容された高透磁率体ブロックとを具備することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記空間が絶縁容器に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記複数のコイル状導体は、隣接するもの同士の間隔が、前記高透磁率体ブロックの前記空間の長さ方向の外形寸法よりも小さく、該外形寸法の半分よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、前記複数個のコイル状導体は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加速度センサ装置は、柱状の空間の外側に長さ方向に配列された、それぞれが空間を囲む複数個のコイル状導体と、空間の両端部から中央部に向けてそれぞれ配置された弾性部材と、空間の弾性部材間に収容された高透磁率体ブロックとを具備することから、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することができる。
【００１４】
すなわち、空間に加速度が生じたときに、加速度の大きさに応じた慣性力が高透磁率体ブロックに作用し、この慣性力により空間内を移動しようとする高透磁率体ブロックには弾性部材から応力（弾性力）が作用する。そして、この慣性力と応力とがつり合った位置（慣性力と応力とが同じ大きさで逆方向になる位置）で高透磁率体ブロックが空間に対して静止し、この位置で空間を囲むコイル状導体のインダクタンスを変化させる。
【００１５】
そのため、空間のどの位置で、つまり弾性部材がどの程度変形（圧縮）している位置で慣性力と応力とがつり合っているかを容易に検知することができる。したがって、あらかじめ弾性部材を変形させるのに要する力（弾性部材から加わる応力）を測定しておくことにより、その静止位置（コイル状導体の位置）で高透磁率体ブロックに作用する慣性力を検知することができ、その慣性力および高透磁率体ブロックの質量から加速度の大きさを算出することができる。
【００１６】
このような加速度センサ装置は、コイル状導体が外側を囲む空間内に高透磁率体ブロックが収容されているだけであるため、構造が簡易であり、ビーム部等の微細な可動部分を形成する微細加工は特に必要なく製作が容易である。また、微細な可動部分を有していないので、加速度センサ装置としての機能を妨げるような機械的な破壊が生じ難く、信頼性が高い。また、コイル状導体のインダクタンスの変化を利用して、加速度に起因する慣性力を弾性部材からの応力として高い精度で検知することができるため、加速度の検知の精度が高い。したがって、本発明の加速度センサ装置によれば、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、空間が絶縁容器に形成されている場合には、絶縁容器内の空間に高透磁率体ブロックを封入するとともに、それぞれが空間を囲む複数個のコイル状導体を絶縁容器の内部（空間の外側）に長さ方向に配列することにより、次のような効果を得ることができる。
【００１８】
すなわち、高透磁率体ブロックを確実に空間内に収めておくことができるとともに、高透磁率体ブロックとコイル状導体との間に絶縁容器の一部が介在することにより、コイル状導体の高透磁率体ブロックとの直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数のコイル状導体を形成することができる。従って、この場合には、加速度センサ装置としての信頼性や生産性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の加速度センサ装置は、上記構成において、複数のコイル状導体は、隣接するもの同士の間隔が、高透磁率体ブロックの空間の長さ方向の外形寸法よりも小さく、外形寸法の半分よりも大きい場合には、より検知精度の高い加速度センサ装置とすることができる。
【００２０】
すなわち、隣接するコイル状導体同士の間隔が、高透磁率体ブロックの空間の長さ方向の外形寸法よりも小さい場合には、加速度（慣性力）に応じて移動した高透磁率体ブロックが、隣り合うコイル状導体の間に入り込み、いずれのコイル状導体においてもインダクタンスの変化が生じていないというようなことが効果的に防止される。また、この間隔が外形寸法の半分よりも大きい場合には、例えば隣り合う３個以上のコイル状導体に跨って内側に高透磁率体ブロックが入り込むようなことが防止されるため、多数のコイル状導体でインダクタンスが変化して高透磁率体ブロックの位置の検知精度が低くなる、というようなことが効果的に防止される。
【００２１】
そのため、空間に加速度が生じているにもかかわらず、いずれのコイル状導体においてもインダクタンスが変化せず、加速度が生じていないと誤検知されるようなことや、高透磁率体ブロックの位置を基にした加速度の検知精度が低下するようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い加速度センサ装置とすることができる。
【００２２】
また、本発明の加速度センサ装置は、複数個のコイル状導体は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されている場合には、直列に接続された複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスの変化の程度を検知することにより、どのコイル状導体においてインダクタンスが変化しているか、つまり、空間のどの位置に高透磁率体ブロックが移動しているかを検知することができる。そして、その高透磁率体ブロックの位置により、空間に生じている加速度を検知することができる。したがって、複数個のコイル状導体のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。
【００２３】
すなわち、個々のコイル状導体のインダクタンスが、そのコイル状導体の内側部分の比誘電率および断面積に比例し、巻き数の２乗に比例するため、高透磁率体ブロックが存在していないとき、複数個のコイル状導体のそれぞれのインダクタンスは互いに異なる。また、コイル状導体の内側に高透磁率体ブロックが移動してきたときのインダクタンスの増加量は、そのコイル状導体の巻き数の２乗に比例して異なる。また、複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスは複数個のコイル状導体のインダクタンスの和である。そのため、複数個のコイル状導体の合計のインダクタンスの変化量を検知することにより、どのコイル状導体においてその内側の透磁率が変化しているか、つまり高透磁率体ブロックがどの位置に存在しているかを容易に検知することができる。
【００２４】
したがって、この場合には、複数個のコイル状導体のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の加速度センサ装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１（ａ）は、本発明の加速度センサ装置の実施の形態の一例を示す平面図（透視図）であり、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線における断面図である。また、図２は、図１に示す加速度センサ装置の斜視図（透視図）である。図１および図２において、１は絶縁容器５の内部に設けられた空間、２はコイル状導体、３は空間１内に収容された高透磁率体ブロック、４は弾性部材、５（５ａ，５ｂ）は絶縁容器、９は加速度センサ装置である。なお、見やすくするために、図２では弾性部材４および絶縁容器５を省いている。
【００２７】
加速度センサ装置９は、自動車やゲーム機，カメラの手ブレ防止装置，搬送用のベルト等の機器に搭載され、その機器の加速度を検知し、必要に応じてディスプレイ等の表示装置に電気信号を送って加速度の数値を表示させたり、その加速度センサ装置９が搭載された機器の停止等の制御を行なったりする機能を有する。
【００２８】
この加速度センサ装置９は、空間１の加速度に応じて移動する高透磁率体ブロック３の位置をコイル状導体２のインダクタンスの変化により検知し、その位置を求めることで高透磁率体ブロック３に弾性部材４から作用する応力を基に加速度を算出するものである。
【００２９】
すなわち、この加速度センサ装置９によれば、空間１に加速度が生じたときに、その加速度に応じた慣性力と、慣性力で移動しようとする高透磁率体ブロック３に反発する弾性部材４からの応力とが高透磁率体ブロック３に作用する。高透磁率体ブロック３は、この慣性力と応力とがつり合った位置で空間１に対して静止し、この位置でコイル状導体２のインダクタンスを変化させる。
【００３０】
そのため、あらかじめ高透磁率体ブロック３の質量および弾性部材４を変形させるのに要する力（弾性部材４から加わる応力）を測定しておくことにより、その静止位置（対応するコイル状導体２の位置）を検出することで高透磁率体ブロック３に作用する慣性力を検知することができ、その慣性力および高透磁率体ブロック３の質量から高透磁率体ブロック３に作用する加速度を算出することができる。
【００３１】
例えば、加速度をａ、高透磁率体ブロック３の質量をｍ、加速度に応じた慣性力をＦ１とすると、周知のようにＦ１＝ｍ×ａであり、前述した静止位置における弾性部材４からの応力をＦ２とするとＦ１＝Ｆ２＝ｍ×ａ、つまりａ＝Ｆ２／ｍである。したがって、あらかじめ高透磁率体ブロック３の質量ｍおよび弾性部材４を変形させるのに要する力Ｆ２を測定しておくことにより、高透磁率体ブロック３に作用する加速度ａを算出することができる。
【００３２】
なお、実際には、高透磁率体ブロック３には空間１の内面との間の摩擦等の抵抗が加わるので、その分を補正することが好ましい。例えば、高透磁率体ブロック３の底面と空間１の底面との間の摩擦力をＦ３とすると、加速度ａに応じて生じる本来の慣性力Ｆ１は、みかけの慣性力Ｆ１１に摩擦力Ｆ３を加えた大きさ（Ｆ１＝Ｆ１１＋Ｆ３）である。みかけの慣性力Ｆ１１と応力Ｆ２とがつり合っているのでＦ１１＝Ｆ２、つまりＦ１＝Ｆ２＋Ｆ３であり、正しい加速度ａは、ａ＝Ｆ１／ｍより、ａ＝Ｆ２／ｍ＋Ｆ３／ｍとなる。
【００３３】
このような加速度センサ装置９は、コイル状導体２が外側を囲む空間１内に高透磁率体ブロック３が収容されているだけであるため、構造が簡易であり、例えばビーム部等の微細な可動部分を形成する微細加工は特に必要はなく製作が容易である。また、微細な可動部分を有していないので、加速度センサ装置としての機能を妨げるような機械的な破壊が生じにくく、信頼性が高い。また、コイル状導体２のインダクタンスの変化を利用して、加速度に起因する慣性力を弾性部材４から作用する応力として高い精度で検知することができるため、加速度の検知の精度が高い。したがって、本発明の加速度センサ装置９によれば、簡易な構造で製作が容易であり、かつ信頼性および加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置９を提供することができる。
【００３４】
空間１は、高透磁率体ブロック３および弾性部材４を収容するためのものであり、収容した高透磁率体ブロック３が、空間１に生じた加速度に起因する慣性力と、弾性部材４から作用する弾性力とに応じて内部を移動することができるような形状および寸法を有するものである。
【００３５】
この実施の形態の例において、空間１は四角柱状であり、長さ方向に直交する方向での断面（縦断面）が長方形状である。空間１は、縦断面が正方形状のものや角部分を円弧状に成形した四角柱状，円柱状，楕円柱状等でもよい。
【００３６】
コイル状導体２は、その内側部分の透磁率の変化をインダクタンスの変化として効果的に検知するために空間１を囲んで形成されており、複数個が、空間１の長さ方向に配列されている。この透磁率の変化は高透磁率体ブロックが移動してくることに起因するものであり、これにより高透磁率体ブロック３の位置を検知し、その位置を基に、空間１に作用している加速度を検知することができる。
【００３７】
コイル状導体２は、加速度の大きさに応じた高透磁率体ブロック３の移動をインダクタンスの変化として検知し、これにより加速度の大きさを検知するものであるため、空間１の両端部から中央部に向けて、複数が１列に配列形成されている。
【００３８】
すなわち、複数のコイル状導体２が空間１の長さ方向に配列されていることから、どのコイル状導体２でインダクタンスが変化しているかを検知することにより、空間１内における高透磁率体ブロック３の位置を容易に、かつ確実に検知することができる。なお、コイル状導体２のインダクタンスの変化は、例えば、コイル状導体２をＬＣＲ測定器等のインダクタンスの測定が可能な測定器に接続することにより測定することができる。また、インダクタンスの変化は、コイル状導体２のそれぞれに一定の交流電流を通電しておいて、その電流の変化を電流計等で測定することにより検知することもできる。そして、各コイル状導体２のインダクタンスを測定し、その変化を検知することにより、高透磁率体３ブロックに作用している慣性力、つまりその空間１に生じている加速度を検知することができる。
【００３９】
複数のコイル状導体２は、空間１の両方の端部方向で同様に加速度を検知することができるようにする場合には、中央部を挟んだ両端方向に、同様の隣接間隔で配列すること（いわゆる左右対称状であること）が好ましい。
【００４０】
また、コイル状導体２は、後述する弾性部材４がばね定数やヤング率等の比例定数に応じて一定の割合で変形する領域（弾性域）に同じ隣接間隔になるように配列しておくと、加速度を一定の変化割合で検知することができる。この場合には、例えば停止と起動とを繰り返す搬送用の無端ベルトの加速度（減速度）を管理する用途のように、加速度を一定の変化割合で検知したいような用途に有効である。なお、例えばこの無端ベルトのように一定の速度で移動していたものが減速するときには、加速のときと反対方向に慣性力が生じ、この慣性力により減速の割合（マイナスの加速度）を検知することができる。
【００４１】
コイル状導体２について、空間１の両端部のそれぞれから中央部にかけて配列する個数は、必要な加速度の測定精度や測定範囲等に応じて設定すればよい。例えば、この実施の形態の例では、コイル状導体２は、空間１の両端部のそれぞれから中央部に向けて２個ずつ配列されるとともに空間１の中央部に１個配置されている。また、これらの複数個のコイル状導体２は、互いにほぼ等間隔で、空間１の長さ方向に配列されている。この場合には、空間１に生じる加速度の大きさや変化を、０ｋｍ／ｓ２から測定可能な最大値まで直線的に検知する上で有効である。
【００４２】
また、コイル状導体２は、空間１の長さ方向に必ずしも等間隔に配列する必要はなく、他の配列であってもよい。例えば、空間１の中央部と両端部との間の１箇所ずつで外側にコイル状導体２を配置して、この位置に対応する加速度が生じたときに静電容量が変化して信号が発信されるような構造でもよい。この場合、例えば、加速度センサ装置９が搭載されている機器に、あらかじめ定めた加速度が生じたことを示す警告の表示や停止等の作動を行なわせるような用途に有効である。
【００４３】
高透磁率体ブロック３は、空間１に生じた加速度と弾性部材４から加わる弾性力とに応じて空間１内を移動し、その移動した部分で空間１を囲んでいるコイル状導体２のインダクタンスを大きくするためのものである。
【００４４】
この高透磁率体ブロック３が収容された空間１に対して、コイル状導体２のインダクタンスを測定し、インダクタンスの変化を検知することにより、高透磁率体ブロック３の位置、つまり慣性力と弾性力とがつり合った位置を検知することができる。そして、あらかじめ弾性部材４をその位置まで変形させるのに要する力および高透磁率体ブロック３の質量を測定しておくことにより、慣性力を検知し加速度を算出することができる。
【００４５】
また、加速度が生じていないときや、生じていた加速度がなくなったときには、高透磁率体ブロック３が空間１の中央部に位置していたり戻ったりするため、空間１に加速度が生じていないということを容易に検知することができる。空間１の中央部に高透磁率体ブロック３が位置しているということを検知するためには、例えば空間１の中央部にコイル状導体２を配置すればよい。
【００４６】
高透磁率体ブロック３は、慣性力が作用する方向（加速度が加わっているのと反対側の方向）に、弾性部材４を変形（圧縮）させながら移動できるような形状および寸法で形成されて空間１内に収容されている。空間１内での高透磁率体ブロック３の移動は、空間１の下面上を、空間１の加速度に起因して作用する慣性力によって滑り、または転がることによるものである。
【００４７】
このような移動を容易とするために、高透磁率体ブロック３は、例えば三角柱状や四角柱状（直方体状）等の多角形の柱状や、円柱状，楕円柱状，球状等に形成されている。なお、高透磁率体ブロック３は、これらの形状であって上下面や側面等が湾曲しているものや、一部に凹凸部分が形成されているものでもよい。
【００４８】
また、高透磁率体ブロック３は、空間１内でコイル状導体２の内側に移動してそのコイル状導体２の内側間に生じている静電容量を、検知が容易な程度に変化させることができるような材料および寸法で形成されている。
【００４９】
このような高透磁率体ブロック３を形成する高透磁率の材料は、高透磁率体としては移動する空間１の透磁率よりも高い透磁率を有するものであればよいが、感度・精度よく安定して良好に加速度を検知する上では、できるだけ透磁率が高い材料がよい。本発明の加速度センサ装置９においては、例えば、鉄や鉄−ニッケル合金（いわゆるパーマロイ等），フェライト等の、比透磁率が例えば約150程度以上と高い材料を用いることができる（比透磁率は、炭素を主とする不純物を約0.2質量％含むいわゆる0.2不純物鉄で約150、ケイ素鋼で約500、純鉄で約5000、鉄−ニッケル合金（いわゆる78パーマロイの場合）で約10000、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトで約2000〜20000、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトで約600〜1000である。「金属便覧」650〜651頁を参照。）。なお、他の材料、例えばアルミニウムや銅，銀，パラジウム，鉛等の材料は、比透磁率が約１で空気とほぼ同じであるため、コイル状導体２のインダクタンスを効果的に変化させる上では適当ではない。
【００５０】
なお、高透磁率体ブロック３の厚さおよび幅（空間１の幅方向の内形寸法に対応する外形寸法）は、空間１を囲むコイル状導体２のインダクタンスを効果的に変化させる上では、空間１内においてスムーズに移動することが可能な範囲で、空間１にうまくはまるように、厚いほど、また広いほど好ましい。これは、コイル状導体２のインダクタンスがコイル状導体２の内側部分の透磁率に比例して変化するので、高透磁率体ブロック３がコイル状導体２の内側部分に出入りするときの透磁率の変化を可能な範囲で大きくするためである。コイル状導体２の内側部分で高透磁率体ブロック３の占める割合が大きいほど、その部分の透磁率が（内側の空間１が比透磁率約１である空気で満たされている場合に比べて）高くなる。
【００５１】
この図１，２に示す実施の形態の例において、高透磁率体ブロック３は、四角柱状の空間１の高さおよび幅よりも若干低く小さい四角柱状に形成されている。また、この高透磁率体ブロック３は、その底面が空間１の下面に接するように配置されている。このような高透磁率体ブロック３の形状，寸法および配置形態にしておけば、コイル状導体２の内側部分の大部分を高透磁率体ブロック３が占めるようになって、コイル状導体２のインダクタンスを効果的に変化させることができる。
【００５２】
高透磁率体ブロック３は、例えば、四角柱状の場合であれば、板状の鉄材料に切断や研削，研磨等の加工を施して、所定の高透磁率体ブロック３の形状および寸法に成形することにより作製することができる。
【００５３】
なお、この実施の形態の例のように、空間１および高透磁率体ブロック３が四角柱状の場合であれば、例えば、空間１は、幅および高さが約５〜10ｍｍ程度の四角柱状であり、高透磁率体ブロック３は、１辺の長さが約4.5〜9.5ｍｍ程度の四角柱状に形成して、高透磁率体ブロック３の上面および側面と空間１の内面（内側面や上面）との間の距離が約0.2ｍｍ程度確保できるようにすればよい。
【００５４】
弾性部材４は、高透磁率体ブロック３に応力（弾性力）を加える機能を有している。空間１に加速度が生じているときには、加速度に起因する慣性力により空間１内を移動しようとする高透磁率体ブロック３に対して弾性部材４から逆向きに応力（弾性力）が加わる。応力は、弾性部材４の変形（圧縮）が大きくなるにつれて大きくなり、慣性力と弾性力とがつりあった位置で高透磁率体ブロック３が空間１に対して静止する。また、空間１に加速度が生じていないとき（高透磁率体ブロック３に慣性力が作用していないとき）には、弾性部材４の弾性力により高透磁率体ブロック３が空間１の中央部まで移動（いわゆる原点復帰）する。
【００５５】
このような弾性部材４としては、コイルばねや空気ばね等のばねや、弾性率（ヤング率）が低い樹脂材料や、ゴム，スポンジゴム等のゴム系の材料からなる部材を用いることができる。
【００５６】
弾性部材４としてばねを用いる場合であれば、慣性力によりばね定数に比例して弾性変形（伸び縮み）する範囲が、空間１の端部（両端部それぞれ）から中央部までの距離よりも長いものを用いることが好ましい。
【００５７】
例えば、空間１の端部から中央部までの長さを0.05ｍ（５ｃｍ）に設定したとき、高透磁率体ブロック３の質量が0.01ｋｇ（10ｇ）で、想定される加速度の最大値が約10ｍ／ｓ２の場合であれば、慣性力の最大値は約0.1Ｎになる。周知のようにＦ（力、単位：Ｎ）＝ｋ（ばね定数、単位：Ｎ／ｍ）×ｘ（伸び縮みする長さ、単位：ｍ）なので、ばねの縮む長さｘは約0.1／ｋであり、この長さｘを空間１の長さ未満に収めるためには、0.1／ｋ＜0.05より、ばね定数ｋが２Ｎ／ｍ程度またはそれよりも少し大きな（縮みにくい）コイルばね等のばねが適しているということになる。
【００５８】
また、ヤング率の低い樹脂材料としては、例えばポリウレタン樹脂やシリコーン樹脂等のヤング率が約１〜20ＭＰａ程度の材料を用いることができる。ゴムとしては天然ゴムやウレタンゴム，ブチルゴム，ネオプレンゴム，スチレンブタジエンゴム等のゴム材料（ヤング率が約0.01〜10ＭＰａ程度）を用いることができる。また、スポンジゴムとしては、前述したゴム材料（特に天然ゴム以外のゴム材料）に炭酸ナトリウムや重炭酸ナトリウム，炭酸アンモニウム等の発泡剤を添加して多孔質（いわゆるスポンジ状）とした材料を用いることができる。
【００５９】
弾性部材４は、樹脂材料やゴム，スポンジゴムからなる場合には、空間１のうち両端部から中央部付近までの間を充填するように配置されていてもよく、柱状や筒状に成形された形態で空間１内に配置されていてもよい。
【００６０】
樹脂材料やゴム，スポンジゴムからなる弾性部材４は、この加速度センサ装置９で検知しようとする加速度の範囲の上限に相当する慣性力が作用したときに、高透磁率体ブロック３が空間１のいずれかの端にまで移動してしまわない程度のヤング率や寸法（長さや応力が作用する面積）を有するものであることが好ましい。
【００６１】
例えば、高透磁率体ブロック３の質量が0.05ｋｇ（50ｇ）で、想定される加速度の最大値が約10ｍ／ｓ２の場合であれば、慣性力の最大値は約0.5Ｎであり、応力が作用する面積を５ｍｍ×５ｍｍ（25×10−６ｍ２）に設定したとすると単位面積当たりの応力σ＝0.5（Ｎ）／25×10−６（ｍ２）＝0.02×10６Ｎ／ｍ２＝0.02ＭＰａになる。
【００６２】
周知のようにε（ひずみ）＝σ（単位面積当たりの応力、単位：ＭＰａ）／Ｅ（ヤング率、単位：ＭＰａ）なので、例えばεを0.5に設定する（弾性部材４の長さが半分程度に圧縮される）場合には、弾性部材４のヤング率Ｅは、0.5＝0.02／Ｅより、Ｅ＝0.02／0.5＝0.04となる。つまり、この場合には、弾性部材４にはヤング率が約0.04ＭＰａ程度の材料が適しているということになる。また、より大きな加速度が加わる場合や、空間１の長さを短くする場合であれば、弾性部材４にはヤング率がより大きな（変形しにくい）材料が適し、より小さな加速度が加わる場合や空間１の長さを長くする場合であれば、ヤング率がより小さな（変形しやすい）材料が適している。
【００６３】
このような加速度センサ装置９は、例えばこの実施の形態の例のように、空間１が絶縁容器５に形成され、コイル状導体２が空間１を囲んで複数個配列されている場合には、次のような効果がある。
【００６４】
すなわち、絶縁容器５内の空間１に高透磁率体ブロック３を封入するとともに、コイル状導体２のそれぞれを、空間１を構成する絶縁容器５の内部に形成することにより、高透磁率体ブロック３を確実に、外側に複数個のコイル状導体２が配列された空間１内に収めることができる。
【００６５】
また、高透磁率体ブロック３とコイル状導体２との間に絶縁容器５の一部が介在することにより、コイル状導体２の高透磁率体ブロック３との直接の接触による磨耗や欠け等を効果的に防止することができる。また、絶縁容器５に、隣接するもの同士の電気絶縁性を良好に確保して複数のコイル状導体２を形成することができる。従って、この場合には、加速度センサ装置９としての信頼性や生産性を向上させることができる。
【００６６】
絶縁容器５は、この実施の形態の例では外形が直方体状であり、内部に同様の形状で寸法が小さい空間１が形成されているが、少なくとも、内部に高透磁率体ブロック３を収容するための空間１を設けることができる程度の外形寸法であれば、横方向に伸びる円柱状や楕円柱状等でもかまわない。また、例えばこの加速度センサ装置９を機器に搭載したり搬送したりする際の作業性や破損の抑制等を考慮して、絶縁容器５の外面の一部に凹凸を設けたり、角（稜）部分を面取りしたりしてもよい。
【００６７】
絶縁容器５は、酸化アルミニウム質焼結体（酸化アルミニウム質セラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂等の樹脂材料、セラミック材料等の無機材料と樹脂材料との複合材料等の電気絶縁性の材料により形成されている。
【００６８】
この実施の形態の例において、絶縁容器５は、上面に凹部（符号なし）を有する絶縁基体５ａの上面に、平板状の蓋体５ｂが接合されて形成されている。絶縁基体５ａの凹部と蓋体５ｂとにより、高透磁率体ブロック３を収容する空間１が構成されている。なお、蓋体５ｂは、絶縁基体５ａの凹部と対向するような凹部（図示せず）を有しているものでもよい。
【００６９】
また、絶縁容器５（５ａ）のうち空間１の下面となる面は、高透磁率体ブロック３が滑って移動することを容易とするために、研磨加工（例えば、いわゆる鏡面研磨加工）を施して平滑度を高めておいてもよい。空間１の下面の平滑度を高めておくと、前述したような摩擦力の分の補正も小さく抑えることができる。この場合、絶縁基体５ａを平板状とし、蓋体５ｂを下面側に凹部（図示せず）を有しているものとしておくと、空間１の下面に相当する、絶縁基体５ａの上面の研磨加工がより容易に行なえる。そのため、高透磁率体ブロック３の滑りによる移動が容易で、加速度の検知の精度が高い加速度センサ装置９の生産性を高める上で有効である。
【００７０】
絶縁容器５（５ａ，５ｂ）は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムの粉末を主成分とし、酸化ケイ素や酸化カルシウム等を添加してなる原料粉末を、有機溶剤，バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製し、積層した後焼成することにより、絶縁基体５ａおよび蓋体５ｂを作製し、その後、絶縁基体５ａと蓋体５ｂとをろう材や樹脂接着剤を介して接合することにより製作することができる。
【００７１】
また、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料からなる場合であれば、これらの樹脂材料の未硬化物を、金型を用いて所定の絶縁基体５ａや蓋体５ｂの形状に成型し、硬化させることにより絶縁基体５ａや蓋体５ｂを作製し、これらを樹脂接着剤で接合することにより製作することができる。
【００７２】
複数のコイル状導体２は、例えば絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の内部に、空間１を囲んで形成されている。このコイル状導体２は、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料により形成される。このような金属材料は、メタライズ層やめっき層，金属箔，蒸着層等の形態で絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の絶縁基体５ａや蓋体５ｂに被着される。
【００７３】
複数のコイル状導体２のそれぞれは、例えば、タングステンの金属ペーストを絶縁基体５ａや蓋体５ｂとなるセラミックグリーンシートに印刷しておいて、この印刷した金属ペーストが内部に位置するようにセラミックグリーンシートを積層することにより形成することができる。
【００７４】
なお、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）には、コイル状導体２のそれぞれから上面および下面にかけて、各コイル状導体２を外部の電気回路と電気的に接続するための導電路として配線導体（図示せず）を形成しておくことが好ましい。この配線導体の露出部分を外部の電気回路に接続してコイル状導体２のインダクタンスを測定することにより、インダクタンスの変化を検知して高透磁率体ブロック３の位置を検知し、前述したように高透磁率体ブロック３の位置を基にして空間１に生じている加速度、つまり加速度センサ装置９の加速度を検知することができる。
【００７５】
この場合の外部の電気回路は、例えば、自動車やゲーム機，無端ベルト等の搬送用機器等の機器に実装される回路基板に形成されている。そして、加速度センサ装置９が部品として搭載されると、機器に生じる加速度を検知し、自動車の場合はカーブでのスピード調節を行なったり、ゲーム機の場合は加速度の大きさによりスクリーンにその加速度の大きさを表示したりすることができる。
【００７６】
なお、前述したような加速度の算出や、算出された加速度に応じた電気信号の解析や増幅等の処理を行なう電子部品（半導体集積回路素子やコンデンサ素子，インダクタ素子等）（図示せず）を、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の表面や内部に搭載するようにしてもよい。また、コンデンサ素子やインダクタ素子に相当する電気回路（図示せず）を、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の内部や表面に形成するようにしてもよい。これらの電気回路は、コイル状導体２を形成するのと同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。
【００７７】
また、この加速度センサ装置９は、複数のコイル状導体２の隣接するもの同士の間隔が、高透磁率体ブロック３の空間１の長さ方向の外形寸法よりも小さく、その外形寸法の半分よりも大きい場合には、より検知精度の高い加速度センサ装置９とすることができる。
【００７８】
すなわち、隣接するコイル状導体２同士の間隔が、高透磁率体ブロック３の空間１の長さ方向の外形寸法よりも小さい場合には、加速度（慣性力）に応じて移動した高透磁率体ブロック３が、隣り合うコイル状導体２の間に入り込み、いずれのコイル状導体２においてもインダクタンスの変化が生じていないというようなことが効果的に防止される。また、この間隔が高透磁率体ブロック３の外形寸法の半分よりも大きい場合には、例えば隣り合う３個以上のコイル状導体２に跨って内側に高透磁率体ブロック３が入り込むようなことが防止されるため、多数のコイル状導体２でインダクタンスが変化して高透磁率体ブロック３の位置の検知精度が低くなる、というようなことが効果的に防止される。
【００７９】
そのため、空間１に加速度が生じているにもかかわらず、いずれのコイル状導体２においてもインダクタンスが変化せず、加速度が生じていないと誤検知されるようなことや、高透磁率体ブロック３の位置を基にした加速度の検知精度が低下するようなことが効果的に防止され、より検知精度の高い加速度センサ装置９とすることができる。
【００８０】
また、この加速度センサ装置９は、複数個のコイル状導体２は、巻き数が互いに異なっているとともに、互いに直列に接続されている場合には、直列に接続された複数個のコイル状導体２の合計のインダクタンスの変化の程度を検知することにより、どのコイル状導体２においてインダクタンスが変化しているか、つまりどの位置に高透磁率体ブロック３が移動しているかを検知することができる。そして、その高透磁率体ブロック３の位置により、空間１に生じている加速度を検知することができる。
【００８１】
すなわち、この場合には、個々のコイル状導体２のインダクタンスは、そのコイル状導体２の内側部分の比誘電率および断面積に比例し、巻き数の２乗に比例するため、複数個のコイル状導体２のそれぞれのインダクタンスが互いに異なる。また、コイル状導体２の内側に高透磁率体ブロック３が移動してきたときのインダクタンスの増加量も、その巻き数の２乗に比例して異なる。また、複数個のコイル状導体２の合計のインダクタンスは複数個のコイル状導体２のインダクタンスの和である。そのため、複数個のコイル状導体２の合計のインダクタンスの変化を検知することにより、どのコイル状導体２においてその内側の透磁率が変化しているか、つまり高透磁率体ブロック３がどの位置に存在しているかを検知することができる。
【００８２】
したがって、この場合には、複数個のコイル状導体２のインダクタンスをそれぞれ測定する必要はなく、より容易に加速度を検知することが可能な加速度センサ装置とすることができる。
【００８３】
例えば、図１に示す加速度センサ装置９において、コイル状導体２の内側の面積（空間１の縦断面の面積）が１ｃｍ２（１×10−４ｍ２）であるとき、最も巻き数の少ないコイル状導体２の巻き数をｃとし、２×ｃ，３×ｃ，４×ｃ，５×ｃの順に巻き数を多くして５個のコイル状導体２を配列した場合を例に挙げると、以下のようになる（ただし、ｃは正の整数）。
【００８４】
まず、５個のコイル状導体２の合計のインダクタンスＬｔは、高透磁率体ブロック３が存在していないと仮定すると、前述したように各コイル状導体２のインダクタンスＬ＝μ×ｎ２×Ｓであり、また互いに直列に接続された複数のコイル状導体２の合計のインダクタンスは個々のコイル状導体２のインダクタンスの和であるので、Ｌｔ＝（μａ×ｃ２＋μａ×（２×ｃ）２＋μａ×（３×ｃ）２×μａ×（４×ｃ）２＋μａ×（５×ｃ）２）×（１×10−４）＝55×μａ×ｃ２×10−４（Ｈ）になる（ただし、μａは空気の透磁率：約1.26×10−６（Ｎ／Ａ２））。
【００８５】
これに対して、巻き数がｃのコイル状導体２の内側に比透磁率が約1000（透磁率が約1000×μａ（Ｎ／Ａ２））の高透磁率体ブロック３が存在した（加速度に応じて移動してきた）とすると、合計のインダクタンスＬｔは、Ｌｔ≒（1000×μａ×ｃ２＋μａ×（２×ｃ）２＋μａ×（３×ｃ）２＋μａ×（４×ｃ）２＋μａ×（５×ｃ）２）×（１×10−４）＝1054×μａ×ｃ２×10−４（Ｈ）になる。
【００８６】
また、巻き数が３×ｃのコイル状導体２の内側に上記と同様の比透磁率が約1000の高透磁率体ブロック３が存在した（加速度に応じて移動してきた）とすると、合計のインダクタンスＬｔは、Ｌｔ≒（μａ×ｃ２＋μａ×（２×ｃ）２＋1000×μａ×（３×ｃ）２＋μａ×（４×ｃ）２＋μａ×（５×ｃ）２）×（１×10−４）＝9046×μａ×ｃ２×10−４（Ｈ）になる。
【００８７】
つまり、合計のインダクタンスＬｔの変化量（増加量）は、高透磁率体ブロック３が内側に存在するコイル状導体２の巻き数の２乗にほぼ比例する。そのため、合計のインダクタンスＬｔの変化を検知することにより、どのコイル状導体２でインダクタンスが変化しているか、つまりどの位置に高透磁率体ブロック３が存在しているかを容易に検知することができる。
【００８８】
この場合、ｃ＝１とすれば、つまり、巻き数を１から順に１つずつ増やしていけば、例えば前述したように、コイル状導体２を金属ペーストの印刷により形成するような場合でも、コイル状導体２となる金属ペーストを印刷する手間を抑えることができるので、加速度センサ装置９としての生産性を良好に確保することができる。
【００８９】
なお、巻き数が異なるコイル状導体２の配列は、合計のインダクタンスを測定してその変化を検知する上では、特に制約はなく、どのような順序でもかまわない。
【００９０】
ただし、例えば、図３に示すように、空間１の中央部を挟んで交互に巻き数が増えるようにコイル状導体２（巻き数がｃのコイル状導体21〜巻き数が５×ｃのコイル状導体25）を配列すれば、空間１の中央部から一方の端部に向かって、隣り合うコイル状導体２の間のインダクタンスの変化量をより大きくすることができる。この場合には、隣り合うコイル状導体２の間を高透磁率体ブロック３が移動したときの、合計のインダクタンスの変化量をより大きくすることができるので、加速度の検知がより容易である。なお、図３は、本発明の加速度センサ装置９の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。図３において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。
【００９１】
複数個のコイル状導体２の直列接続は、例えば、絶縁容器４にコイル状導体２と同様の金属材料で接続用の導体６を、隣り合うコイル状導体２同士を直列に接続するように形成しておくことにより行なうことができる。
【００９２】
なお、このような加速度センサ装置９は、例えば、まず、前述のようにして作製した絶縁基体５ａの凹部内に、凹部の中央部から端部分までの距離に応じて形成した弾性部材４および高透磁率体ブロック３を入れ、次に、凹部を塞ぐようにして蓋体５ｂを絶縁基体５ａの上面に接合することにより製作（組立て）することができる。
【００９３】
弾性部材４は、例えば、あらかじめ絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の両端部分に取り付けておいた鉤状の金具（図示せず）等を介して、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）に対して外端部分が動かないように取り付けることができる。また、金具の代わりに接着剤を用いて、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）に弾性部材４の外端部分を接着するようにしてもよい。また、これらの金具や樹脂接着剤を併用してもよい。
【００９４】
また、蓋体５ｂと絶縁基体５ａとの接合は、例えば、有機樹脂接着剤やガラス，ろう材等の接合材を介して接合することにより行なうことができる。この場合、あらかじめ両者の接合面に金属層（図示せず）を形成しておき、この金属層の間をろう材で接合するようにしてもよい。なお、金属層は、コイル状導体２と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。
【００９５】
なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、絶縁容器５（５ａ，５ｂ）の少なくとも一部をガラスやアクリル系樹脂，メタクリル系樹脂等の透光性の材料で形成しておいて、外側から高透磁率体ブロック３の位置を視認できるようにしておいてもよい。この場合には、空間１の加速度に応じて高透磁率体ブロック３が正常に移動しているか否かを容易に確認することができ、より高精度で、かつ点検の容易な加速度センサ装置９とすることができる。
【００９６】
また、このような加速度センサ装置９を２個、互いに水平に直交するようにして外部の機器に搭載し、直交する２方向（いわゆるＸ−Ｙ方向）の加速度成分を合成して水平方向の加速度の大きさを検知できるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）は本発明の加速度センサ装置（第１の構成）の実施の形態の一例を示す平面図（透視図）であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】図１に示す加速度センサ装置の斜視図（透視図）である。
【図３】本発明の加速度センサ装置の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・・・空間
２・・・・・コイル状導体
21〜25・・・コイル状導体
３・・・・・高透磁率体ブロック
４・・・・・弾性部材
５・・・・・絶縁容器
５ａ・・・・絶縁基体
５ｂ・・・・蓋体
６・・・・・接続用の導体
９・・・・・加速度センサ装置
【図１】
2009264809.tif 000003
【図２】
2009264809.tif 000004
【図３】
2009264809.tif 000005