JPH01193652A - イオン電導加速度計およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加速度を電気的に測定するための装置に関し、
特にイオン電導物質を用いて加速度を測定するための装
置に関する。

加速度が導体内に起電力を発生しうろことが知られてい
る。この効果は電導物質の質量／電荷比に依存するもの
であり、イオン溶液と金属導体の両方で呈示されている
。１′）の公知の固体イオン電導物質としては、ヨウ化
銀ルビジウム（ＲｂＡｇａｌｓ）があり、他の固体イオ
ン電導物質としてはベータ・アルミナおよびある種の導
電性ガラス等がある。

ヨーロッパ特許第１４６８０１Ａ号は直線加速度を測定
するための装置を開示している。その装置が添付図面の
第１図に示されており、それは細長い固体イオン電導体
ｌを具備しており、この固体イオン電導体１は電気的絶
縁性の中空チューブ２内に収納され、両端に電極３．４
を有している。

このチューブの長手方向軸線に沿った成分を有する加速
度が、イオン電導体のバルク内における移動イオンの、
その加速度の方向とは反対の方向における、正味変位を
生じさせ、それによって加速度とイオン電導体の長さに
比例した起電力を電極３．４間に発生する。

本発明の１つの目的は少な（とも２つの交差軸線に沿っ
た加速度を測定するのに適したイオン電導加速度計を提
供することである。この加速度計は小型、堅ろうかつ軽
量であることが望ましい。

本発明の第１のＢ様によれば、少なくとも３個の電極を
設けられたイオン′ｒ！１ａ！！物質の物体を具備して
おり、前記電極はそれらの電極のうちの１つと他の電極
のそれぞれとの間に各イオン電導通路を形成するように
配列されており、前記各通路に沿って作用する加速度ま
たは加速度の成分に応答するイオン電導加速度計が提供
される。

上記電極が４個設けられ、イオン電導通路が互いに直交
する方向に延長するように構成されることが好ましい。

特に都合の良い実施例では、このイオン電導加速度計は
、電気的絶縁性のハウジングを具備し、このハウジング
が凹部と、この凹部内にそれの表面に対して離間関係を
もって嵌入する形状および寸法を有する電気的絶縁性の
キャップを具備しており、前記イオン電導物質の物体が
前記ハウジングと前記キャップとの間の空間を充満して
いる。

このような構成は良好な熱的および電気的絶縁を確保し
、かつ有利な寸法上の安定性を有している。前記凹部は
テーパをつけられうるとともに、前記１つの電極はその
凹部の頂点またはそれの近傍に配置されうる。このテー
パをつけられた凹部は３つの実質的に同一の三角面によ
って画成されたピラミッド状体をなしうるちのであり、
このピラミッド状体の各コーナまたはそれの近傍に１つ
の電極が配置されうる。

本発明の他の態様によれば、凹部を有するハウジングと
、キャップと、前記ハウジングおよびキャップに設けら
れた少なくとも３個の電極を具備するイオン電導加速度
計を製造する方法において、前記ハウジングの凹部内に
所定量のイオン電導物質を配置し、 前記キャップを前記凹部内に圧入して前記ハウジングと
キャップの間のスペースに前記イオン電導物質を充填さ
せることよりなるイオン電導加速度計の製造方法が提供
される。

この方法はプレス工程に先立ってイオン電導物質を溶融
させる工程を含みうる。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第２図は、３つの互いに直交した方向、すなわちｘ、ｙ
および２方向のそれぞれにおける各加速度、すなわち加
速度の各成分に比例した出力電圧を発生するようになさ
れたイオン電導加速度計を示している。

この加速度計はヨウ化銀ルビジウムのようなイオン電導
物質で作成された立方体１０を具備しており、この立方
体にはそれの各コーナＡ、［３，ＣおよびＤにそれぞれ
１個ずつ、４個の電極が設けられている。従って、この
実施例では、加速度計はＡとＢ、ＡとＣＳＡとＤにおけ
る電極間の導体の長さ内における移動イオンがＸ％ｙお
よび２方向のそれぞれにおける加速度の成分に応答して
変位されることによって出力電圧を発生する。

この加速度計は必らずしも第２図に示されたような立方
体状をなしている必要はなく、他の形状が第３ａ、３ｂ
および３０図に示されている。第３ａ図を参照すると、
この加速度針は４つの同一の三角形側面を有しかつ各コ
ーナＡ、Ｂ、ＣおよびＤに１個の電極を具備したピラミ
ッド状体をなしている。このピラミッドのエツジＡＢ、
ＡＣおよびＡＤは互いに直交する方向を向いており、従
って、前述のように、この加速度計はＸ、７および２方
向における加速度または加速度の成分に応答する。

第３ｂおよび３０図は、機能的な点で第３ａ図のものと
同一である他の形状を示している。第３ｂ図に示された
加速度計は中空ピラミッド状体をなしており、第３Ｃ図
に示された加速度計は、互いに直交する方向に配列され
た３本の細長いアームを有する一体構造よりなっている
。

他の形状としては、例えば、頂点に１個の電極を配置さ
れかつ底面のまわりに一定の間隔で他の電極を配置され
た中実のまたは中空の円錐状の構造よりなる加速度計が
考えられうる。

もちろん、各場合において、加速度計は４個ではなくて
３個の電極を設けることができ、その場合には、２つの
方向のそれぞれにおける加速度または加速度の成分に応
答することが理解されるであろう。

第４ａおよび４ｂ図は本発明による三軸イオン電導加速
度計の特に有益が実施例を示している。

この加速度計は、例えばセラミックのような電気的絶縁
材料で形成されかつ凹部３１を設けられた円筒状ハウジ
ング３０を具備している。この凹部の部分３２はテーパ
をつけられた形状を有していて、同一の三角面３３によ
って画成されかつエツジＡＢ、ＡＣおよびＡＤがｘ、ｙ
、ｚ方向に沿って互いに直交した３つの方向を向いてい
るピラミッド状体をなしている。この加速度計は、これ
も電気的絶縁材料で形成され、凹部３１内にそれの面３
３に対して離間関係をもって嵌入する形状および寸法と
なされたキャップ３４を有している。

ハウジング３０とキャップ３４が第３ｂ図の構造と同じ
中空のピラミッド形状を有しかつイオン電導物質３５を
充填された空洞を形成している。この実施例では、ヨウ
化銀ルビジウム（ＲｂＡ　ｇ　ａ　Ｉ　ｓ）が用いられ
た。つまり、ハウジングとキャップがイオン電導物質に
対して型として作用する０通常ｉ艮または銅よりなる電
極がピラミッドの各コーナにおける凹部の面に付着され
、かつそれに各リード″４１Ａ３６が接続される。

この加速度計を組立てるためには、イオン電導物質が第
５図に示されているように凹部３１の底に最初に配置さ
れ、次にキャップがその凹部内に押し込まれ、そのキャ
ップのまわりにそのイオン電導物質を押し出し、空洞を
充填し、４つの電極との電気的接触を確立する。第６図
は完成した構造の外観斜視図である。

必要ではないが、好ましくは、この手法は、凹部内に配
置されたイオン電導物質を最初に溶融することによって
助長され、かつこれらの状況では、ハウジングとキャッ
プはその物質の溶融温度（ＲｂＡｇａｌｓの場合には２
５０＠）より高い温度に耐えうるちのでなければならな
い。

適当なセラミック材料の一例は次の成分、酸化亜鉛（Ｚ
　ｎ　Ｏ）または酸マグネシウム（ＭｇＯ）５重量％、 リン酸アルミニウム４８重量％の水溶液２８重世％、ア
ルミナ、マイカ、パールライトおよび／またはシリカよ
りなる充填材６７重量％、およびセラミック・ファイバ
（例えばガラスウール）５重量％まで（これが付加的な
強度を与える） を有する。

これらの成分は混合押出機によって完全に混合サレ、次
にその混合物が好ましくはシリコーンゴムで作成された
適当な形状の型内に供給され、硬化され、そして８００
℃と１０００℃の間の温度で焼成される。セラミック・
ミックスの導入前に、電極とリード線（またはリード線
を収容するチャンネル）が型内の所定の位置に設定され
る。

凹部内に配置されたイオン電導物質は粉末状のヨウ化銀
ルビジウム（ＲｂＡｇｎｌｓ）またはヨウ化ｍ（ＡｇＢ
とヨウ化ルビジウム（Ｒｂｌ）の混合物（分子配分４：
１）よりなりうるちのであり、ある種の状況では、冷却
時に亀裂を生ずるおそれを無くするためにそのイオン電
導物質を補強することが望ましい場合がありうる。電気
的絶縁材料を１０〜３０固体容積％含ませることによっ
て亀裂が生ずるおそれを実質的に軽減しうろことが認め
られ、例えば、イオン電導物質はガラス（シリカ）ウー
ル２０固体容積％とヨウ化銀ルビジウム８０固体容積％
よりなりうるものであり、等化配分は約ガラスウール１
０１３１ｆｆｉ％およびヨウ化銀ルビジウム９０％であ
る（比重がそれぞれ５．３および２．４であるとして）
、これらの材料は約１５０℃で消失するブタノールのよ
うな担体と混合されうる。ヨウ化物は約２５０℃で溶融
するが、約５００℃まで加熱することによってガラスウ
ールの表面が完全に濡らされる。

ベータ・アルミナやある種のイオン電導ガラスのような
他の固体イオン電導物質が用いられうる。

第４図〜第６図を参照して記述される構造は、セラミッ
ク・ハウジングが良好な熱的および電気的絶縁を与えか
つ有利な寸法安定性を有する点で特に有益である。

本発明の加速度針はかならずしも第４図〜第６図に示さ
れたようなピラミッド形状を有する必要はない、それに
代えて、例えば、凹部とキャップが、中空円錐体状のイ
オン電導物質の物体を形成するように適当な形状となさ
れうるとともに、第３Ｃ図に示されているような他の形
状も可能であることが明らかである。さらに、各電極対
における電極間の距離はかならずしも等しい必要はなく
、測定軸のそれぞれに沿って感度が異なっていてもよい
。

電極はハウジング３０に形成された凹部の１つの表面に
付着されることはかならずしも必要ではなく、それに代
えて、電極はキャップの適当な面に付着され、リード線
がハウジングではなくてキャップを介してまたはキャッ
プとハウジングとの双方に配線されうる。必要に応じて
、キャップまたは凹部の各面は特に凹部の頂点の領域に
おける電極の位置決めを容易にするために比較的平坦に
なされうる。

イオン電導物質の物体の寸法は加速度計の用途、特にそ
れの所要感度および最大許容出力インピーダンスに依存
する０例えば、４　Ｑ　ｘ　’ｌ　Ｘ　’ｌ　ｖｓ＊の
バーは０．４μＶ／Ｇの感度（ただしＧは重力による加
速度）および１．７Ｘ１０’オームの抵抗を有する。そ
の感度はバーの長さに比例し、抵抗はそのバーの長さに
比例するとともにそのバーの断面積に反比例する。

本発明による加速度針は量産が容易であり、かつ例えば
航空機のようにスペースが制限された用途に適したコン
パクト、軽量かつ堅ろうな構造を有するように構成され
うる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の形式のイオン電導加速度計を示す図、第
２図および第３ａ〜３０図は本発明による種々の形式の
多軸イオン電導加速度針を示す図、第４ａ図は本発明に
よる好ましいイオン電導加速度計の一部を示す側立面斜
視図、第４ｂ図はこの好ましい加速度計の縦断面図、第
５図は第４ｂ図に示されたイオン電導加速度計の１つの
製造工程を示す図、第６図は第４ｂ図に示された加速度
計の側面斜視図である。 図面において、３０はハウジング、３１は凹部、３３は
凹部の面、３４はキャップ、３５はイオン電導物質、３
６はリード線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも３個の電極を設けられたイオン電導物質
   の物体を具備しており、前記電極はそれらの電極のうち
   の１つと他の電極のそれぞれとの間に各イオン電導通路
   を形成するように配列されており、前記各通路に沿って
   作用する加速度または加速度の成分に応答するイオン電
   導加速度計。 ２、前記電極を４個具備しており、それらの電極は前記
   イオン電導通路が互いに直交する方向に延長するように
   配列された請求項１のイオン電導加速度計。 ３、凹部を有する電気的絶縁ハウジングと、前記凹部内
   にこの凹部の１つの面に対して離間関係をもって嵌入す
   る形状および寸法の電気的絶縁キャップを具備し、かつ
   前記イオン電導物質の物体が前記ハウジングと前記キャ
   ップとの間のスペースを実質的に充填している請求項１
   または２のイオン電導加速度計。 ４、前記ハウジングの凹部はテーパをつけられており、
   前記１つの電極はこの凹部の頂点またはその近傍に配置
   されている請求項３のイオン電導加速度計。 ５、前記ハウジングの凹部が３つの三角面によって画成
   されたピラミッド状をなしており、かつ前記電極がその
   凹部の各コーナまたはその近傍に配置されている請求項
   ４のイオン電導加速度計。 ６、前記三角面が実質的に同一である請求項５のイオン
   電導加速度計。 ７、前記ハウジングとキャップがセラミック材料で作成
   されている請求項３〜６のうちの１つによるイオン電導
   加速度計。 ８、凹部を有するハウジングと、キャップと、前記ハウ
   ジングおよびキャップに設けられた少なくとも３個の電
   極を具備するイオン電導加速度計を製造する方法におい
   て、 前記ハウジングの凹部内に所定量のイオン電導物質を配
   置し、 前記キャップを前記凹部内に圧入して前記ハウジングと
   キャップの間のスペースに前記イオン電導物質を充填さ
   せることよりなるイオン電導加速度計の製造方法。 ９、前記圧入工程に先立って前記イオン電導物質を溶融
   させる工程を含む請求項８の方法。