全方向性傾斜および振動センサ
【課題】
全方向性傾斜および振動センサと、その構成方法とを提供する。
【解決手段】
センサは、第１の導電素子と、第２の導電素子と、第１の導電素子および第２の導電素子に接続された電気絶縁素子とを含む。センサは、第１の導電素子の少なくとも１つの面と、電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成されたセンサの空洞内に配置された複数の導電性錘体をさらに含む。
全方向性傾斜および振動センサと、その構成方法とを提供する。
【解決手段】
センサは、第１の導電素子と、第２の導電素子と、第１の導電素子および第２の導電素子に接続された電気絶縁素子とを含む。センサは、第１の導電素子の少なくとも１つの面と、電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成されたセンサの空洞内に配置された複数の導電性錘体をさらに含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年１月１３日に出願された同時係属中の継続出願である米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「全方向性傾斜および振動センサ」に対する優先権を主張するＰＣＴ特許出願であり、その全開示内容を引用により本願明細書に導入するものとする。本発明は、２００５年１月１８日に出願された同時係属中の米国特許出願第１１／０３７，４９７号、名称「全方向性傾斜および振動センサ」に対する優先権をさらに主張し、その全開示内容を引用により本願明細書に導入するものとする。
【０００２】
本発明は、全般的にはセンサに関し、特に全方向性傾斜および振動センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在ではさまざまな電気傾斜および振動スイッチが利用可能であり、当業者には公知である。一般に、傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角に応じて電気回路をＯＮおよびＯＦＦに切り換えるために使用される。このようなタイプの傾斜スイッチは、一般に、自由に移動する導電素子がスイッチ内に配置されており、この導電素子が特定の位置に移動すると、この導電素子が２つの端子に接触して導電経路が完成する。この種の傾斜スイッチの一例は、水銀スイッチである。残念ながら、水銀の使用は環境問題を引き起こしうることが実証されているので、水銀の使用は規制され、スイッチなどの水銀含有製品のコストは上昇しうる。
【０００４】
水銀スイッチに代わる新しいスイッチは、密閉区域内で自由に移動可能な導電素子を使用する。一般に使用されている導電素子は、単一の金属ボールである。単一の金属ボールを有する傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角に応じて、ＯＮおよびＯＦＦの切り換えを行うことができる。特定の傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角が所定の角度を超えるまでは閉位置（ＯＮ）から開位置（ＯＦＦ）への単一の金属ボールの移動を阻止する畝、隆起、または溝をさらに含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
傾斜スイッチの傾斜角を超える必要がある傾斜スイッチの一例は、１９９２年８月４日にＢｌａｉｒに対して発行された米国特許第５，１３６，１５７号（以降、‘１５７特許）によって提供されている。‘１５７特許は、１つの金属ボールと、１つの非導電素子によって隔てられた２つの導電末端部とを有する傾斜スイッチを開示している。２つの導電末端部はそれぞれ２つの支持縁部を有する。第１の導電末端部の第１の支持縁部と第２の導電末端部の第１の支持縁部との間に金属ボールが支持されると、第１の導電末端部と第２の導電末端部との間で電気の伝達が維持される。第１の導電末端部と第２の導電末端部との間で電気の伝達が維持されると、傾斜スイッチが閉位置（ＯＮ）に維持される。傾斜スイッチを開位置（ＯＦＦ）に切り換えるには、金属ボールを移動させ、金属ボールが第１の導電末端部および第２の導電末端部のどちらにも接続されないようにする必要がある。したがって、傾斜スイッチを開位置（ＯＦＦ）に切り換えるには、所定の傾斜角を超えるまで‘１５７特許の傾斜スイッチを傾斜させて金属ボールを第１および第２の導電末端部の間の位置から移動させる必要がある。残念ながら、傾斜スイッチは、傾斜角にかかわらず、微小の動きの検出には通常役に立たない。
【０００６】
振動スイッチに言及すると、一般に振動スイッチは多数の構成要素を有する。これらの構成要素は、第１の導電末端部と第２の導電末端部との間に電気を伝達させる位置に少なくとも１つの導電素子を維持するために使用される。多数の構成要素を有する振動スイッチの一例が、２００４年３月１６日にＣｈｏｕに対して発行された米国特許第６，７０６，９７９号（以降、‘９７９特許）に提供されている。Ｃｈｏｕの一実施態様において、‘９７９特許は、上壁と、下壁と、第１の電気接触体とを含む導電筐体を有する振動スイッチを開示している。導電筐体の上壁および下壁によって収容室が画成される。導電筐体は、電気を筐体に通すための第１の電気接触体に接続された電気端子を含む。第２の電気接触体は、導電筐体から隔てられており、導電筐体の上壁と下壁との間（すなわち、収容室の内部）に配置されている。第２の電気接触体は、絶縁プラグによって収容室内の所定位置に保持され、この絶縁プラグには電気端子を嵌め込める貫通穴がある。
【０００７】
第１の電気接触体および第２の電気接触体はどちらも凹形状であるので、第１および第２の導電ボールは電気接触体上を移動可能である。具体的には、導電ボールは第１および第２の電気接触体を有する収容室内に隣接して配置される。‘９７９特許の第１の実施態様の振動スイッチは、一般に重力によって閉位置（ＯＮ）にある。閉位置（ＯＮ）では、第１の電気接触体から第１および第２の導電ボールと第２の電気接触体とを介して最終的には電気端子までの電気の伝達が維持される。
【０００８】
一代替実施態様において、‘９７９特許は、第１の電気接触体と、追加の電気絶縁プラグと、貫通穴と、電気端子とを有し、第１の電気接触体が導電筐体から隔てられているものの全体が筐体の上壁と下壁との間に配置されている点で、上記の実施態様の振動スイッチとは異なる振動スイッチを開示している。残念ながら、‘９７９特許の振動スイッチは多数の部分を有するために組み立て時間が長くなり、コストも増加する。
【０００９】
したがって、これまで取り組まれていなかった上記の欠陥および不備への対応というニーズが当業界に存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施態様は、全方向性傾斜および振動センサと、その構成方法とを提供する。簡単に述べると、中でも、システムの一実施態様は、構造的に以下のように実現することができる。センサは、第１の導電素子と、第２の導電素子と、第１の導電素子および第２の導電素子に接続された電気絶縁素子とを含む。センサは、センサの空洞内に配置された複数の導電性錘体をさらに含む。この空洞は、第１の導電素子の少なくとも１つの面と、電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成される。
【００１１】
本発明は、第１の導電素子と、第２の導電素子と、電気絶縁素子と、複数の導電性錘体とを有する全方向性傾斜および振動センサを組み立てる方法を提供する発明とみなすこともできる。この点においては、このような方法の一実施態様は、中でも、第１の導電素子の少なくとも遠位部を電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップと、複数の導電性錘体を電気絶縁部材の中空中心部に配置するステップと、第２の導電素子の少なくとも遠位部を電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップとによって概括できる。
【００１２】
本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、当業者には明らかであるか、あるいは以下の図面および詳細説明を検討することによって明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点はすべてこの明細書に含まれ、本発明の範囲に含まれ、付属の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【００１３】
本発明の多くの態様は、以下の図面を参照することによってよりよく理解することができる。これらの図面中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺比ではなく、本発明の原理を明確に示すことに重点を置いている。さらに、これらの図面において同様の参照符号は、いくつかの図にわたって対応する部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、全方向性傾斜および振動センサについて説明する。本センサは、組み立て易さと使い易さとを保証するために、最小数の連係部品を含む。図１は、本発明の第１の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサ１００（以降「センサ１００」）の分解斜視側面図である。
【００１５】
図１において、センサ１００は、第１のエンドキャップ１１０と、中心部材１４０と、第２のエンドキャップ１６０と、一対の球状導電ボール１９０として具現化された複数の錘体（以降「導電球体」）とを含む。第１のエンドキャップ１１０は導電性であり、近位部１１２と遠位部１２２とを有する。具体的には、第１のエンドキャップ１１０は、高導電性および／または低反応性金属の複合材、導電性プラスチック、または他の何れかの導電性材料から構成しうる。
【００１６】
図２は、第１のエンドキャップ１１０の断面側面図である。この図を参照すると、第１のエンドキャップ１１０の各部の位置をよりよく理解しうる。第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２は、円形であり、直径はＤ１、平坦な端面１１４を有する。近位部１１２の天面１１６は、平坦な端面１１４に対して直角をなす。天面１１６の幅は、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２全体の幅と同じである。近位部１１２は内面１１８をさらに含む。内面１１８は、近位部１１２の平坦な端面１１４と反対の側にあり、天面１１６は内面１１８に対して直角をなす。したがって、近位部１１２の形状は円盤状である。
【００１７】
なお、図２では第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２が平坦な端面１１４を有し、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２（図４）が平坦な面１６４（図４）を有するが、近位部１１２、１６２（図４）の端面を必ずしも平坦にする必要はないことを当業者は理解されるであろう。代わりに、平坦な端面１１４、１６４を凸状または凹状にしてもよい。さらに、第１のエンドキャップ１１０および第２のエンドキャップ１６０の形状を円形にせずに、正方形状にしてもよく、または他の何れかの形状にしてもよい。円形のエンドキャップ１１０、１６０の使用は、例示にすぎない。エンドキャップ１１０、１６０の主要機能は、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷が導電球体１９０を通り、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られるための接続を提供することであるので、導電経路が維持される限りは、さまざまな形状およびサイズのエンドキャップ１１０、１６０を使用しうる。
【００１８】
本願明細書に記載の天面部１１６と、平坦な端面１１４と、内面１１８との間の関係は例示のためのものである。代わりに、平坦な端面１１４および内面１１８のそれぞれの端部に丸みを付けるか、または他の輪郭にし、近位部１１２の天面１１６が端面１１４および内面１１８から続く自然な丸みを帯びるようにしてもよい。
【００１９】
第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２の形状は直径Ｄ２の管状である。直径Ｄ２は、近位部１１２の直径Ｄ１より小さい。第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、天面１２４と底面１２６とを有する。遠位部１２２の底面１２６は、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２の中心にある円筒状の間隙１２８の外周部を画成する。円筒状の間隙１２８の直径Ｄ３は、遠位部１２２の直径Ｄ２より小さい。
【００２０】
第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２から第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２への移行は、段によって画成される。この段の最上部は近位部１１２の天面１１６によって画成され、この段の中間部は近位部１１２の内面１１８によって画成され、この段の最下部は、遠位部１２２の天面１２４によって画成される。
【００２１】
第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、天面１２４と底面１２６とをつなぐ外面１３０をさらに含む。なお、図２には外面１３０の断面が天面１２４および底面１２６に対して直角をなすものとして示されているが、外面１３０に丸みを付けても、または他の形状にしてもよい。
【００２２】
図２によりよく示されているように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２の延長部である。さらに、遠位部１２２の天面１２４、外面１３０、および底面１２６は、第１のエンドキャップ１１０の円筒状リップを形成する。図２にさらに示されているように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は内面１３２をさらに含む。内面１３２の直径は、円筒状の間隙１２８の直径Ｄ３と同じかまたはそれより小さい。図２では内面１３２は平坦な端面１１４に対して平行であるが、以下に示すように内面１３２を凹状、円錐形、または半球形にしてもよい。
【００２３】
図１において、センサ１００の中心部材１４０は、形状が管状であり、天面１４２と、近位面１４４と、底面１４６と、遠位面１４８とを有する。図３は中心部材１４０の断面側面図である。この図を参照すると、中心部材１４０の各部の位置をよりよく理解しうる。なお、中心部材１４０の形状を管状にする必要はない。代わりに、中心部材１４０を別の形状、たとえば正方形にしてもよいが、これだけに限定されるものではない。
【００２４】
中心部材１４０の底面１４６は、直径Ｄ４の中空の中心部１５０を画成する。この直径Ｄ４は直径Ｄ２（図２）よりわずかに大きいので、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２を中心部材１４０の中空中心部１５０（図３）内に嵌めることができる。さらに、中心部材１４０の天面１４２は、直径Ｄ５の中心部材１４０の外面を画成する。なお、直径Ｄ１（すなわち、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２の直径）は、直径Ｄ５（すなわち、中心部材１４０の直径）よりわずかに大きいことが好ましい。勿論、異なる寸法の中心部材１４０およびエンドキャップ１１０、１６０を設けてもよい。また、センサ１００を組み立てるときは、中心部材１４０の近位面１４４が第１のエンドキャップ１１０の内面１１８に押し当てられる。
【００２５】
第１のエンドキャップ１１０および第２のエンドキャップ１６０と異なり、中心部材１４０は非導電性である。一例として、中心部材１４０をプラスチック、ガラス、または他の何れかの非導電性材料で製造してもよい。本発明の一代替実施形態においては、中心部材１４０を構成する材料として、一般に使用される半田付け材料に使用される融点より高い融点を有する材料を用いてもよい。以下にさらに詳細に説明するように、中心部材１４０を非導電性にすると、センサ１００の導電性が導電球体１９０によってもたらされることが確実になる。具体的には、第１のエンドキャップ１１０と第２のエンドキャップ１６０との間に中心部材１４０を配置することによって第１のエンドキャップ１１０と第２のエンドキャップ１６０との間に非導電性の間隙が設けられる。
【００２６】
図１において、第２のエンドキャップ１６０は導電性であり、近位部１６２と遠位部１７２とを有する。具体的には、第２のエンドキャップ１６０は、高導電性および／または低反応性金属の複合材、導電性プラスチック、または他の何れかの導電性材料から構成しうる。
【００２７】
図４は、第２のエンドキャップ１６０の断面側面図である。この図を参照すると、第２のエンドキャップ１６０の各部の位置をよりよく理解しうる。第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２は、円形であり、直径はＤ６、平坦な端面１６４を有する。近位部１６２の天面１６６は、平坦な端面１６４に対して直角をなす。天面１６６の幅は、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２全体の幅と同じである。近位部１６２は、内面１６８をさらに含む。内面１６８は、近位部１６２の平坦な端面１６４と反対の側にあり、天面１６６は内面１６８に対して直角をなす。したがって、近位部１６２の形状は円盤状である。
【００２８】
本願明細書に記載の天面部１６６と、平坦な端面１６４と、内面１６８との間の関係は例示のためのものである。代わりに、平坦な端面１６４および内面１６８のそれぞれの端部に丸みを付けるか、または他の輪郭とし、近位部１６２の天面１６６が端面１６４および内面１６８から続く自然な丸みを帯びるようにしてもよい。
【００２９】
第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２の形状は直径Ｄ７の管状である。直径Ｄ７は、近位部１６２の直径Ｄ６より小さい。第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、天面１７４と底面１７６とを有する。遠位部１７２の底面１７６は、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２の中心にある円筒状の間隙１７８の外周部を画成する。円筒状の間隙１７８の直径Ｄ８は、遠位部１７２の直径Ｄ７より小さい。
【００３０】
第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２から第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２への移行は、段によって画成される。この段の最上部は近位部１６２の天面１６６によって画成され、この段の中間部は近位部１６２の内面１６８によって画成され、この段の最下部は、遠位部１７２の天面１７４によって画成される。
【００３１】
第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、天面１７４と底面１７６とをつなぐ外面１８０をさらに含む。なお、図４では外面１８０の断面が天面１７４および底面１７６に対して直角をなすものとして示されているが、外面１８０に丸みを付けても、または他の形状にしてもよい。
【００３２】
図４によりよく示されているように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２の延長部である。さらに、遠位部１７２の天面１７４と、外面１８０と、底面１７６とは、第２のエンドキャップ１６０の円筒状リップを形成する。図４にさらに示されているように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は内面１８２をさらに含む。内面１８２の直径は、円筒状の間隙１７８の直径Ｄ８と同じかまたはそれより小さい。図４では内面１８２は平坦な端面１６４に対して平行であるが、内面１８２を凹状、円錐形、または半球形にしてもよい。
【００３３】
なお、第２のエンドキャップ１６０の各寸法は、第１のエンドキャップ１１０の各寸法と同じであることが好ましい。したがって、中心部材１４０の中空中心部１５０の直径Ｄ４は、第２のエンドキャップ１６０の直径Ｄ７よりわずかに大きいので、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２を中心部材１４０の中空中心部１５０内に嵌めることができる。さらに、直径Ｄ６（すなわち、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２の直径）は、直径Ｄ５（すなわち、中心部材１４０の直径）よりわずかに大きいことが好ましい。また、センサ１００を組み立てるときは、中心部材１４０の遠位面１４８が第２のエンドキャップ１６０の内面１６８に押し当てられる。
【００３４】
図１において、一対の導電球体１９０は第１の導電球体１９２と第２の導電球体１９４とを含み、中心部材１４０の内側と、第１のエンドキャップ１１０の第１の遠位部１２２の円筒状の間隙１２８の一部の内側と、第２のエンドキャップ１６０の円筒状の間隙１７８の一部の内側とに収まる。具体的には、第１のエンドキャップ１１０の内面１３２、底面１２６、および外面１３０と、中心部材１４０の底面１４６と、第２のエンドキャップ１６０の内面１８２、底面１７６、および外面１８０とによってセンサ１００の中心空洞２００が形成され、この空洞内に一対の導電球体１９０が閉じ込められる。
【００３５】
導電球体１９０の位置を図６Ａ、６Ｂ、および７Ａ〜７Ｄにさらに図示し、解説する。なお、本開示の各図は両導電球体１９０をほぼ対称的な球体として示しているが、一方の球体を他方の球体より大きくしてもよい。具体的には、本願明細書中に記載の導電関係が維持される限りは、より大きな両球体によって、一方が他方より大きい球体によって、より小さい両球体によって、または一方がより小さい球体によってこの導電関係を維持してもよい。なお、導電球体１９０の形状を卵形、円柱形、または本願明細書に記載の方法と同様の方法で、中心空洞内で移動可能な他の何れかの形状にしてもよい。
【００３６】
構成要素が最小数であるために、センサ１００の組み立ては極めて簡単である。具体的には、４つの構成要素、すなわち、第１のエンドキャップ１１０、中心部材１４０、導電球体１９０、および第２のエンドキャップ１６０が存在する。図５は、図１の全方向性傾斜および振動センサ１００の組み立て方法を示すフローチャートである。なお、フローチャート中の工程説明すなわちブロックは何れも、当該工程中に特定の論理機能を実現するための１つまたは複数の命令を含むモジュール、セグメント、コード部分、またはステップを表すものであり、本発明の当業者であれば理解しうるように、含まれている機能によっては、図示または説明されている順序以外で、たとえばほぼ同時にまたは逆順で、機能を実行しうる代替の実装も本発明の範囲に含まれることを理解されたい。
【００３７】
ブロック２０２に示すように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は中心部材１４０の中空中心部１５０内に嵌められるので、中心部材１４０の近位面１４４は、第１のエンドキャップ１１０の内面１１８に隣接または接触する。次に、導電球体１９０を中心部材１４０の中空中心部１５０の内側および円筒状の間隙１２８の一部の内側に配置する（ブロック２０４）。次に、中心部材１４０の遠位面１４８が第２のエンドキャップ１６０の内面１６８に隣接または接触するように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２を中心部材１４０の中空中心部１５０に嵌める（ブロック２０６）。
【００３８】
本発明の一代替実施形態によると、センサ１００の組み立てを不活性ガス中で行うことによって、中心空洞２００の内部に不活性環境を作り、導電球体１９０の酸化の可能性を減らしうる。当業者には公知のように、導電球体１９０の酸化は、導電球体１９０の導電特性を低下させうる。さらに、本発明の別の代替実施形態によると、第１のエンドキャップ１１０と、中心部材１４０と、第２のエンドキャップ１６０とを気密シールによって接合することによって、中心空洞２００内への汚染物質の侵入を防止しうる。
【００３９】
センサ１００の中心空洞２００内における導電球体１９０の位置に応じて、センサ１００を閉状態または開状態にできる。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第１の実施例による図１のセンサ１００の閉状態の断面図である。センサ１００を閉状態に維持するには、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷が導電球体１９０を通り、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られる必要がある。
【００４０】
図６Ａにおいては、第１の導電球体１９２が第１のエンドキャップ１１０の底面１２６に接触し、導電球体１９２、１９４同士が接触し、第２の導電球体１９４が第２のエンドキャップ１６２の底面１７６および内面１８２に接触しているため、導電経路が第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０まで設けられているので、センサ１００は閉状態である。図６Ｂにおいては、第１の導電球体１９２が第１のエンドキャップ１１０の底面１２６および内面１３２に接触し、導電球体１９２、１９４同士が接触し、第２の導電球体１９４が第２のエンドキャップ１６２の底面１７６に接触しているため、導電経路が第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０まで設けられているので、センサ１００は閉状態である。勿論、第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０までの導電経路が維持される限りは、センサ１００の中心空洞２００内における第１および第２の導電球体１９０の他の配置も可能である。
【００４１】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第１の実施例による図１のセンサ１００の開状態の断面図である。センサ１００を開状態すなわちＯＦＦ状態に維持するために、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷は、導電球体１９０を通ることができないので、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られない。図７Ａ〜７Ｄにおいては、第１の導電球体１９２が第２の導電球体１９４に接触していないので、図示されている各センサ１００は開状態である。勿論、第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０まで、さらには第２のエンドキャップ１６０までの導電経路が維持されないのであれば、センサ１００の中心空洞２００内における第１および第２の導電球体１９０の配置を違えてもよい。
【００４２】
図８は、本発明の第２の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサ３００の断面側面図である。本発明の第２の実施例のセンサ３００は、第１のエンドキャップ１１０の平坦な端面１１４に配置された第１の瘤３０２と、第２のエンドキャップ１６０の平坦な端面１６４に配置された第２の瘤３０４とを含む。瘤３０２、３０４は、センサ３００を印刷配線板（ＰＣＢ）のランディングパッドに接続するための導電機構を提供する。ＰＣＢのランディングパッドにはセンサを引っ込めて取り付けることができる開口部が切り抜かれている。具体的には、本発明の第１の実施例および第２の実施例によるセンサがＰＣＢのランディングパッドに嵌まるように、センサの寸法を選択しうる。ランディングパッド内には、第１の端子および第２の端子が存在しうる。瘤３０２、３０４の使用によって、センサ３００をランディングパッドに嵌めたときに、第１の瘤３０２が第１の端子に押し当たり、第２の瘤３０４が第２の端子に押し当たるようになる。当業者はＰＣＢのランディングパッドの基本的構造を理解されているはずであるので、本願明細書においてはランディングパッドのさらなる説明を省く。
【００４３】
なお、第１および第２の実施形態のセンサの基本的形状は同じ矩形であるので、センサ１００、３００を収容するためのＰＣＢの準備が簡単になる。具体的には、センサ１００のサイズ（すなわち、第１および第２のエンドキャップ１１０、１６０と中心部材１４０とのサイズ）の穴をＰＣＢに切り抜く。センサ１００はその穴の中に落下できるが、瘤３０２、３０４が接続パッドに当たって引っ掛かるため、センサは穴を抜け落ちない。本発明の第１の実施例においては、瘤がないため、エンドキャップ１１０、１６０をＰＣＢ上に直接搭載してもよい。
【００４４】
本発明の別の代替実施形態によると、２つの導電球体の代わりに３つ以上の導電球体を使用してもよく、あるいはセンサ１００が動いたときに転がり易い他の形状にしてもよい。
【００４５】
図９は、本発明の第３の実施例によるセンサ４００の閉状態の断面図である。図９に示すように、第１のエンドキャップ４１０の内面４１２の形状は凹状である。さらに、第２のエンドキャップ４２０の内面４２２の形状も凹状である。図９のセンサ４００は、本発明の第２の実施例の瘤３０２、３０４と同様に機能する第１の瘤４３０および第２の瘤４３２をさらに含む。センサ４００の内面４１２、４２２が凹状であると、内面４１２、４２２の形状と重力との組み合わせによって導電球体１９２、１９４が相互に引き寄せられるため、センサ４００は平常時は閉状態に維持される。
【００４６】
なお、本発明の上記の実施形態は可能な実施例にすぎず、本発明の原理を明確に理解させるために示したものにすぎない。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上記実施形態に対して多くの変形および変更を行いうる。本願明細書においてはこのような変更および変形はすべて本開示の範囲内に含まれ、付属の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサの分解斜視側面図である。
【図２】図１の第１のエンドキャップの断面側面図である。
【図３】図１の中心部材の断面側面図である。
【図４】図１の第２のエンドキャップの断面側面図である。
【図５】図１の全方向性傾斜および振動センサの組み立て方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの閉状態の断面側面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの閉状態の断面側面図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｄ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図８】本発明の第２の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサの断面側面図である。
【図９】本発明の第３の実施例によるセンサの閉状態の断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年１月１３日に出願された同時係属中の継続出願である米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「全方向性傾斜および振動センサ」に対する優先権を主張するＰＣＴ特許出願であり、その全開示内容を引用により本願明細書に導入するものとする。本発明は、２００５年１月１８日に出願された同時係属中の米国特許出願第１１／０３７，４９７号、名称「全方向性傾斜および振動センサ」に対する優先権をさらに主張し、その全開示内容を引用により本願明細書に導入するものとする。
【０００２】
本発明は、全般的にはセンサに関し、特に全方向性傾斜および振動センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在ではさまざまな電気傾斜および振動スイッチが利用可能であり、当業者には公知である。一般に、傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角に応じて電気回路をＯＮおよびＯＦＦに切り換えるために使用される。このようなタイプの傾斜スイッチは、一般に、自由に移動する導電素子がスイッチ内に配置されており、この導電素子が特定の位置に移動すると、この導電素子が２つの端子に接触して導電経路が完成する。この種の傾斜スイッチの一例は、水銀スイッチである。残念ながら、水銀の使用は環境問題を引き起こしうることが実証されているので、水銀の使用は規制され、スイッチなどの水銀含有製品のコストは上昇しうる。
【０００４】
水銀スイッチに代わる新しいスイッチは、密閉区域内で自由に移動可能な導電素子を使用する。一般に使用されている導電素子は、単一の金属ボールである。単一の金属ボールを有する傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角に応じて、ＯＮおよびＯＦＦの切り換えを行うことができる。特定の傾斜スイッチは、傾斜スイッチの傾斜角が所定の角度を超えるまでは閉位置（ＯＮ）から開位置（ＯＦＦ）への単一の金属ボールの移動を阻止する畝、隆起、または溝をさらに含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
傾斜スイッチの傾斜角を超える必要がある傾斜スイッチの一例は、１９９２年８月４日にＢｌａｉｒに対して発行された米国特許第５，１３６，１５７号（以降、‘１５７特許）によって提供されている。‘１５７特許は、１つの金属ボールと、１つの非導電素子によって隔てられた２つの導電末端部とを有する傾斜スイッチを開示している。２つの導電末端部はそれぞれ２つの支持縁部を有する。第１の導電末端部の第１の支持縁部と第２の導電末端部の第１の支持縁部との間に金属ボールが支持されると、第１の導電末端部と第２の導電末端部との間で電気の伝達が維持される。第１の導電末端部と第２の導電末端部との間で電気の伝達が維持されると、傾斜スイッチが閉位置（ＯＮ）に維持される。傾斜スイッチを開位置（ＯＦＦ）に切り換えるには、金属ボールを移動させ、金属ボールが第１の導電末端部および第２の導電末端部のどちらにも接続されないようにする必要がある。したがって、傾斜スイッチを開位置（ＯＦＦ）に切り換えるには、所定の傾斜角を超えるまで‘１５７特許の傾斜スイッチを傾斜させて金属ボールを第１および第２の導電末端部の間の位置から移動させる必要がある。残念ながら、傾斜スイッチは、傾斜角にかかわらず、微小の動きの検出には通常役に立たない。
【０００６】
振動スイッチに言及すると、一般に振動スイッチは多数の構成要素を有する。これらの構成要素は、第１の導電末端部と第２の導電末端部との間に電気を伝達させる位置に少なくとも１つの導電素子を維持するために使用される。多数の構成要素を有する振動スイッチの一例が、２００４年３月１６日にＣｈｏｕに対して発行された米国特許第６，７０６，９７９号（以降、‘９７９特許）に提供されている。Ｃｈｏｕの一実施態様において、‘９７９特許は、上壁と、下壁と、第１の電気接触体とを含む導電筐体を有する振動スイッチを開示している。導電筐体の上壁および下壁によって収容室が画成される。導電筐体は、電気を筐体に通すための第１の電気接触体に接続された電気端子を含む。第２の電気接触体は、導電筐体から隔てられており、導電筐体の上壁と下壁との間（すなわち、収容室の内部）に配置されている。第２の電気接触体は、絶縁プラグによって収容室内の所定位置に保持され、この絶縁プラグには電気端子を嵌め込める貫通穴がある。
【０００７】
第１の電気接触体および第２の電気接触体はどちらも凹形状であるので、第１および第２の導電ボールは電気接触体上を移動可能である。具体的には、導電ボールは第１および第２の電気接触体を有する収容室内に隣接して配置される。‘９７９特許の第１の実施態様の振動スイッチは、一般に重力によって閉位置（ＯＮ）にある。閉位置（ＯＮ）では、第１の電気接触体から第１および第２の導電ボールと第２の電気接触体とを介して最終的には電気端子までの電気の伝達が維持される。
【０００８】
一代替実施態様において、‘９７９特許は、第１の電気接触体と、追加の電気絶縁プラグと、貫通穴と、電気端子とを有し、第１の電気接触体が導電筐体から隔てられているものの全体が筐体の上壁と下壁との間に配置されている点で、上記の実施態様の振動スイッチとは異なる振動スイッチを開示している。残念ながら、‘９７９特許の振動スイッチは多数の部分を有するために組み立て時間が長くなり、コストも増加する。
【０００９】
したがって、これまで取り組まれていなかった上記の欠陥および不備への対応というニーズが当業界に存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施態様は、全方向性傾斜および振動センサと、その構成方法とを提供する。簡単に述べると、中でも、システムの一実施態様は、構造的に以下のように実現することができる。センサは、第１の導電素子と、第２の導電素子と、第１の導電素子および第２の導電素子に接続された電気絶縁素子とを含む。センサは、センサの空洞内に配置された複数の導電性錘体をさらに含む。この空洞は、第１の導電素子の少なくとも１つの面と、電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成される。
【００１１】
本発明は、第１の導電素子と、第２の導電素子と、電気絶縁素子と、複数の導電性錘体とを有する全方向性傾斜および振動センサを組み立てる方法を提供する発明とみなすこともできる。この点においては、このような方法の一実施態様は、中でも、第１の導電素子の少なくとも遠位部を電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップと、複数の導電性錘体を電気絶縁部材の中空中心部に配置するステップと、第２の導電素子の少なくとも遠位部を電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップとによって概括できる。
【００１２】
本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、当業者には明らかであるか、あるいは以下の図面および詳細説明を検討することによって明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点はすべてこの明細書に含まれ、本発明の範囲に含まれ、付属の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【００１３】
本発明の多くの態様は、以下の図面を参照することによってよりよく理解することができる。これらの図面中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺比ではなく、本発明の原理を明確に示すことに重点を置いている。さらに、これらの図面において同様の参照符号は、いくつかの図にわたって対応する部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、全方向性傾斜および振動センサについて説明する。本センサは、組み立て易さと使い易さとを保証するために、最小数の連係部品を含む。図１は、本発明の第１の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサ１００（以降「センサ１００」）の分解斜視側面図である。
【００１５】
図１において、センサ１００は、第１のエンドキャップ１１０と、中心部材１４０と、第２のエンドキャップ１６０と、一対の球状導電ボール１９０として具現化された複数の錘体（以降「導電球体」）とを含む。第１のエンドキャップ１１０は導電性であり、近位部１１２と遠位部１２２とを有する。具体的には、第１のエンドキャップ１１０は、高導電性および／または低反応性金属の複合材、導電性プラスチック、または他の何れかの導電性材料から構成しうる。
【００１６】
図２は、第１のエンドキャップ１１０の断面側面図である。この図を参照すると、第１のエンドキャップ１１０の各部の位置をよりよく理解しうる。第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２は、円形であり、直径はＤ１、平坦な端面１１４を有する。近位部１１２の天面１１６は、平坦な端面１１４に対して直角をなす。天面１１６の幅は、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２全体の幅と同じである。近位部１１２は内面１１８をさらに含む。内面１１８は、近位部１１２の平坦な端面１１４と反対の側にあり、天面１１６は内面１１８に対して直角をなす。したがって、近位部１１２の形状は円盤状である。
【００１７】
なお、図２では第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２が平坦な端面１１４を有し、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２（図４）が平坦な面１６４（図４）を有するが、近位部１１２、１６２（図４）の端面を必ずしも平坦にする必要はないことを当業者は理解されるであろう。代わりに、平坦な端面１１４、１６４を凸状または凹状にしてもよい。さらに、第１のエンドキャップ１１０および第２のエンドキャップ１６０の形状を円形にせずに、正方形状にしてもよく、または他の何れかの形状にしてもよい。円形のエンドキャップ１１０、１６０の使用は、例示にすぎない。エンドキャップ１１０、１６０の主要機能は、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷が導電球体１９０を通り、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られるための接続を提供することであるので、導電経路が維持される限りは、さまざまな形状およびサイズのエンドキャップ１１０、１６０を使用しうる。
【００１８】
本願明細書に記載の天面部１１６と、平坦な端面１１４と、内面１１８との間の関係は例示のためのものである。代わりに、平坦な端面１１４および内面１１８のそれぞれの端部に丸みを付けるか、または他の輪郭にし、近位部１１２の天面１１６が端面１１４および内面１１８から続く自然な丸みを帯びるようにしてもよい。
【００１９】
第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２の形状は直径Ｄ２の管状である。直径Ｄ２は、近位部１１２の直径Ｄ１より小さい。第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、天面１２４と底面１２６とを有する。遠位部１２２の底面１２６は、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２の中心にある円筒状の間隙１２８の外周部を画成する。円筒状の間隙１２８の直径Ｄ３は、遠位部１２２の直径Ｄ２より小さい。
【００２０】
第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２から第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２への移行は、段によって画成される。この段の最上部は近位部１１２の天面１１６によって画成され、この段の中間部は近位部１１２の内面１１８によって画成され、この段の最下部は、遠位部１２２の天面１２４によって画成される。
【００２１】
第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、天面１２４と底面１２６とをつなぐ外面１３０をさらに含む。なお、図２には外面１３０の断面が天面１２４および底面１２６に対して直角をなすものとして示されているが、外面１３０に丸みを付けても、または他の形状にしてもよい。
【００２２】
図２によりよく示されているように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２の延長部である。さらに、遠位部１２２の天面１２４、外面１３０、および底面１２６は、第１のエンドキャップ１１０の円筒状リップを形成する。図２にさらに示されているように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は内面１３２をさらに含む。内面１３２の直径は、円筒状の間隙１２８の直径Ｄ３と同じかまたはそれより小さい。図２では内面１３２は平坦な端面１１４に対して平行であるが、以下に示すように内面１３２を凹状、円錐形、または半球形にしてもよい。
【００２３】
図１において、センサ１００の中心部材１４０は、形状が管状であり、天面１４２と、近位面１４４と、底面１４６と、遠位面１４８とを有する。図３は中心部材１４０の断面側面図である。この図を参照すると、中心部材１４０の各部の位置をよりよく理解しうる。なお、中心部材１４０の形状を管状にする必要はない。代わりに、中心部材１４０を別の形状、たとえば正方形にしてもよいが、これだけに限定されるものではない。
【００２４】
中心部材１４０の底面１４６は、直径Ｄ４の中空の中心部１５０を画成する。この直径Ｄ４は直径Ｄ２（図２）よりわずかに大きいので、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２を中心部材１４０の中空中心部１５０（図３）内に嵌めることができる。さらに、中心部材１４０の天面１４２は、直径Ｄ５の中心部材１４０の外面を画成する。なお、直径Ｄ１（すなわち、第１のエンドキャップ１１０の近位部１１２の直径）は、直径Ｄ５（すなわち、中心部材１４０の直径）よりわずかに大きいことが好ましい。勿論、異なる寸法の中心部材１４０およびエンドキャップ１１０、１６０を設けてもよい。また、センサ１００を組み立てるときは、中心部材１４０の近位面１４４が第１のエンドキャップ１１０の内面１１８に押し当てられる。
【００２５】
第１のエンドキャップ１１０および第２のエンドキャップ１６０と異なり、中心部材１４０は非導電性である。一例として、中心部材１４０をプラスチック、ガラス、または他の何れかの非導電性材料で製造してもよい。本発明の一代替実施形態においては、中心部材１４０を構成する材料として、一般に使用される半田付け材料に使用される融点より高い融点を有する材料を用いてもよい。以下にさらに詳細に説明するように、中心部材１４０を非導電性にすると、センサ１００の導電性が導電球体１９０によってもたらされることが確実になる。具体的には、第１のエンドキャップ１１０と第２のエンドキャップ１６０との間に中心部材１４０を配置することによって第１のエンドキャップ１１０と第２のエンドキャップ１６０との間に非導電性の間隙が設けられる。
【００２６】
図１において、第２のエンドキャップ１６０は導電性であり、近位部１６２と遠位部１７２とを有する。具体的には、第２のエンドキャップ１６０は、高導電性および／または低反応性金属の複合材、導電性プラスチック、または他の何れかの導電性材料から構成しうる。
【００２７】
図４は、第２のエンドキャップ１６０の断面側面図である。この図を参照すると、第２のエンドキャップ１６０の各部の位置をよりよく理解しうる。第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２は、円形であり、直径はＤ６、平坦な端面１６４を有する。近位部１６２の天面１６６は、平坦な端面１６４に対して直角をなす。天面１６６の幅は、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２全体の幅と同じである。近位部１６２は、内面１６８をさらに含む。内面１６８は、近位部１６２の平坦な端面１６４と反対の側にあり、天面１６６は内面１６８に対して直角をなす。したがって、近位部１６２の形状は円盤状である。
【００２８】
本願明細書に記載の天面部１６６と、平坦な端面１６４と、内面１６８との間の関係は例示のためのものである。代わりに、平坦な端面１６４および内面１６８のそれぞれの端部に丸みを付けるか、または他の輪郭とし、近位部１６２の天面１６６が端面１６４および内面１６８から続く自然な丸みを帯びるようにしてもよい。
【００２９】
第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２の形状は直径Ｄ７の管状である。直径Ｄ７は、近位部１６２の直径Ｄ６より小さい。第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、天面１７４と底面１７６とを有する。遠位部１７２の底面１７６は、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２の中心にある円筒状の間隙１７８の外周部を画成する。円筒状の間隙１７８の直径Ｄ８は、遠位部１７２の直径Ｄ７より小さい。
【００３０】
第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２から第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２への移行は、段によって画成される。この段の最上部は近位部１６２の天面１６６によって画成され、この段の中間部は近位部１６２の内面１６８によって画成され、この段の最下部は、遠位部１７２の天面１７４によって画成される。
【００３１】
第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、天面１７４と底面１７６とをつなぐ外面１８０をさらに含む。なお、図４では外面１８０の断面が天面１７４および底面１７６に対して直角をなすものとして示されているが、外面１８０に丸みを付けても、または他の形状にしてもよい。
【００３２】
図４によりよく示されているように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２の延長部である。さらに、遠位部１７２の天面１７４と、外面１８０と、底面１７６とは、第２のエンドキャップ１６０の円筒状リップを形成する。図４にさらに示されているように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２は内面１８２をさらに含む。内面１８２の直径は、円筒状の間隙１７８の直径Ｄ８と同じかまたはそれより小さい。図４では内面１８２は平坦な端面１６４に対して平行であるが、内面１８２を凹状、円錐形、または半球形にしてもよい。
【００３３】
なお、第２のエンドキャップ１６０の各寸法は、第１のエンドキャップ１１０の各寸法と同じであることが好ましい。したがって、中心部材１４０の中空中心部１５０の直径Ｄ４は、第２のエンドキャップ１６０の直径Ｄ７よりわずかに大きいので、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２を中心部材１４０の中空中心部１５０内に嵌めることができる。さらに、直径Ｄ６（すなわち、第２のエンドキャップ１６０の近位部１６２の直径）は、直径Ｄ５（すなわち、中心部材１４０の直径）よりわずかに大きいことが好ましい。また、センサ１００を組み立てるときは、中心部材１４０の遠位面１４８が第２のエンドキャップ１６０の内面１６８に押し当てられる。
【００３４】
図１において、一対の導電球体１９０は第１の導電球体１９２と第２の導電球体１９４とを含み、中心部材１４０の内側と、第１のエンドキャップ１１０の第１の遠位部１２２の円筒状の間隙１２８の一部の内側と、第２のエンドキャップ１６０の円筒状の間隙１７８の一部の内側とに収まる。具体的には、第１のエンドキャップ１１０の内面１３２、底面１２６、および外面１３０と、中心部材１４０の底面１４６と、第２のエンドキャップ１６０の内面１８２、底面１７６、および外面１８０とによってセンサ１００の中心空洞２００が形成され、この空洞内に一対の導電球体１９０が閉じ込められる。
【００３５】
導電球体１９０の位置を図６Ａ、６Ｂ、および７Ａ〜７Ｄにさらに図示し、解説する。なお、本開示の各図は両導電球体１９０をほぼ対称的な球体として示しているが、一方の球体を他方の球体より大きくしてもよい。具体的には、本願明細書中に記載の導電関係が維持される限りは、より大きな両球体によって、一方が他方より大きい球体によって、より小さい両球体によって、または一方がより小さい球体によってこの導電関係を維持してもよい。なお、導電球体１９０の形状を卵形、円柱形、または本願明細書に記載の方法と同様の方法で、中心空洞内で移動可能な他の何れかの形状にしてもよい。
【００３６】
構成要素が最小数であるために、センサ１００の組み立ては極めて簡単である。具体的には、４つの構成要素、すなわち、第１のエンドキャップ１１０、中心部材１４０、導電球体１９０、および第２のエンドキャップ１６０が存在する。図５は、図１の全方向性傾斜および振動センサ１００の組み立て方法を示すフローチャートである。なお、フローチャート中の工程説明すなわちブロックは何れも、当該工程中に特定の論理機能を実現するための１つまたは複数の命令を含むモジュール、セグメント、コード部分、またはステップを表すものであり、本発明の当業者であれば理解しうるように、含まれている機能によっては、図示または説明されている順序以外で、たとえばほぼ同時にまたは逆順で、機能を実行しうる代替の実装も本発明の範囲に含まれることを理解されたい。
【００３７】
ブロック２０２に示すように、第１のエンドキャップ１１０の遠位部１２２は中心部材１４０の中空中心部１５０内に嵌められるので、中心部材１４０の近位面１４４は、第１のエンドキャップ１１０の内面１１８に隣接または接触する。次に、導電球体１９０を中心部材１４０の中空中心部１５０の内側および円筒状の間隙１２８の一部の内側に配置する（ブロック２０４）。次に、中心部材１４０の遠位面１４８が第２のエンドキャップ１６０の内面１６８に隣接または接触するように、第２のエンドキャップ１６０の遠位部１７２を中心部材１４０の中空中心部１５０に嵌める（ブロック２０６）。
【００３８】
本発明の一代替実施形態によると、センサ１００の組み立てを不活性ガス中で行うことによって、中心空洞２００の内部に不活性環境を作り、導電球体１９０の酸化の可能性を減らしうる。当業者には公知のように、導電球体１９０の酸化は、導電球体１９０の導電特性を低下させうる。さらに、本発明の別の代替実施形態によると、第１のエンドキャップ１１０と、中心部材１４０と、第２のエンドキャップ１６０とを気密シールによって接合することによって、中心空洞２００内への汚染物質の侵入を防止しうる。
【００３９】
センサ１００の中心空洞２００内における導電球体１９０の位置に応じて、センサ１００を閉状態または開状態にできる。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第１の実施例による図１のセンサ１００の閉状態の断面図である。センサ１００を閉状態に維持するには、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷が導電球体１９０を通り、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られる必要がある。
【００４０】
図６Ａにおいては、第１の導電球体１９２が第１のエンドキャップ１１０の底面１２６に接触し、導電球体１９２、１９４同士が接触し、第２の導電球体１９４が第２のエンドキャップ１６２の底面１７６および内面１８２に接触しているため、導電経路が第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０まで設けられているので、センサ１００は閉状態である。図６Ｂにおいては、第１の導電球体１９２が第１のエンドキャップ１１０の底面１２６および内面１３２に接触し、導電球体１９２、１９４同士が接触し、第２の導電球体１９４が第２のエンドキャップ１６２の底面１７６に接触しているため、導電経路が第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０まで設けられているので、センサ１００は閉状態である。勿論、第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０を介して第２のエンドキャップ１６０までの導電経路が維持される限りは、センサ１００の中心空洞２００内における第１および第２の導電球体１９０の他の配置も可能である。
【００４１】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第１の実施例による図１のセンサ１００の開状態の断面図である。センサ１００を開状態すなわちＯＦＦ状態に維持するために、第１のエンドキャップ１１０に導入された電荷は、導電球体１９０を通ることができないので、第２のエンドキャップ１６０によって受け取られない。図７Ａ〜７Ｄにおいては、第１の導電球体１９２が第２の導電球体１９４に接触していないので、図示されている各センサ１００は開状態である。勿論、第１のエンドキャップ１１０から導電球体１９０まで、さらには第２のエンドキャップ１６０までの導電経路が維持されないのであれば、センサ１００の中心空洞２００内における第１および第２の導電球体１９０の配置を違えてもよい。
【００４２】
図８は、本発明の第２の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサ３００の断面側面図である。本発明の第２の実施例のセンサ３００は、第１のエンドキャップ１１０の平坦な端面１１４に配置された第１の瘤３０２と、第２のエンドキャップ１６０の平坦な端面１６４に配置された第２の瘤３０４とを含む。瘤３０２、３０４は、センサ３００を印刷配線板（ＰＣＢ）のランディングパッドに接続するための導電機構を提供する。ＰＣＢのランディングパッドにはセンサを引っ込めて取り付けることができる開口部が切り抜かれている。具体的には、本発明の第１の実施例および第２の実施例によるセンサがＰＣＢのランディングパッドに嵌まるように、センサの寸法を選択しうる。ランディングパッド内には、第１の端子および第２の端子が存在しうる。瘤３０２、３０４の使用によって、センサ３００をランディングパッドに嵌めたときに、第１の瘤３０２が第１の端子に押し当たり、第２の瘤３０４が第２の端子に押し当たるようになる。当業者はＰＣＢのランディングパッドの基本的構造を理解されているはずであるので、本願明細書においてはランディングパッドのさらなる説明を省く。
【００４３】
なお、第１および第２の実施形態のセンサの基本的形状は同じ矩形であるので、センサ１００、３００を収容するためのＰＣＢの準備が簡単になる。具体的には、センサ１００のサイズ（すなわち、第１および第２のエンドキャップ１１０、１６０と中心部材１４０とのサイズ）の穴をＰＣＢに切り抜く。センサ１００はその穴の中に落下できるが、瘤３０２、３０４が接続パッドに当たって引っ掛かるため、センサは穴を抜け落ちない。本発明の第１の実施例においては、瘤がないため、エンドキャップ１１０、１６０をＰＣＢ上に直接搭載してもよい。
【００４４】
本発明の別の代替実施形態によると、２つの導電球体の代わりに３つ以上の導電球体を使用してもよく、あるいはセンサ１００が動いたときに転がり易い他の形状にしてもよい。
【００４５】
図９は、本発明の第３の実施例によるセンサ４００の閉状態の断面図である。図９に示すように、第１のエンドキャップ４１０の内面４１２の形状は凹状である。さらに、第２のエンドキャップ４２０の内面４２２の形状も凹状である。図９のセンサ４００は、本発明の第２の実施例の瘤３０２、３０４と同様に機能する第１の瘤４３０および第２の瘤４３２をさらに含む。センサ４００の内面４１２、４２２が凹状であると、内面４１２、４２２の形状と重力との組み合わせによって導電球体１９２、１９４が相互に引き寄せられるため、センサ４００は平常時は閉状態に維持される。
【００４６】
なお、本発明の上記の実施形態は可能な実施例にすぎず、本発明の原理を明確に理解させるために示したものにすぎない。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上記実施形態に対して多くの変形および変更を行いうる。本願明細書においてはこのような変更および変形はすべて本開示の範囲内に含まれ、付属の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサの分解斜視側面図である。
【図２】図１の第１のエンドキャップの断面側面図である。
【図３】図１の中心部材の断面側面図である。
【図４】図１の第２のエンドキャップの断面側面図である。
【図５】図１の全方向性傾斜および振動センサの組み立て方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの閉状態の断面側面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの閉状態の断面側面図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図７Ｄ】本発明の第１の実施例による図１のセンサの開状態の断面側面図である。
【図８】本発明の第２の実施例による当該全方向性傾斜および振動センサの断面側面図である。
【図９】本発明の第３の実施例によるセンサの閉状態の断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサであって、
第１の導電素子と、
第２の導電素子と、
前記第１の導電素子と前記第２の導電素子とに接続された電気絶縁素子と、
前記センサの空洞内に配置された複数の導電性錘体と、
を備え、前記空洞が前記第１の導電素子の少なくとも１つの面と、前記電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、前記第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成されるセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子から第１の導電性錘体と最後の導電性錘体とを介して前記第２の導電素子まで導電経路が存在する場合は前記センサが閉状態（ＯＮ）であり、前記第１の導電素子から前記第１の導電性錘体と前記最後の導電性錘体とを介して前記第２の導電素子まで導電経路が存在しないときは前記センサが開状態（ＯＦＦ）であるセンサ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子が前記電気絶縁素子に嵌合され、前記第２の導電素子が前記電気絶縁素子に嵌合されるセンサ。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサであって、
前記第１の導電素子が第１の直径を前記第１の導電素子の近位部に、また第２の直径を前記第１の導電素子の遠位部にさらに備え、前記第２の直径が前記第１の直径より小さく、
前記第２の導電素子が第１の直径を前記第２の導電素子の近位部に、また第２の直径を前記第２の導電素子の遠位部にさらに備え、前記第２の直径が前記第１の直径より小さく、
前記電気絶縁素子が近位端と遠位端とを有するものとしてさらに画成され、
前記第１の導電素子の少なくとも前記遠位部が前記電気絶縁素子の近位端内に嵌まり、前記第２の導電素子の少なくとも前記遠位部が前記電気絶縁素子の遠位端内に嵌まるセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子が前記第１の導電素子の前記遠位部と反対の側に平坦な端面をさらに備え、前記第２の導電素子が前記第２の導電素子の前記遠位部と反対の側に平坦な端面をさらに備えるセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記平坦な端面が前記第１の導電素子を第１の端子に電気的に接触させるための第１の瘤を含み、前記第２の導電素子の前記平坦な端面が前記第２の導電素子を第２の端子に電気的に接触させるための第２の瘤を含むセンサ。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の寸法と前記第２の導電素子の寸法とが等しいセンサ。
【請求項８】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子がプラスチックとガラスとで構成される群から選択される材料で作製されるセンサ。
【請求項９】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部が、
第１の天面と、
第１の外面と、
第１の底面と、
をさらに備え、
前記第１の天面と、前記第１の外面と、前記第１の底面とが前記第１の導電素子の第１の円筒状リップを形成し、
前記第２の導電素子の前記遠位部が、
第２の天面と、
第２の外面と、
第２の底面と、
をさらに備え、
前記第２の天面と、前記第２の外面と、前記第２の底面とが、前記第２の導電素子の第２の円筒状リップを形成するセンサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサであって、前記第１の底面の断面形状が凹状であり、前記第２の底面の断面形状が凹状であるセンサ。
【請求項１１】
請求項９に記載のセンサであって、前記第１の底面の断面形状が平坦であり、前記第２の底面の断面形状が平坦であるセンサ。
【請求項１２】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子の形状が管状であるセンサ。
【請求項１３】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子の形状が正方形状であるセンサ。
【請求項１４】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部の直径および前記第２の導電素子の前記遠位部の直径が前記電気絶縁素子の直径より小さいセンサ。
【請求項１５】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部の一部と、前記第２の導電素子の内部と、前記第２の導電素子の前記遠位部とが、前記センサの中心室を画成し、前記中心室が不活性ガスで充填されるセンサ。
【請求項１６】
第１の導電素子と、第２の導電素子と、電気絶縁素子と、複数の導電性錘体とを有するセンサを構成する方法であって、
前記第１の導電素子の少なくとも遠位部を前記電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップと、
前記複数の導電性錘体を前記電気絶縁部材の前記中空中心部内に配置するステップと、
前記第２の導電素子の少なくとも遠位部を前記電気絶縁部材の前記中空中心部内に嵌めるステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、第１の瘤を前記第１の導電素子の近位部に作製し、第２の瘤を前記第２の導電素子の近位部に作製するステップをさらに含む方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であて、前記センサを構成する前記方法を不活性ガス中で行う方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の導電素子を前記電気絶縁素子に気密嵌合するステップと、
前記第２の導電素子を前記電気絶縁素子に気密嵌合するステップと、
をさらに含む方法。
【請求項１】
センサであって、
第１の導電素子と、
第２の導電素子と、
前記第１の導電素子と前記第２の導電素子とに接続された電気絶縁素子と、
前記センサの空洞内に配置された複数の導電性錘体と、
を備え、前記空洞が前記第１の導電素子の少なくとも１つの面と、前記電気絶縁素子の少なくとも１つの面と、前記第２の導電素子の少なくとも１つの面とによって画成されるセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子から第１の導電性錘体と最後の導電性錘体とを介して前記第２の導電素子まで導電経路が存在する場合は前記センサが閉状態（ＯＮ）であり、前記第１の導電素子から前記第１の導電性錘体と前記最後の導電性錘体とを介して前記第２の導電素子まで導電経路が存在しないときは前記センサが開状態（ＯＦＦ）であるセンサ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子が前記電気絶縁素子に嵌合され、前記第２の導電素子が前記電気絶縁素子に嵌合されるセンサ。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサであって、
前記第１の導電素子が第１の直径を前記第１の導電素子の近位部に、また第２の直径を前記第１の導電素子の遠位部にさらに備え、前記第２の直径が前記第１の直径より小さく、
前記第２の導電素子が第１の直径を前記第２の導電素子の近位部に、また第２の直径を前記第２の導電素子の遠位部にさらに備え、前記第２の直径が前記第１の直径より小さく、
前記電気絶縁素子が近位端と遠位端とを有するものとしてさらに画成され、
前記第１の導電素子の少なくとも前記遠位部が前記電気絶縁素子の近位端内に嵌まり、前記第２の導電素子の少なくとも前記遠位部が前記電気絶縁素子の遠位端内に嵌まるセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子が前記第１の導電素子の前記遠位部と反対の側に平坦な端面をさらに備え、前記第２の導電素子が前記第２の導電素子の前記遠位部と反対の側に平坦な端面をさらに備えるセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記平坦な端面が前記第１の導電素子を第１の端子に電気的に接触させるための第１の瘤を含み、前記第２の導電素子の前記平坦な端面が前記第２の導電素子を第２の端子に電気的に接触させるための第２の瘤を含むセンサ。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の寸法と前記第２の導電素子の寸法とが等しいセンサ。
【請求項８】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子がプラスチックとガラスとで構成される群から選択される材料で作製されるセンサ。
【請求項９】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部が、
第１の天面と、
第１の外面と、
第１の底面と、
をさらに備え、
前記第１の天面と、前記第１の外面と、前記第１の底面とが前記第１の導電素子の第１の円筒状リップを形成し、
前記第２の導電素子の前記遠位部が、
第２の天面と、
第２の外面と、
第２の底面と、
をさらに備え、
前記第２の天面と、前記第２の外面と、前記第２の底面とが、前記第２の導電素子の第２の円筒状リップを形成するセンサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサであって、前記第１の底面の断面形状が凹状であり、前記第２の底面の断面形状が凹状であるセンサ。
【請求項１１】
請求項９に記載のセンサであって、前記第１の底面の断面形状が平坦であり、前記第２の底面の断面形状が平坦であるセンサ。
【請求項１２】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子の形状が管状であるセンサ。
【請求項１３】
請求項１に記載のセンサであって、前記電気絶縁素子の形状が正方形状であるセンサ。
【請求項１４】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部の直径および前記第２の導電素子の前記遠位部の直径が前記電気絶縁素子の直径より小さいセンサ。
【請求項１５】
請求項４に記載のセンサであって、前記第１の導電素子の前記遠位部の一部と、前記第２の導電素子の内部と、前記第２の導電素子の前記遠位部とが、前記センサの中心室を画成し、前記中心室が不活性ガスで充填されるセンサ。
【請求項１６】
第１の導電素子と、第２の導電素子と、電気絶縁素子と、複数の導電性錘体とを有するセンサを構成する方法であって、
前記第１の導電素子の少なくとも遠位部を前記電気絶縁部材の中空中心部内に嵌めるステップと、
前記複数の導電性錘体を前記電気絶縁部材の前記中空中心部内に配置するステップと、
前記第２の導電素子の少なくとも遠位部を前記電気絶縁部材の前記中空中心部内に嵌めるステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、第１の瘤を前記第１の導電素子の近位部に作製し、第２の瘤を前記第２の導電素子の近位部に作製するステップをさらに含む方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であて、前記センサを構成する前記方法を不活性ガス中で行う方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の導電素子を前記電気絶縁素子に気密嵌合するステップと、
前記第２の導電素子を前記電気絶縁素子に気密嵌合するステップと、
をさらに含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００８−５３２２０８（Ｐ２００８−５３２２０８Ａ）
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５１４６４（Ｐ２００７−５５１４６４）
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００１５０３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７８６０２
【国際公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（５０７２４０９９０）シグナルクエスト，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００１５０３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７８６０２
【国際公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（５０７２４０９９０）シグナルクエスト，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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