JP2889008B2 - ガスレートセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスレートセンサに関
し、特に、駆動信号である交流信号の周波数及び電圧に
応じて金属振動板の振動を変化させ、ガス流の状態を任
意に変化させ得る構成とすることにより、本体をＯリン
グ等を用いることなく直接取付を可能とし、気体ポンプ
及び本体全体を小型化するための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のガスレー
トセンサとしては、種々あるが、その中で代表的なもの
について述べると、例えば特公平1−56275号公報及び特
開平1−167671号公報に開示された構成を挙げることが
できる。

【０００３】次に、前述の特開平1−167671号公報の構
成について、図３、図４、図５とともに説明する。図に
おいて、符号１で示されるものは全体がほぼ円筒状をな
し、その両端が開放された形状からなるケーシングであ
り、このケーシング１の各端部は、ポンプホルダ２及び
中継端子板３によって各々閉塞され、ケーシング１内が
外部から遮断されている。このポンプホルダ２には、電
歪形のセラミック円板からなる振動板４ａが設けられ、
その周縁部がポンプホルダ２に一体状に固着されること
によって、電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）が形成され
ている。

【０００４】又、このケーシング１の内部には、この振
動板４ａから所定距離だけ離間した位置に電極ホルダ５
が配置され、この電極ホルダ５は図４に示されるように
構成されている。すなわち、電極ホルダ５には、４個の
ガス案内孔５ａ〜５ｄが形成され、さらに、４個の電極
６ａ〜６ｄが、中心軸に対して対称的に配置されてい
る。これらの電極６ａ〜６ｄのうち、電極６ａ及び６ｂ
間及び６ｃ及び６ｄ間には、ホットワイヤ７ａ及び７ｂ
が溶着によって接続されている。さらに、前記ケーシン
グ１内における前記中継端子板３の近傍位置には、ノズ
ル孔８及び補助孔９を有するノズル板１０が設けられ、
この中継端子板３とノズル板１０との間には、それらの
ほぼ中間位置にダストプレート１１が設けられている。
前記電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）の振動板４ａと前
記ポンプホルダ２との間には、ポンプ室１２が形成され
ており、この電歪振動ポンプ４によって送り出されたガ
スは、ガス案内孔５ａ〜５ｄを経てガス流路１３に送ら
れる。

【０００５】前記ケーシング１の中継端子板３の外方位
置には、ＩＣからなる信号処理回路部１４が設けられ、
この信号処理回路部１４は、外部から電力を受け、又、
ホットワイヤ７ａ及び７ｂの出力信号を外部へ取り出す
ための中継端子板３の中継端子１５に接続されている。
又、前記中継端子板３には、リードピン１６が設けら
れ、このリードピン１６は外部ケーシング１７に設けら
れた外部端子１８に接続されている。前記外部端子１８
は、前記電歪振動ポンプ４の作動に要する電力及び前記
ホットワイヤ７ａ及び７ｂを加熱するために要する電力
を、信号処理回路部１４及びリードピン１６を経ると共
に、ケーシング１内の軸方向に配設された複数のリード
線１９を介して、適宜供給する作用を有している。又、
この外部端子１８は、信号処理回路部１４を経た後のホ
ットワイヤ７ａ及び７ｂの出力信号を外部に出力する作
用を有する。

【０００６】従来のガスレートセンサは、前述したよう
に構成されており、以下に、その動作について説明す
る。まず、電歪振動ポンプ４（気体ポンプ）が通電され
ると、振動板４ａが振動し、ポンプ室１２内のガスが圧
縮され、この圧縮ガスはこの振動板４ａの吐出口４ｂ及
び電極ホルダ５の吐出口５ｅを介して流路１３に流れ、
ノズル板１０とダストプレート１１との間に形成された
空間に導かれ、ノズル孔８と補助口９とを経て、ケーシ
ング１内の中空円筒部１ａ内の空間部１ｂ内を、各電極
６ａ〜６ｄに向って噴出される。前述の圧縮ガスは、各
電極６ａ〜６ｄに溶接された各ホットワイヤ７ａ及び７
ｂを均等に冷却した後、ガス案内孔５ａ〜５ｄを経て振
動板４ａに向って排出され、この排出ガスは再び電歪振
動ポンプ４（気体ポンプ）の作用によって、流路１３を
経てノズル板１０に戻り、ケーシング１内を矢印の方向
に従って循環している。前述の状態で、ケーシング１に
角速度が印加されない場合には、各ホットワイヤ７ａ及
び７ｂは均一に冷却されるが、外部から角速度が加えら
れた場合には、ガス流がケーシング１内において偏位
し、各ホットワイヤ７ａ及び７ｂの間において不均一状
態が生じ、そのために各ホットワイヤ７ａ及び７ｂ間に
は、微少な電圧差が発生し、この電圧差を測定すること
により、ケーシング１に加わる角速度を検出することが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレートセン
サは、以上のように構成されていたため、次のような課
題が存在していた。すなわち、圧電振動子を振動板とし
て用いていたために、その周縁を完全に固定して密室を
作る必要があったが、そのために、ガスレートセンサの
本体をねじ等によって電子機器に直接固定すると、圧電
振動子にまでその応力が作用し、圧電振動子自体の振動
周波数が設計値よりも変化することになっていた。この
現象を避けるため、Ｏリングを介して本体を取付部材か
ら浮かせた状態で取付けなければならず、その取付構造
が複雑とならざるを得なかった。さらに前述のように圧
電素子は本体の気体ポンプに固定されていたため、その
振幅を大きくすることができず、ガス流を強くするには
大径の圧電素子を使うことになり、本体の全体形状を大
型化することになっていた。

【０００８】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、駆動信号である交流信号の
周波数及び電圧に応じて金属振動板の振動を変化させ、
ガス流の状態を任意に変化させ得る構成とすることによ
り、本体をＯリング等を用いることなく直接取付を可能
とし、気体ポンプ及び本体全体を小型化することができ
るガスレートセンサを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるガスレート
センサは、ケーシングに設けられた気体ポンプにより送
り出された気体を、ノズル板のノズル孔を介して気体流
として少なくとも一対のセンサに送り、前記気体流の偏
流を前記センサで検出するようにしたものにおいて、前
記気体ポンプは、永久磁石と鉄芯とからなる磁気回路に
設けられたコイルと、前記鉄芯に吸引される金属振動板
とからなり、前記コイルに交流信号を印加することによ
り、前記金属振動板は交流信号の周波数および電圧に応
じて変化するようにした構成である。

【００１０】さらに詳細には、前記気体ポンプは、前記
ケーシングに設けられ吐出孔を有する箱体を有している
構成である。

【００１１】

【作用】本発明によるガスレートセンサにおいて、気体
ポンプのコイルに交流信号を印加することにより、金属
振動板は交流信号の周波数および電圧に応じて変化する
ため、本体自体を取付部材に直接固定させた場合でも、
気体ポンプ自体の特性は、交流信号の周波数および電圧
で、自在に変更することができ、小型の気体ポンプでも
強いガス流を得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面と共に本発明によるガスレートセ
ンサの好適な実施例について詳細に説明する。なお、従
来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明す
る。図１及び図２は、本発明によるガスレートセンサを
示すもので、図１は断面図、図２は図１の要部の拡大断
面図である。

【００１３】図において符号１で示されるものは、全体
が円筒状をなし、その両端が開放された形状からなるケ
ーシングであり、このケーシング１の各端部は、端板２
０及び中継端子板３によって各々閉塞され、この端板２
０にはガス吐出孔２１が形成されている。

【００１４】前記端板２０には、少なくとも４個（図面
には２個のみ）の電極６ａ、６ｂが設けられた電極ホル
ダ５が設けられており、この電極６ａ、６ｂには一対の
ホットワイヤ等のセンサ７ａ（実際には、図４の従来例
と同一構成）が設けられている。

【００１５】前記電極ホルダ５の上部には、筒形の中空
円筒部１ａが設けられており、この中空円筒部１ａの上
端には、補助孔９及びノズル孔８を有するノズル板１０
が取付けられている。

【００１６】前記中継端子板３には、検出信号等を処理
するための信号処理回路部１４が設けられていると共
に、この中継端子板３の外側には、外端板２２が設けら
れている。

【００１７】前記端板２０の外方位置におけるケーシン
グ１内には、全体形状が円板型の箱体２３を有する気体
ポンプ４が取付けられており、この箱体２３内に設けら
れた輪状の永久磁石２４の上部２４ａには、その中心に
磁片２５を有する金属振動板２６が振動自在に設けられ
ている。

【００１８】前記永久磁石２４の中心に形成された空隙
２４ｂには、全体形状がほぼドラム型をなしコイル２７
を有するボビン２８が設けられており、このボビン２８
内の空隙２８ａには、鉄芯２９が設けられている。

【００１９】前記鉄芯２９と永久磁石２４とにより磁気
回路を構成していると共に、この金属振動板２６と鉄芯
２９とはわずかなギャップＧを介して配設されており、
前記永久磁石２４による直流磁界によって透磁率の高い
金属振動板２６はあらかじめ鉄芯２９に吸引されて支持
されるように構成されている。

【００２０】前記端板２０と箱体２３間には、前記ケー
シング１を介してポンプ室３０が形成されており、前記
箱体２３の天板２３ａに形成された吐出孔２３ｂは前記
端板２０のガス吐出孔２１と整合している。

【００２１】前述の構成において、コイル２７に交流信
号を印加すると、それによる交流磁束が重畳され、鉄芯
２９の吸引力がこの交流信号の周波数および電圧に応じ
て変化し、金属振動板２６がこの交流信号に応じて振動
することにより、ポンプ室３０内のガスが吐出孔２３ｂ
及びガス吐出孔２１から吐出される。

【００２２】前記ガス吐出孔２１から吐出されたガス
は、前記中空円筒部１ａが位置し前記ケーシング１内に
形成された密閉室１ｂ内からノズル板１０のノズル孔８
を経てガス流３１として各センサ７ａ、７ｂに供給され
る。

【００２３】従って、前述の状態で、外部から角速度の
入力があった場合には、このガス流３１が偏流し、この
偏流を各センサ７ａ、７ｂ（図４と同一）で微少温度差
に基づく微少抵抗差として検出することにより、角速度
入力を検出することができる。

【００２４】なお、前述のポンプ室３０から吐出孔２３
ｂを経て吐出されるガスは、周知（例えば、特公平1−5
6275号公報に開示）のように、金属振動板２６の周期振
動により、吐出孔２３ｂの中心からガスが吐出し、この
吐出孔２３ｂの周辺からガスを吸い込むことにより、連
続したガスの吐出を行うことができるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によるガスレートセンサは、以上
のように構成されているため、次のような効果を得るこ
とができる。すなわち、金属振動板に対する吸引力が、
コイルに印加する交流信号の周波数及び電圧に応じて任
意に変化させることができるため、ガス流の強さを任意
とすることができると共に、気体ポンプ自体の大きさを
小形化し、本体全体を小形化することができる。

【００２６】また、従来の圧電振動子のように、本体の
取付部材への取付状態によってその振動状態が変化を受
けるようなことがないため、本体をＯリング等を介する
ことなく直接取付部材に固定することができ、ガスレー
トセンサの電子機器等への固定構造を大幅に簡略化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガスレートセンサを示す断面図で
ある。

【図２】図１の要部を示す拡大断面図である。

【図３】従来のガスレートセンサを示す断面図である。

【図４】図１の要部を示す平面図である。

【図５】ブロック図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ 気体ポンプ ７ａ センサ ７ｂ センサ ２３ 箱体 ２３ｂ 吐出孔 ２４ 永久磁石 ２６ 金属振動板 ２７ コイル ２９ 鉄芯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 19/00 G01P 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング(1)に設けられた気体ポンプ
   (4)により送り出された気体を、ノズル板(10)のノズル
   孔(8)を介して気体流(31)として少なくとも一対のセン
   サ(7a、7b)に送り、前記気体流(31)の偏流を前記センサ
   (7a、7b)で検出するようにしたガスレートセンサにおい
   て、前記気体ポンプ(4)は、永久磁石(24)と鉄芯(29)と
   からなる磁気回路に設けられたコイル(27)と、前記鉄芯
   (29)に吸引される金属振動板(26)からなり、前記コイル
   (27)に交流信号を印加することにより、前記金属振動板
   (26)は前記交流信号の周波数および電圧に応じて変化す
   るように構成したことを特徴とするガスレートセンサ。
2. 【請求項２】 前記気体ポンプ(4)は、前記ケーシング
   (1)に設けられ吐出孔(23b)を有する箱体(23)を有してい
   ることを特徴とする請求項１記載のガスレートセンサ。