JPH0246905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の属する技術分野 この発明は、ガスレートセンサ、特に、その温
度制御手段に関するものである。

従来技術の説明 ガスレートセンサは、ガスを封入されている密
閉されたケーシング内に１対の感温素子を配置
し、それらの素子に電流を流して置き、同様にケ
ーシング内に感温素子に対向して配置されている
ノズルから感温素子に向けてガス流を噴出させる
時、ケーシングに角速度が加えられない状態にあ
る場合には、両方の感温素子は均一に冷却される
が、この状態において外部から角速度をケーシン
グに加えた時には、ガス流がケーシング内におい
て偏位し、両感温素子の間において冷却の不均一
が生じ、そのために、両素子の間には微少の電圧
差が発生するので、この電圧差を測定することに
より、ケーシングに加わる角速度を測定すること
ができるものである。なお、このガスは、ケーシ
ング内にその一端部に設置された電わい振動ポン
プによつて加圧され、ノズルから噴出された後、
再びノズルにもどるようにケーシング内を環流す
るようになつている。

しかしながら、この場合、感温素子がケーシン
グ外部の外気の温度の変化によつて、その測定結
果の精度に影響を与えることを無視することがで
きないので、この影響を最少限に抑えるために、
ケーシングの外周にヒータ線を巻回し、これによ
つてケーシングを外周から加熱し、その内部の環
流ガスの温度を感温素子の温度よりも高温度に維
持することが既に、提案されている。

すなわち、この既に提案されている装置は、添
付図面の第１図に示すように、両端部を開放され
た中空円筒状のケーシング１から成立ち、その各
端部をポンプホルダ２及び中継端子板３によつ
て、それぞれ、閉塞することによつて内部を外部
からシールされており、ポンプホルダ２には、ケ
ーシング１の内面側に、電わいセラミツク製の円
形の振動子３ａが、その周縁部においてホルダ２
に一体に固着されることによつて、ガスポンプと
して電わい振動ポンプ３が形成されており、ま
た、ケーシング１の内部には、振動子３ａに平行
にそれから間隔を置かれて電極ホルダ４が配置さ
れており、これには、４個の電極５ａ，５ｂ，５
ｃ及び５ｄがケーシング１の中心軸に対して対称
的に配置されており（図には、単に、電極５ａ，
５ｂが見られるだけである）、電極の対５ａ，５
ｂ及び５ｃ，５ｄの端部には、それぞれ、感温素
子６ａ及び６ｂが溶着されている（図には、単
に、感温素子６ａが見られるだけである）。また、
この電極ホルダ４には、数個のガス導口７も、ケ
ーシング１の中心軸に対して対称的にあけられて
いる。

更に、ケーシング１の内部には、ホルダ４に対
向して間隔を置かれてノズル８が中継端子板３の
近くに配置されているが、これには、中心部にケ
ーシング１の中心軸と同軸にノズル孔９があけら
れている他、その周囲に数個の補助口１０が、同
一円周上に等間隔にあけられている。

また、ケーシング１の内部には、ノズル８と、
中継端子板３との間には、それらのほぼ中間にダ
ストプレート１１が設けられている。

ところで、電わい振動ポンプ３は、その振動子
３ａのポンプホルダ２に対向する面と、ポンプホ
ルダ２の面との間にポンプ室１２を形成してお
り、電わい振動ポンプ３が電力の供給を受け、そ
の振動板３ａが振動する時は、ポンプ室１２の内
部においてガスが圧縮され、圧縮ガスは、振動板
３９にあけられた吐出口１３を経てポンプ室１２
から吐出され、電極ホルダ４にあけられたガス導
口７からケーシング１に軸方向に貫通して設けら
れた流路１４を経てノズル８と、ダストプレート
１１との間の空間内に導かれ、そこから、ノズル
８のノズル孔９と、補助口１０とを経て、ケーシ
ング１の中心部に形成された中空円筒部１５の内
部を電極５ａ〜５ｄに向かつて噴出されるように
なつている。また、この圧縮ガスは、このように
して、電極５ａ〜５ｄに溶着された感温素子６ａ
及び６ｂを均等に冷却した後、それらを保持して
いる電極ホルダ４にあけられた数個の流出口１６
から振動板３ａに向かつて排出されるようになつ
ている。この排出ガスは、再び電わい振動ポンプ
３の作用によつて流路１４を経てノズル８にもど
るように、ケーシング１の内部を常時環流してい
る。

また、ケーシング１には、中継端子板３の外部
においてICユニツト２０が取付けられており、
これには、一方では、外部から電力を受け、ま
た、外部へ感温素子６ａ，６ｂの出力信号を取り
出すためのターミナル２１が設けられており、他
方では、ICユニツト２０は、それからケーシン
グ１の方向に突出したリードピン２２を介して、
中継端子板３０からケーシング１の外部へ導き出
された中継端子２３に接続される。

また、中継端子２３は、中継端子板３０のケー
シング１の側において、電わい振動ポンプ３の作
動に必要とする電力及び感温素子６ａ，６ｂを加
熱するための電力を、ケーシング１の内部に軸方
向に通された数本の電線２４を介してICユニツ
ト２０からリードピン２２を経て適宜に供給され
るようになつており、あるいは、感温素子６ａ，
６ｂの出力信号をICユニツト２０に取出すよう
にしてある。

更に、この装置においては、ケーシング１の外
周面にはヒータ線２５が全面的に巻回されてお
り、このヒータ線２５を含めてケーシング１は、
全外周面を中空円筒状の断熱カバー２６によつて
被覆されており、ICユニツト２０のターミナル
２１だけが外部に露出するようになつている。な
お、２７は、ケーシング１の外周面に設置された
温度センサを示すものである。

次ぎに、このような構成を有している従来公知
のガスレートセンサの作用を説明する。

まず、ポンプホルダ２に装着された電わい振動
ポンプ３にICユニツト２０から電気エネルギー
を供給すると、ポンプ３の振動板３ａは振動し、
ポンプ室１２内のガスを圧縮し、これを吐出口１
３及び導口７を経て流路１４内をダストプレート
１１に向かつて流すが、このガス流は、ノズル８
に達し、そのノズル孔９及び補助口１０を経て電
極ホルダ４に向かい、流出口１６を通るように流
れる。このガスの流れの中には、感温素子６ａ及
び６ｂが、電極５ａ，５ｂの対及び５ｃ，５ｄの
対の端部にそれぞれ溶接されているので、ガス流
は感温素子６ａ及び６ｂを均等に冷却しながら通
過する。この場合、外部から角速度運動がケーシ
ング１の加わると、中空円筒部１５の中の内部流
路内においてガス流が偏向することになる。従つ
て、感温素子６ａ及び６ｂは、不均等に冷却さ
れ、その差が電圧として出力される。しかしなが
ら、この出力は微少電圧であるので、これをIC
ユニツト２０により増幅し、ターミナル２１から
角速度信号として出力させる。

このように、このガスレートセンサは、感温素
子６ａ，６ｂの冷却差によつて作動するものであ
るので、必然的に温度に対して敏感である。従つ
て、ガスレートセンサは、外部から加わると予想
される最高温度よりも高い一定温度に制御するこ
とにより、外部温度の変動による影響から保護さ
れることができる。

そこで、この従来公知のガスレートセンサにお
いては、この温度制御装置として、前述のよう
に、ケーシング１の外周面にヒータ線２５を巻回
し、これを断熱カバー２６によつて保温するよう
にしている。なお、この場合、加熱温度の設定
は、ケーシング１の表面に温度を検出するための
温度センサ２７を別に設け、ケーシング１の温度
をこの温度センサ２７によつて検出し、その検出
値を基準にして一定条件で温度制御を行つてい
る。

しかしながら、先にも述べたように、ガスレー
トセンサは外気温度の変化によつて受ける影響を
無視することができないので、レートセンサとし
ての使用環境範囲が限定されるなどの問題があ
り、従つて、従来は記のような温度制御装置が主
に用いられていたが、従来の装置においては、断
定温度に到達させ、この温度に安定させるために
は、比較的に長い時間が掛かり、また、多くの電
力を必要とするという問題点を有していた。

すなわち、従来、ケーシング１の表面にヒータ
線２５を巻回し、これを断熱カバー２６によつて
保温することによつて行われていたガスレートセ
ンサの温度制御の方式によつては、最も温度によ
る影響を受ける感温素子６ａ，６ｂを設定温度に
上昇させるためには、まず、ケーシング１をその
外周面をヒータ線２５によつて加熱し、その熱を
ケーシング１の壁を貫いて熱伝導によつてケーシ
ング１の内周面に伝導させてこれを加熱し、この
熱によつて封入ガスを加熱し、続いて、感温素子
６ａ，６ｂが加熱ガスによつて加熱されることに
よつて一定の設定温度に達するようになつている
ので、安定した制御までに長時間を必要とし、こ
の設定温度に安定させるまでの間は、ガスレート
センサは、性能的に不安定な状態におかれていた
という欠点があつた。

発明の概要 本発明は、従来公知のものにおける上記のよう
な問題点に鑑がみ、低電力で、しかも、設定温度
に到達するためのウオーミングアツプ時間が極め
て短い温度制御型式のガスレートセンサを提供す
ることを、その目的とするものである。

本発明は、この目的を達成するために、ケーシ
ング内部に密封されたガスに直接接触するように
ヒータを組込み、これにより高い熱効率を得るこ
とが可能であるようにしたことを特徴とするもの
であり、この結果、本発明によると、少ない消費
電力で、しかも、短時間内に感温素子を設定温度
に安定させることができるという優れた効果を発
揮させるものである。

すなわち、本発明は、このように、感温素子を
取り巻く封入ガスを、直接ヒータにより加熱する
ようにしたことにより、感温素子も、ほとんど同
時に封入ガスに追従して加熱されるので、感温素
子は短時間内に設定温度の条件に達することがで
き、従つて、ガスレートセンサに供給する電源が
オンとなつてから後、短時間内に規定された機能
及び性能を発揮させることができるだけではな
く、前述した手段によつて熱エネルギーを効率的
に活用するので、消費電力の減少も可能となると
いう効果も得られるものである。

実施例の説明 以下、本発明をその１実施例に示す添付図面の
第２〜４図に基づいて説明する。なお、これらの
図においては、第１図に示した従来構造のガスレ
ートセンサと同一又は対応する部材には、同一の
参照数字を付し、その説明は重複を避けるため
に、ここでは省略している。

第２〜４図に示すように、本発明においては、
従来行われてきたケーシング１の外周表面をヒー
タ線２５により加熱温度を制御するだけではな
く、これに追加して、ケーシング１の内部に、第
４図に示すような熱交換部としてのヒータプレー
ト３０を、第２図に示すように、例えば、ノズル
８の前部に設置されているダストプレート１１の
内表面に配置するものである。

本発明は、このような構成を有しており、流路
１４を経てノズル孔９に到るガス流路を経てノズ
ル８から噴出されるガス流は、加熱されているヒ
ータプレート３０に直接的に接触するようになる
ので、ガスは短時間内に設定温度に加熱されるこ
とが可能となる。

このように、ケーシング１内に密封されたガス
は、直接ヒータプレート３０により加熱され、し
かも、ガスはケーシング１内を還流しているの
で、その加熱温度分布は均一化され、短時間内に
設定温度に達することができ、これにより、外部
温度の変化により性能への影響を受ける源である
感温素子６ａ，６ｂは、安定した温度条件が与え
られることとなり、これによつて、より正確な角
速度出力信号が得られることとなる。

発明の効果 本発明は、以上に説明したような構成及び作用
を有しているので、ガスレートセンサの構造上最
も温度の影響を受けやすい感温素子を包囲するガ
スを、ヒータプレートにより直接的に加熱するこ
とができ、これによつて、ガスは極めて短時間内
に設定温度に到達することが可能となり、従つ
て、感温素子は安定した温度環境におかれること
となり、その結果、ガスレートセンサの角速度検
出精度の向上を図ることができる。

更に、本発明によるヒータプレートによる温度
制御に加え、従来方式のヒータ線による温度制御
を併用し、ヒータプレートによるガスの制御温度
^T _Gに対し、ヒータ線によるケーシング制御温度^T _Cを
やや低い値に設定することにより、ガスが外部温
度の変化による影響を直接的に受けないようにす
ることができ、これにより、より正確にガスの温
度を制御することが可能となる。

このように、本発明によるガスレートセンサ
は、従来の場合のように、十分な準備時間をおい
てガスレートセンサを用いて角速度の検出を行う
と異なり、必要な供給電源のオンから準備に費す
時間が少ない場合や、安定制御温度に到達するま
でに待機する時間が問題となる用途において、特
に、大きな効果が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のガスレートセンサの１例を示
す縦断面図、第２図は、本発明によるガスレート
センサの１実施例を示す縦断面図、第３図は、第
２図の−線による横断面図、第４図は、同じ
く第２図の−線による横断面図である。 １……ケーシング；２……ポンプホルダ；３…
…電わい振動ポンプ；３ａ……振動子；４……電
極ホルダ；５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ……電極；６
ａ，６ｂ……感温素子；８……ノズル；１１……
ダストプレート；９……ノズル孔；１０……補助
口；１５……中空円筒部；２５……ヒータ線；２
６……断熱カバー；３０……ヒータプレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒形をなすケーシング１内に設けられたガス
   ポンプ３からのガス流を、前記ガスポンプ３に対
   向して配設されたノズル８を介して少なくとも一
   対の感温素子６ａ，６ｂに供給し、前記ガス流を
   熱交換部３０によつて加熱した状態で、角速度入
   力時の前記ガス流の偏向を前記各感温素子の抵抗
   変化により検出するようにしたガスレートセンサ
   において、 前記熱交換部３０は、前記ケーシング１内に形
   成された前記ガス流のガス流路に配設され、前記
   ガスの加熱を得るようにしたことを特徴とするガ
   スレートセンサ。 ２ 前記熱交換部３０は、前記ノズル８に対向配
   設されたダストプレート１１の内表面に設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のガスレートセンサ。