JPS6381269A - ガスレ−トセンサの温度制御装置 - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、ガスレートセンサの温度制御装置に関し、特
に、電源投入時のケーシング内のガス温度を基準として
温度制御することにより、立上り時間の短縮、温度制御
に要する消費電力の低減化等を得るための新規な改良に
関する。

ｂ、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、種々の構成が採用されているが、その中で代表的な
構成について述べると、第３図に示される通りである。

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が形成されている。

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が配置されて
いる。

すなわち、電極ホルダ５には、複数のガス案内孔５ａ及
び５ｂが形成され、さらに、複数の電極６ａ及び６ｂ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及び６ｂ間には、ホットワイヤ７ａ（実際には２
本）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１
１が設けられている。

前記電歪振動ポンプ４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、吐出口４
ｂ、吐出口４ｃ。

ガス案内孔５ａ及び５ｂを経てガス流路１３に送られる
。

前記ケーシング１の中継端子板３の外方位置には、工Ｃ
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、外部へホット
ワイヤ７ａ及び７ｂの出力信号を取り出すための中継端
子板６の中継端子１５に接続されている。

又、前記中継端子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。

さらに、前記ケーシング１の外周面には、ヒータ線１９
が巻回され、断熱性の前記外部ケーシング１７によって
保温されており、このケーシング１の外周面には、図示
しない温度検出素子が設けられている。

従来のガスレートセンサは以上の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（気体ポンプ）４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及び吐
出口４Ｃを介してガス流路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内を通過して各電極６ａ及び
６ｂに向って噴出される。

前述の圧縮ガスは、各電極６ａ及び６ｂに溶着されたホ
ットワイヤ７ａ（実際は複数）を均等に冷却して通過す
る。この状態で、外部から角速度運動がケーシング１に
加わると、中空円筒部１ａ内の空間部１ｂ内でガス流が
偏向することにより、ホットワイヤ７ａが不均等に冷却
され、その差が電圧として出力される。この出力電圧は
、信号処理回路部１４で増幅され、外部端子１８から角
速度信号として出力される。

前述のように、ガスレートセンサは、ホットワイヤの冷
却差で作動するものであるから、温度に対しては極めて
敏感であり、ヒータ線１９に通電がなされ、外部より加
わると予想される最高温度よりも更に高い一定温度に制
御することにより、外部温度の変動による影響を防止し
ている。

従って、前記温度検出素子により、ケーシング１内の温
度を検出し、前述の一定温度となるように、図示しない
制御回路によって制御を行っていた。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 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、次のような問題点を有していた。

（１）、温度制御を行う場合、一般に加熱により相当高
温の一定温度に上昇させなければならないため、急激な
温度変化により、各部品が熱的に平衡状態に達するため
には、相当の立上り時間を必要とし、電源投入後、安定
した角速度検出を得るまで、待期しなければならず、立
上り状態の極めて悪いガスレートセンサしか得ることが
できなかった。

（２）、又、ガスレートセンサは、外気温度変化によっ
て受ける影響が無視し得ないので、レートセンサとして
の使用環境範囲が限定されることになっていた。

（３）、従って、第２項に述べた問題点に対応するため
には、レートセンサとして使・用する温度範囲以上の高
温状態でも十分に耐えられるような部品を用いなければ
ならず、大幅なコストアップを招いた。

（４）、一定レベルに加熱するには構造面で保温につい
て工夫を要した。特に、保温が悪いとセンサ自体の温度
勾配が発生し、性能の低下を招くためである。

（５）、温度制御において、一定の高温に短時間に到達
させるためには、電源投入初期に大きな電力を必要とし
、このレートセンサを用いたシステムの電源容量もそれ
だけレートセンサの用途が消費電力面でも限定される。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされ
たもので、特に、電源投入時のケーシング内温度に維持
することにより、立上り時間の短縮、温度制御に要する
消費電力の低減化等を得ることができるガスレートセン
サの温度制御装置を得ることを目的とする。

ｄ、　問題点を解決するための手段 本発明によるガスレートセンサの温度制御装置は、ケー
シング内に設けられた気体ポンプと、前記気体ポンプに
隣接して設けられた電極ホルダと、前記電極ホルダに対
向して設けられ、ノズルを有するノズル板とを備えたガ
スレートセ・ンサにおいて、前記ケーシング内に設けら
れた温度加熱冷却素子と、前記温度加熱冷却素子及び前
記温度検出素子に接続され、前記温度加熱冷却素子を制
御するための温度制御回路部とを備え、電源投入時にお
いて前記温度検出素子によって検出された検出温度で、
前記ケーシング内が温度制御されるようにした構成であ
る。

８９作用 本発明におけるガスレートセンサの温度制御装置におい
ては、ガスレートセンサの電源を投入した時におけるケ
ーシング内の温度が、温度検出素子によって検出され、
その検出温度を基準として、温度制御回路部が温度加熱
冷却素子の作用を制御し、その検出温度になるようにケ
ーシング内が保たＩれる。

従って、ケーシング内の温度が従来のように、プリセッ
トして温度制御されるのではなく、電源投入時の温度を
基準として、その後もこの温度を保つように制御するた
め、ガスレートセンサの立上り時間を最短状態とするこ
とができ、電源投入とほぼ同時に、ガスレートセンサの
動作を立上げることができる。

そのため、立上りに要する消費電力を大幅に少なくする
ことができ、低消費電力形のガスレートセンサを得るこ
とができる。

ｆ、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温度
制御装置の好適な実施例について、詳細に説明する。

尚、第３図で示す従来例と同一部分には、同一符号を付
し、その説明は重複を避けるため省略する。

第１図において、第３図の従来例と異なる本発明による
実施例について説明すると、電歪振動ポンプ（気体ポン
プ）４に隣接するケーシング１の端部には、サーモモジ
ュールからなる温度加熱冷却素子２０が設けられ、この
温度加熱冷却素子２０には、放熱板２１が接合した状態
で設けられている。

さらに、内部が真空状態に保持された前記ケーシング１
の壁部には、その長手方向に沿って真空部１ｃが形成さ
れており、従来構成のように外部ケーシングを用いるこ
となく、断熱構造に構成されている。又、前記ダストプ
レート１１の内部側には、サーミスタからなる温度検出
素子２２が設けられ、この温度検出素子２２は、ガス〜
が流れる通路であるガス流路１３内に面して配設されて
いる。

次に、第２図に示す構成は、温度制御回路部２３を示す
ブロック図であり、ガスレートセンサ２４に設けられた
温度検出素子２２のガス温度信号ＧＳは、サンプルホー
ルド回路２５及び比較回路２６に入力され、この比較回
路２６の出力は、増幅器２７を経て、三角波発振器２８
が接続されたＰＷＭ変調回路２９に入力されている。

このＰＷＭ変調回路２９の出力信号は、スイッチング回
路３０を経て温度加熱冷却素子２０に入力されている。

本発明によるガスレートセンサの温度制御装置は、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、電源（図示せず）が投入されると、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４ｃを介してガス
流路１３に流れ、温度検出素子２２を通過し、ノズル孔
８と補助口９を経て、ケーシング１内の中空円筒部１ａ
内の空間部１ｂを通過して各電極６ａ及び６ｂに向って
噴出する。従って、ガスの循環供給が開始される。

一方、前記電源の投入と同時に、温度検出素子２２は、
ケーシング１内のガス温度を検出し、この検出されたガ
ス温度信号ＧＳが、サンプルホールド回路２５に入力さ
れ、この検出温度が基準として記憶される。

その後、自己発熱及び周囲環境温度の時間経過と共に発
生する温度変化は、比較回路２６で差電圧として検出さ
れ、増幅回路２７、ＰＷＭ変調回路２９及びスイッチン
グ回路３０を経て、サーモモジュールからなる温度加熱
冷却素子２０に入力され、前述の基・準温度よりもガス
温度が高くなれば、冷却作用をなし、逆に、基準温度よ
りもガス温度が低くなれば、加熱作用をなし、常に、前
述の基準温度になるように制御される。

前述のようにして、ケーシング１内が基準温度に保たれ
、定温状態のガスが流過する状態において、外部から角
速度運動がケーシング１に加わると、空間部１ｂ内のガ
ス流が偏向することにより、ホットワイヤ７ａが不均等
に冷却され、その差が電圧として出力される。この出力
電圧は、信号処理回路部１４で増幅され、外部端子１８
から角速度信号として出力される。

従って、ケーシング１内に封止されたガスの温度を電源
投入時に検出して、この検出温度でガス温度を制御する
ため、ホットワイヤ７ａは、ガス中で温度的に極めて安
定した条件下に置かれることになり、極めて安定した対
温度特性が得られる。

尚、温度加熱冷却素子としては、サーモモジュールを用
いたが、他の好適な素子を用いた場合も同等の作用効果
が得られることは、述べるまでもないことである。

ｇ１発明の効果 本発明によるガスレートセンサの温度制御装置は、以上
のように構成されているため、次のような種々の効果を
得ることができる。

（１）、ガスレートセンサの電源オン時におけるガス温
度を基準として、その後のガス温度を制御するため、ガ
スレートセンサの出力信号の安定性を得るためのウオー
ミングアツプに要する時間が大幅に短縮化され、電源投
入直後から、正常な動作を得ることができる。

（２）、従って、立上り時間の短縮化により、温度制御
に要する消費電力を大幅に低減することが可能となり、
低消費電力形のガスレートセンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明によるガスレートセンサの
温度制御装置を示すためのもので、第１図は全体構成を
示す断面図、第２図は温度制御回路部を示すブロック図
、第３図は従来のガスレートセンサを示す断面図である
。 １はケーシング、１ｃは真空層、４は電歪振動ポンプ（
気体ポンプ）、５は電極ホルダ、８はノズル、　１０は
ノズル板、　１３はガス流路、２０は温度加熱冷却素子
、２２は温度検出素子、２３は温度制御回路部である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ケーシング（１）内に設けられた気体ポンプ（
   ４）と、前記気体ポンプ（４）に隣接して設けられた電
   極ホルダ（５）と、前記電極ホルダ（５）に対向して設
   けられ、ノズル（８）を有するノズル板（１０）とを備
   えたガスレートセンサにおいて、前記ケーシング（１）
   内に設けられた温度加熱冷却素子（２０）と、前記ケー
   シング（１）内に設けられた温度検出素子（２２）と、
   前記温度加熱冷却素子（２０）及び前記温度検出素子（
   ２２）に接続され、前記温度加熱冷却素子（２０）を制
   御するための温度制御回路部（２３）とを備え、電源投
   入時において前記温度検出素子（２２）によって検出さ
   れた検出温度で、前記ケーシング（１）内のガスが温度
   制御されるようにしたことを特徴とするガスレートセン
   サの温度制御装置。
2. （２）、前記温度加熱冷却素子（２０）は、前記ケーシ
   ング（１）の端部に設けられたサーモモジュールからな
   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
   ートセンサの温度制御装置。
3. （３）、前記温度検出素子（２２）は、前記ケーシング
   （１）内のガス流路（１３）に面して設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   ガスレートセンサの温度制御装置。
4. （４）、前記ケーシング（１）は、真空層（１ｃ）を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   の何れかに記載のガスレートセンサの温度制御装置。