JPH01207618A - ガスレートセンサ - 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、ガスレートセンサに関し、特に、ガス流の変
化を光学的に検出して角速度を検出するための新規な改
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４図から第６図に示される特
願昭６１年２２４８６８号明廁書（本出願人による）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すゲージン
グであり、このゲージング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、ケージング
１内が外部がら３１！断されている。

前記ポンプホルダ２には、電工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。

又、このケージング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が配でされ、
この電極ホルダ５ｔま第５図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ｔｒｉ　６　ａ〜６
ｄが、中心軸に対して対称的に配置されている。これら
の電％　４　ａ〜６ｄのうち、電Ｆｆ！６　ａと６ｂ間
及び６ｃと６ｃ間には、ホラ■・ワイヤ７ａ及び７　ｂ
が溶着によって接続されている。

さらに、前記ケージング１内における前記中継端子板３
の近（５５ＬＬ置には、ノズル孔８及び補助口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
ガスはガス吐出口５ｅを経て、ガス案内路１３からノズ
ル孔８を経てガス流路１ａから各ガス案内孔５ａ〜５ｂ
に送られる。

前記ゲージング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、外部ヘホット
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３め中継端子１５に接続されている。

又、前記中継端子板３には、リードビン１６が設けられ
、このリードビン１６は外部ケージング１７に設けられ
た外部端子１８に接続されている。

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、ガス案内路１３
に流れ、ノズル孔８と補助口９とを経て中空円筒部１ｂ
内のガス流路１ａ内を、各電極６０〜６ｄに向って噴出
される。

前述のガス流路１ａを流れる圧縮ガスは、各型％　６　
ａ〜６ｄに溶接された一対のホットワイヤ７ａ及び７ｂ
を均等に冷却した後、各ガス案内孔５ａ〜５ｄを経て振
動板４＆に向って排出され、この排出ガスは再び電工振
動ポンプ４　（気体ポンプ）の作用によって、ガス案内
路１３を経てノズル板１０に戻り、ケージング１内を矢
印の方向に従って循環している。

前述の成層で、ケージング１に角速度が印加されない場
６には、各ポットワイヤ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りには、ガス流が
ケージング内において偏位し、各ホットワイヤ７ａ及び
７ｂの間において冷却の不拘−状懲が生じ、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、ケージング１に
加わる角速度を検出することができる。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 ｒ；ｔ、　宋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、次のような種々の問題点を有していた
。

（１）、　　各ホットワイヤ７ａ及び７ｂは、第６図に
示されるように、ブリッジ回路にて構成され、常時ｆｆ
ｉ流が流れて加熱されている。

このため、電源投入特等において、各ホラ１〜ワイヤ７
ａ及び７ｂの加熱状況が変化すると、ブリッジ回路を構
成する各ホットワイヤ７ａ及び７１）の抵抗が、ガス流
の偏向がない場６でも変化し、ガスレートセンサの検出
誤差が生じていた。

（２）、　　これらの各ホットワイヤ７ａ及び７ｂは、
加熱により膨張してたわみが発生し、ガス流の振動ある
いはガスレートセンサのケースに加わる振動によって振
動を起こし、この振動がガスレートセンサのノイズ等の
原因となっていた。

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、ガス流の変化を光学的に検出して角速
度を検出するようにしたガスレートセンサを提供するこ
とを目的とする。

ｄ９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は、ケージング内に設け
られた気体ポンプと、前記気体ポンプによって送られた
ガスを案内するため力ノズルを有するノズル板と、前記
ガスが流れるガス流路中に光を通過させるための二対の
発光体及び受光体とを備え、前記各受光体の出力偏差を
利用して角速度を検出するようにした構成である。

ｅ、ｆ？用 本発明によるガスレートセンサにおいては、角速度の検
出手段として、ガス流路に配設された発光体からの光を
受光体で受光するようにした構成であるため、従来の加
熱したホットワイヤを用いた構成と異なり、誤差及びノ
イズの発生がなく、極めて安定した検出動作を得ること
ができる。

「、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。′尚、従来例と同−
又は同等部分には、同一符号を付して説明する。

第１（２Ｉから第３回道は、本発明によるガスレートセ
ンサを示すためのものである。

口において、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ジング
であり、このケージング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、ゲージング１
内が外部から遮断されている。

前記ポンプホルダ２には、′：ｒ、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。

又、このケージング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には複数個のガス案内孔５ａ、５ｃが
形成されている。

さらに、前記ケージング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及び補助口９を有するノズ
ル板１０が設けられ、こグ）中継端子板３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′：ｒ１．工振動ポンプ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、この電歪確動ポンプ４によって送り
出されたガスは、ガス吐出口５ｅを経て、ガス案内路１
３からノズル孔８を経てガス流路１ａから各ガス案内孔
５ａ、５ｃに送られる。

前記ノズル板１０を支持する中空円筒部１ｂの内壁１１
）Ａにおける前記ガス案内孔５ａ、５ｃの近傍位置には
、第２図にて示されるように、第１発光体７ａと第１受
光体７ｂ及び第２発光体７Ｃと第２受光体７ｄとからな
る二対構成の光学式センサ２０が設けられており、前記
ガス流路１ａを流れるガス流を介して、前記各発光体７
ａ及び７Ｃの光が前記各受光体７ｂ及び７ｄに対して入
光するように構成されている。

又、前述のガス流は、ガス濃度により各受光体７ｂ及び
７ｄに対する光の透過能に影響を及ぼすような色素粒子
が混合されていると共に、前記各発光体７ａ及び７ｃか
らの光が互いに逆方向から出光するように構成されてい
る。

さらに、第３図に示す構成は、前記光学式センサ２０の
池の実施例を示すもので、１個の発光体７ｃからの光に
対し、互いに直交する成層で一対の受光体７ｆと７ｇが
配設されており、ガス流の中に各受光体７「と７ｇに対
する光の散乱に形テを及ぼすような粒子な含ませておき
、各受光体７「と７ｇによって発光体７ｅからの散乱光
３受光するように構成されている。

前記ケージング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、外部から電力と受け。

各端子１５及びリード線１９を介して前記各発光体７ａ
、７ｃ及び７ｅに発光用の電源を供給ずろと共に、前記
各受光体７１１，７ｃ、７ｆ及び７ｇからの出力信号（
電圧値）は、リード線１９及び端子１５を介して前記信
号処理回路部】４に供給されている。

又、前記中継端子板３には、リードビン１６が設けられ
、このリードビン１６によって外部ｙ−ジング１７に設
けられた外部端子１８に前記端子１５が接続されている
。

本発明による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、そめ動ｆｔＥについて説明する。

まず、電工振動ポンプ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、この圧縮ガスは振動板４ａの吐出口４ｂ及びＴ、
Ｉｉホルダ５の吐出口５ｅを介して、ガス案内路１３に
流れ、ノズル孔８と補助口９とを経て中空円筒部ｌｂ内
のガス流路１ｍ内で、前記光学式センサ２０を通過して
各ガス案内孔５ｎ、５ｃを介して戻されている。

前述の状悪で、ケージング１に角速度が印加されない場
合には、ガス流に変化が発生しないため、各受光体７ｂ
、７ｃには、均等な元旦が入光し、各受光体７ｂ、７ｃ
からは等しい出力電圧が得られ、角速度の印加がないこ
とが検出される。

又、前記ゲージング１の軸に直交する軸まわりに、矢印
にて示されるような角速度が加わると、ガス流は、第１
発光体７ａと第１受光体７ｂ側、又は、第２発光体７ｃ
と第２受光体７ｄ側の何れかに１ａ向する。

このガス流が偏向した側の何れかの受光素子７ｂ又は７
ｄの出力電圧が低下し、他方の受光素子の出力電圧が増
大するため、この状態における各出力電圧の偏差を取出
して角速度を検出する。

又、前述の動作説明は、第２図に示すガス流の濃度差を
利用した場きについて述べたが、第３図に示す散乱光を
利用して角速度を検出する場合、角速度がケージング１
に加わった場合には、ガス流に偏りが生じるため、発光
体７ｅがらの光のガス流内の粒子に対する散乱状態が変
化し、各受光体７ｒ及び７ｇに対する受光量に差が生じ
、散乱率の変化による出力電圧の差として検出すること
ができる。

ｇ１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。

（１）、ガス流の変化を光学式センサによって検出して
いるため、ガス流の変化が発生しない限り、及び、電源
が安定している限りは、出力電圧に変化がなく、誤動作
のない安定した角速度検出を達成することができる。

（２）、　　従来のように、ガス流路内に加熱手段が内
蔵されていないため、熱による膨張に基づくたわみ、ガ
ス流の振動又はゲージングへの外部衝撃による振動に伴
うノイズの発生がなく、誤検出による誤動作を防止する
ことができる。

（３）　　検出手段が光学式センサに基づいているため
、ＩＫ来のホットワイヤ式のように、ケージングなプリ
ヒートして立上り特性分よくする必要もなく、電源通電
時から安定した検出をすることができると共に、消費電
力を大巾に低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３回道は、本発明によるガスレートセンサ
を示すためのもので、第１図は側断面図、第２図は第１
図の要部を示す拡大断面図、第３図は第２図の他の実施
例を示す拡大断面図、第４図から第６図は従来構成を示
すもので、第４図は側断面図、第５図は第４図の要部の
拡大正面図、第６図は回路図である。 １はケージング、１ａはガス流路、４は気体ポンプ、７
ｇ、７ｃ、７ｅは発光体、７ｂ、７ｄ、７（７ｇは受光
体、８はノズル、１ｏはノズル板であるや 特３γ出願人　　５窄川精機株式会社 ）′ＴＴ、− 第１図 （１）はケージング （ｌａ）　Ｌまガズ涜路 （４）は気体ポンプ （７ａ　、７ｃ、７ｅ）Ｌ！！”１ｆＳ（７ｂ、７ｄ、
７ｆ、７ｇ）Ｌま受認 （８）はノズル （１０）はノズル板 第２図　　　　　第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ケージング（１）内に設けられた気体ポンプ（
   ４）と、前記気体ポンプ（４）によって送られたガスを
   案内するためのノズル（８）を有するノズル板（１０）
   と、前記ガスが流れるガス流路（１ａ）中に光を通過さ
   せるための発光体（７ａ、７ｃ、７ｅ）及び受光体（７
   ｂ、７ｄ、７ｆ、７ｇ）とを備え、前記各受光体（７ｂ
   、７ｄ）の出力偏差を利用して角速度を検出するように
   したことを特徴とするガスレートセンサ。
2. （２）、前記ガス中には、ガス濃度に変化を与えるため
   の色素粒子又は光の散乱に変化を与えるための粒子を含
   むようにしたことを特徴とする請求項第１項記載のガス
   レートセンサ。