JPH01207619A - 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 本考案は、ガスレートセンサに関し、特に、超音波発振
器と超音波受信器をセンサとして用い、ガス流の変化に
応じた超音波の伝播速度を計測することによって、角速
度を検出するように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、特願昭６１−２２４８６８号明
ｍ書に開示された第３図から第５図に示される構成を開
示することができる。

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。

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は第４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ｆｉ
ｌｉ！６　ａ〜６ｄのうち、電極６ａと６ｂ間及び６ｃ
と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１
１が設けられている。

前記電工振動ポンプ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を経てガス案内路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、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１
４を経た後のホットワイヤ７ａ及び７ｂの出力信号を外
部に出力させる作用を有している。

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、その動作について現明する。

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計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のガス流路ｌｂ内を、各
′ｒＬ極６ａ〜６ｄに向って噴出する。

前述の圧縮ガスは、各電極６ａ〜６ｄに溶接されたホッ
トワイヤ７ａ及び７ｂ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、ガス案内路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、外部がち角速度が加えられた場合には、ガス流が
ケーシ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。

Ｃ０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５図に示さ
れるように、ブリッジ回路にて構成され、常時電流が流
れて加熱されている。このため、電源投入時等において
、各ホットワイヤ７ａ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７ｂ
の抵抗が、ガス流の偏向がない場きでも変化し、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ナのノイズ等の
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、超音波発振器と超音波受信器をセンサ
として用い、ガス流の変化に応じた超音波の伝播速度を
計測することによって、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。

ｄ１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、ケーシング内に設け
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の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超音波を通過させるための超
音波発振器及び超音波受信器とを備え、前記ガス流路に
おけるガス流の変化によって角速度を検出するようにし
た構成である。

ｅ、　　作　　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超音波発振器から
の超音波を超音波受信器で受信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。

ｒ、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図から第３国道は、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。

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。

前記ポンプホルダ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。

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には複数個のガス案内孔５ａ、５ｅが
形成されている。

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、５
ｅに送られる。

前記ノズル板１０を支持する中間円筒部１ｂの内ｆｆ１
ｂＡ　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超音波発振器７ａ
と第１超音波受信器７ｂ及び第２超音波発振器７ｃと第
２超音波受信器７ｄとからなる二対構成の超音波式セン
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、前記各超音波発振器７ａ及び７ｃの超音
波が前記各超音波受信ｉｉｌニアｂ及び７ｄに対して入
力するように構成されている。

又、前述のガス流のガス濃度により各超音波受信器７ｂ
及び７ｄに対する超音波の伝播速度を互いに対向する方
向からみるために、各超音波発振器７ａ及び７ｃからの
超音波が互いに逆方向から発射されるように構成されて
いる。

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、各端子１５及びリ
ード線１９を介して前記各超音波発振器７ａと７ｃに発
振用の電源を供給すると共に、前記各超音波受信器７ｂ
と７ｄがらの検出信号は、リード［１９及び端子１５を
介して前記信号処理回路部１４に供給されている。

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によって外部ゲーシンク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内で、５ａ、５ｃを介して戻されている。

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、ガス流に変化が発生しないため、各超音波受信
Ｈ７ｂ、７ｃには、均等な超音波が入力され、各超音波
受信器７ｂ、７ｃからは等しいレベルの出力信号が得ら
れ、角速度の印加がないことが検出される。

又、前記ケーシング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
超音波発振器７ａと第１超音波受信器７ｂ側、又は、第
２超音波発振器７Ｃと第２超音波受信器７ｄ側の何れか
に偏向する。従って、ガス流の偏光が発生すると、ガス
の密度変化が生じ、超音波の伝搬速度が変化し、この超
音波の伝搬速度はガスの密度の平方根に比例する。

このガス流が偏向した側の何れかの超音波受信器７ｂ又
は７ｄの検出出力信号が低下し、他方の超音波受信器の
出力信号が増大することによって超音波の伝搬速度の遅
れを検出し、角速度を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）、　　ガス流の変化を超音波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、出力信号に変化がなく、
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
の振動又はケーシ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）、検出手段が超音波式センサに基づいているため
、従来のホットワイヤ式のように、ケーシングをプリヒ
ートして立上り特性を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図及び第２図は、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図から第５図は従来構成
を示すもので、第３図は側断面図、第４国は第３図の要
部の拡大正面図、第５図は回路図である。 １はケーシング、１ａはガス流路、４は気体ポンプ、７
ａ、７ｅは超音波発振器、７ｂ、　７ｄは超音波受信器
、８はノズル、１０はノズル板である。 特許出願人　多京川精機株式会社 第１図 （１）はケーシング （１０）はがス滋賂 （４）［ま気体ポツプ （ＩＱ）　　ｌまノズ゛ル土ヌ、 鳴２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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）中に超音波を通過させ
   るための超音波発振器（７ａ、７ｃ）及び超音波受信器
   （７ｂ、７ｄ）とを備え、前記ガス流路（１ａ）におけ
   るガス流の変化によっ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。