JPH05297008A - ガス式角速度検出器 - Google Patents
ガス式角速度検出器Info
- Publication number
- JPH05297008A JPH05297008A JP14473192A JP14473192A JPH05297008A JP H05297008 A JPH05297008 A JP H05297008A JP 14473192 A JP14473192 A JP 14473192A JP 14473192 A JP14473192 A JP 14473192A JP H05297008 A JPH05297008 A JP H05297008A
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- JP
- Japan
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- gas
- angular velocity
- flow
- flow path
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- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノズルからガス通路内に設けられた感熱抵抗
素子に向けて噴出されたガス流に対して角速度が作用し
たときのガス流の偏向状態をその感熱抵抗素子によって
検出するようにしたガス式角速度検出器において、角速
度の検出を精度良く行わせることができるように、ガス
流の恒温化を迅速な立上りをもって応答性良く、外部温
度の変化の影響を受けることなく行わせることを目的と
する。 【構成】 ノズルの上流側に、流路壁をヒータによって
加熱して、その加熱温度が一定となるように制御された
ガス恒温化流路を設けるようにする。
素子に向けて噴出されたガス流に対して角速度が作用し
たときのガス流の偏向状態をその感熱抵抗素子によって
検出するようにしたガス式角速度検出器において、角速
度の検出を精度良く行わせることができるように、ガス
流の恒温化を迅速な立上りをもって応答性良く、外部温
度の変化の影響を受けることなく行わせることを目的と
する。 【構成】 ノズルの上流側に、流路壁をヒータによって
加熱して、その加熱温度が一定となるように制御された
ガス恒温化流路を設けるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検出器本体に角速度が
作用したときに生ずるガス流の偏向状態を電気的に検出
するガス式角速度検出器に関する。
作用したときに生ずるガス流の偏向状態を電気的に検出
するガス式角速度検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガス式角速度検出器は、ノズル
からガス通路内に設けられた感熱抵抗素子からなるヒー
トワイヤ対に向けてガスを噴出しておき、外部からその
検出器本体に角速度運動が加わってガス通路内を流れる
ガス流が偏向したときにヒートワイヤ対に生じた各感熱
出力の差に応じた検出信号をとり出して、そのとき検出
器本体に作用している角速度の向きおよび大きさを検出
するようにしている（特公昭６４−４６２３号公報参
照）。
からガス通路内に設けられた感熱抵抗素子からなるヒー
トワイヤ対に向けてガスを噴出しておき、外部からその
検出器本体に角速度運動が加わってガス通路内を流れる
ガス流が偏向したときにヒートワイヤ対に生じた各感熱
出力の差に応じた検出信号をとり出して、そのとき検出
器本体に作用している角速度の向きおよび大きさを検出
するようにしている（特公昭６４−４６２３号公報参
照）。
【０００３】しかして、この種のガス式角速度検出器に
あっては、それがガス流の偏向による感熱抵抗素子から
なるヒートワイヤ対における放熱量の変化の微差を感知
して角速度を検出すろようにしているので、ガス流の温
度変化が検出精度に大きく影響し、そのため従来では、
検出器本体を恒温槽内に入れて、その恒温槽の内部が常
に一定温度に保持されるようにヒータにより加熱制御し
て、外部温度の変化の影響を受けることがないようにし
ている。
あっては、それがガス流の偏向による感熱抵抗素子から
なるヒートワイヤ対における放熱量の変化の微差を感知
して角速度を検出すろようにしているので、ガス流の温
度変化が検出精度に大きく影響し、そのため従来では、
検出器本体を恒温槽内に入れて、その恒温槽の内部が常
に一定温度に保持されるようにヒータにより加熱制御し
て、外部温度の変化の影響を受けることがないようにし
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、検出器本体が収納されている恒温槽内を一律に加
熱する必要があるために、比較的大がかりで、かつ出力
の大きな加熱手段を必要とし、また、始動に際して、恒
温槽内の温度が一定に立ち上がるまでに比較的長い時間
を要して、その間、精度の良い角速度検出を行わせるこ
とができないとともに、温度制御の応答性が多少悪くて
外気温の変化による恒温槽内の温度変動の影響を避けら
れないことである。
点は、検出器本体が収納されている恒温槽内を一律に加
熱する必要があるために、比較的大がかりで、かつ出力
の大きな加熱手段を必要とし、また、始動に際して、恒
温槽内の温度が一定に立ち上がるまでに比較的長い時間
を要して、その間、精度の良い角速度検出を行わせるこ
とができないとともに、温度制御の応答性が多少悪くて
外気温の変化による恒温槽内の温度変動の影響を避けら
れないことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、検出器本体を
恒温槽内に設置しなくとも、ノズルからガス通路内に噴
出されるガス流が一定温度に保持されてさえいれば感熱
抵抗素子によってガス流の偏向状態を精度良く検出でき
ることに着目し、ノズルの上流側に、流路壁をヒータに
よって加熱して、その加熱温度が一定になるように制御
されたガス恒温化流路を設けるようにしている。
恒温槽内に設置しなくとも、ノズルからガス通路内に噴
出されるガス流が一定温度に保持されてさえいれば感熱
抵抗素子によってガス流の偏向状態を精度良く検出でき
ることに着目し、ノズルの上流側に、流路壁をヒータに
よって加熱して、その加熱温度が一定になるように制御
されたガス恒温化流路を設けるようにしている。
【０００６】
【実施例】本発明によるガス式角速度検出器にあって
は、図１に示すように、ヒートワイヤ対が設置されたガ
ス通路１内にガスを噴出するノズル２の上流側に、ポン
プ３から吐出されるガスを恒温化するためのガス恒温化
流路４を直結し、その流路壁をヒータ５によって加熱し
て、温度センサ６によりその流路壁の実際の温度を検出
しながら、コントローラ７によりその検出温度が常に一
定となるようにヒータ５の駆動制御を行わせるようにし
ている。
は、図１に示すように、ヒートワイヤ対が設置されたガ
ス通路１内にガスを噴出するノズル２の上流側に、ポン
プ３から吐出されるガスを恒温化するためのガス恒温化
流路４を直結し、その流路壁をヒータ５によって加熱し
て、温度センサ６によりその流路壁の実際の温度を検出
しながら、コントローラ７によりその検出温度が常に一
定となるようにヒータ５の駆動制御を行わせるようにし
ている。
【０００７】しかして、このように構成されたもので
は、ガス恒温化流路４における流路に適切な長さを設定
することにより、ポンプ３から吐出されるガスがそのガ
ス恒温化流路４を通過する際に加熱されて、その通過完
了時におけるガスの温度がほぼ流路壁の温度と等しくな
って、常に一定の温度に保持されたガスがノズル２から
ガス通路１内に噴出されることになる。
は、ガス恒温化流路４における流路に適切な長さを設定
することにより、ポンプ３から吐出されるガスがそのガ
ス恒温化流路４を通過する際に加熱されて、その通過完
了時におけるガスの温度がほぼ流路壁の温度と等しくな
って、常に一定の温度に保持されたガスがノズル２から
ガス通路１内に噴出されることになる。
【０００８】そのガス恒温化流路４における流路の形状
としては、図２に示すように、直線状のものでもよい
が、その場合には流路を通過するガスの温度を一定にす
るために必要な流路長をもたせたガス恒温化流路４の全
長が長いものになってしまう。
としては、図２に示すように、直線状のものでもよい
が、その場合には流路を通過するガスの温度を一定にす
るために必要な流路長をもたせたガス恒温化流路４の全
長が長いものになってしまう。
【０００９】そのため、図３に示すように、ガス恒温化
流路４として、複数（ここでは２つ）の分岐流路４１，
４２を形成して流路壁による通過ガスの加熱効率を良く
するようにして、ガス恒温化流路４における流路が形成
されている部分の全長を短くすることができるようにす
る。
流路４として、複数（ここでは２つ）の分岐流路４１，
４２を形成して流路壁による通過ガスの加熱効率を良く
するようにして、ガス恒温化流路４における流路が形成
されている部分の全長を短くすることができるようにす
る。
【００１０】したがって、ガス恒温化流路４の全長が短
くなる分、その取付け時においてレイアウト上有利とな
る。
くなる分、その取付け時においてレイアウト上有利とな
る。
【００１１】また、図４に示すように、ガス恒温化流路
４として、蛇行流路を形成するようにして、ガス恒温化
流路４における流路が形成されている部分の全長を短く
することができるようにする。
４として、蛇行流路を形成するようにして、ガス恒温化
流路４における流路が形成されている部分の全長を短く
することができるようにする。
【００１２】この場合、特に、流路の屈曲部分で生ずる
乱流のためにガスに対する加熱効率が良くなり、その分
流路長を短くすることができるようになる。
乱流のためにガスに対する加熱効率が良くなり、その分
流路長を短くすることができるようになる。
【００１３】さらに、図５に示すように、通過ガスの加
熱効率を良くするべく、ガス恒温化流路４内に複数のフ
ィン８を突出形成させるようにして、ガス恒温化流路４
の全長を短くすることができるようにする。
熱効率を良くするべく、ガス恒温化流路４内に複数のフ
ィン８を突出形成させるようにして、ガス恒温化流路４
の全長を短くすることができるようにする。
【００１４】いま、図６に示す蛇行流路のガス恒温化流
路４の壁温を８３℃に加熱したうえで、約２５℃の窒素
ガスをその流路に流したときの流路位置Ｆ１〜Ｆ５にお
けるガス温度を実測した結果を図７に示している。この
ガス恒温化流路４におけるガスの入口ＩＮおよび出口Ｏ
ＵＴはともに上面に設けられている。
路４の壁温を８３℃に加熱したうえで、約２５℃の窒素
ガスをその流路に流したときの流路位置Ｆ１〜Ｆ５にお
けるガス温度を実測した結果を図７に示している。この
ガス恒温化流路４におけるガスの入口ＩＮおよび出口Ｏ
ＵＴはともに上面に設けられている。
【００１５】図中、Ａはガス流量が５０ＳＣＣＭのとき
の特性を、Ｂはガス流量が１００ＳＣＣＭのときの特性
を、Ｃはガス流量が２００ＳＣＣＭのときの特性をそれ
ぞれ示しており、何れの場合にも出口ＯＵＴ近くの流路
位置Ｆ５ではガス温度が壁温とほぼ等しくなっている。
の特性を、Ｂはガス流量が１００ＳＣＣＭのときの特性
を、Ｃはガス流量が２００ＳＣＣＭのときの特性をそれ
ぞれ示しており、何れの場合にも出口ＯＵＴ近くの流路
位置Ｆ５ではガス温度が壁温とほぼ等しくなっている。
【００１６】なお、図３に示すように、分岐流路をｎ本
形成してガスを各分岐流路に分流させる場合、各分岐流
路の長さは約１／ｎでよく、各分岐流路当りのガス流量
が１／ｎになるため、流路全体におけるガスの流れに対
する抵抗が約１／ｎ２程度に非常に小さくなり、その分
ポンプ３によってガス恒温化流路４に送るガスの圧力を
低くすることができる。
形成してガスを各分岐流路に分流させる場合、各分岐流
路の長さは約１／ｎでよく、各分岐流路当りのガス流量
が１／ｎになるため、流路全体におけるガスの流れに対
する抵抗が約１／ｎ２程度に非常に小さくなり、その分
ポンプ３によってガス恒温化流路４に送るガスの圧力を
低くすることができる。
【００１７】図５に示すように、ガス恒温化流路４内に
複数のフィン８を突出形成させるようにしたものにあっ
ても同様のことがいえる。
複数のフィン８を突出形成させるようにしたものにあっ
ても同様のことがいえる。
【００１８】図８は、検出器本体として半導体基板を用
いたマイクロマシニング加工によって形成されたものを
用いたときのガス式角速度検出装置の一構成例を示して
いる。
いたマイクロマシニング加工によって形成されたものを
用いたときのガス式角速度検出装置の一構成例を示して
いる。
【００１９】ここでは、ノズルからガス通路内に設けら
れたヒートワイヤ対に向けて噴出されたガス流の偏向状
態を検出する検出器本体９と、半導体基板を用いたマイ
クロマシニング加工によって形成され、下面にヒータ基
板１１が取り付けられている検出器本体９のノズル部分
に直結されたガス恒温化流路１０と、そのガス恒温化流
路１０にガスを供給するマイクロポンプ１２と、角速度
検出回路およびその検出信号を増幅する増幅回路，温度
センサ（図示せず）によって検出されたガス恒温化流路
１０の壁温が一定となるようにヒータ基板１１の駆動制
御をなす回路が組み込まれたＩＣチップ１３とを、予め
配線パターンが形成されているセラミック基板１４上の
所定箇所に実装し、そのセラミック基板１４をヘリウム
や窒素などのガスが密封されたカンパッケージ１５内に
収納し、そのカンパッケージ１５内において、マイクロ
ポンプ１２の駆動によりガスをオープンループで循環さ
せながらガス恒温化流路１０を通して検出器本体９に送
って、そこで恒温化されたガス流を生じさせるように構
成している。
れたヒートワイヤ対に向けて噴出されたガス流の偏向状
態を検出する検出器本体９と、半導体基板を用いたマイ
クロマシニング加工によって形成され、下面にヒータ基
板１１が取り付けられている検出器本体９のノズル部分
に直結されたガス恒温化流路１０と、そのガス恒温化流
路１０にガスを供給するマイクロポンプ１２と、角速度
検出回路およびその検出信号を増幅する増幅回路，温度
センサ（図示せず）によって検出されたガス恒温化流路
１０の壁温が一定となるようにヒータ基板１１の駆動制
御をなす回路が組み込まれたＩＣチップ１３とを、予め
配線パターンが形成されているセラミック基板１４上の
所定箇所に実装し、そのセラミック基板１４をヘリウム
や窒素などのガスが密封されたカンパッケージ１５内に
収納し、そのカンパッケージ１５内において、マイクロ
ポンプ１２の駆動によりガスをオープンループで循環さ
せながらガス恒温化流路１０を通して検出器本体９に送
って、そこで恒温化されたガス流を生じさせるように構
成している。
【００２０】図９ないし図１１に、半導体基板を用いた
マイクロマシニング加工によって形成された検出器本体
９の一構成例を示している。
マイクロマシニング加工によって形成された検出器本体
９の一構成例を示している。
【００２１】ここでは、半導体基板にノズル１６を形成
する半孔１６１とそれにつながるガス通路１７を形成す
る半溝１７１とがエッチングによって形成された下側半
導体基板９１と上側半導体基板９２とを、それぞれの半
孔１６１および半溝１７１をつき合せるように重ねて、
両者を接着させることによってノズル１６およびガス通
路１７が成形されている。
する半孔１６１とそれにつながるガス通路１７を形成す
る半溝１７１とがエッチングによって形成された下側半
導体基板９１と上側半導体基板９２とを、それぞれの半
孔１６１および半溝１７１をつき合せるように重ねて、
両者を接着させることによってノズル１６およびガス通
路１７が成形されている。
【００２２】また、下側半導体基板９１をエッチングし
てガス通路１７にかかるブリッジ部１８が形成され、そ
のブリッジ部１８の上面に、白金などのヒートワイヤ材
料を蒸着し、それをエッチングし、トリミングすること
によって一対のヒートワイヤ１９１，１９２がパターン
形成されており、その両側には同様に電極部２０が形成
されている。
てガス通路１７にかかるブリッジ部１８が形成され、そ
のブリッジ部１８の上面に、白金などのヒートワイヤ材
料を蒸着し、それをエッチングし、トリミングすること
によって一対のヒートワイヤ１９１，１９２がパターン
形成されており、その両側には同様に電極部２０が形成
されている。
【００２３】ガス恒温化流路１０としても同様に、特に
図示しないが、流路を形成する半溝がエッチングによっ
て形成された下側半導体基板と上側半導体基板とを、そ
れぞれの半溝をつき合せるように重ねて、両者を接着す
ることによって成形されている。
図示しないが、流路を形成する半溝がエッチングによっ
て形成された下側半導体基板と上側半導体基板とを、そ
れぞれの半溝をつき合せるように重ねて、両者を接着す
ることによって成形されている。
【００２４】なお、本発明は、半導体基板を用いたマイ
クロマシニング加工によって形成されたガス式角速度検
出器に適用されるだけではなく、その他の一般的な機械
加工によって構成されたガス式角速度検出器において広
く適用されることはいうまでもない。
クロマシニング加工によって形成されたガス式角速度検
出器に適用されるだけではなく、その他の一般的な機械
加工によって構成されたガス式角速度検出器において広
く適用されることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上、本発明によるガス式角速度検出器
にあっては、従来のように検出器本体全体をヒータによ
り加熱してガス流の恒温化を図るようなことなく、ノズ
ルの上流側に設けられたガス恒温化流路のみをヒータに
よって加熱して、その流路壁の温度が一定になるように
制御することにより、その流路を通過することによって
恒温化されたガスをノズルから噴出させることができる
ようにしており、ヒータによる比較的簡単な加熱手段に
より、小さな熱容量でもってガス流の恒温化を迅速な立
上りをもってかつ応答性良く行わせることができ、角速
度の検出を迅速な立上りをもって、外気温の変化の影響
を受けることなく精度良く行わせることができるという
利点を有している。
にあっては、従来のように検出器本体全体をヒータによ
り加熱してガス流の恒温化を図るようなことなく、ノズ
ルの上流側に設けられたガス恒温化流路のみをヒータに
よって加熱して、その流路壁の温度が一定になるように
制御することにより、その流路を通過することによって
恒温化されたガスをノズルから噴出させることができる
ようにしており、ヒータによる比較的簡単な加熱手段に
より、小さな熱容量でもってガス流の恒温化を迅速な立
上りをもってかつ応答性良く行わせることができ、角速
度の検出を迅速な立上りをもって、外気温の変化の影響
を受けることなく精度良く行わせることができるという
利点を有している。
【図１】本発明によるガス式角速度検出器のブロック構
成図である。
成図である。
【図２】ガス恒温化流路の一例を示す平断面図である。
【図３】ガス恒温化流路の他の例を示す平断面図および
側断面図である。
側断面図である。
【図４】ガス恒温化流路の他の例を示す平断面図であ
る。
る。
【図５】ガス恒温化流路のさらに他の例を示す平断面図
および側断面図である。
および側断面図である。
【図６】ガス恒温化流路を示す平断面図である。
【図７】図６のガス恒温化流路にガスを流したときの各
流路位置でのガス温度の特性を示す図である。
流路位置でのガス温度の特性を示す図である。
【図８】本発明によるガス式角速度検出器の一実施例を
示す正断面図である。
示す正断面図である。
【図９】同実施例における検出器本体の斜視図である。
【図１０】その検出器本体における下側半導体基板の平
面図である。
面図である。
【図１１】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
１ ガス通路 ２ ノズル ３ ポンプ ４ ガス恒温化流路 ５ ヒータ ６ 温度センサ ７ コントローラ ８ フィン ９ 検出器本体 １０ ガス恒温化流路 １１ ヒータ基板 １２ マイクロポンプ １３ ＩＣチップ
Claims (4)
- 【請求項１】 ノズルからガス通路内に設けられた感熱
抵抗素子に向けて噴出されたガス流に対して角速度が作
用したときのガス流の偏向状態をその感熱抵抗素子によ
って検出するようにしたガス式角速度検出器において、
ノズルの上流側に、流路壁をヒータによって加熱して、
その加熱温度が一定になるように制御されたガス恒温化
流路を設けたことを特徴とするガス式角速度検出器。 - 【請求項２】 ガス恒温化流路として、複数の分岐流路
を形成したことを特徴とする前記第１項の記載によるガ
ス式角速度検出器。 - 【請求項３】 ガス恒温化流路として、蛇行流路を形成
したことを特徴とする前記第１項の記載によるガス式角
速度検出器。 - 【請求項４】 ガス恒温化流路内に、流路壁から突出形
成したフィンを配設したことを特徴とする前記第１項の
記載によるガス式角速度検出器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14473192A JPH05297008A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | ガス式角速度検出器 |
| US08/040,937 US5385046A (en) | 1992-04-10 | 1993-03-31 | Gas flow type angular velocity sensor |
| EP95120416A EP0713098B1 (en) | 1992-04-10 | 1993-04-07 | Gas flow type angular velocity sensor |
| DE69315253T DE69315253T2 (de) | 1992-04-10 | 1993-04-07 | Gasfluss-Winkelgeschwindigkeitssensor |
| EP93105795A EP0569706B1 (en) | 1992-04-10 | 1993-04-07 | Gas flow type angular velocity sensor |
| DE69324936T DE69324936T2 (de) | 1992-04-10 | 1993-04-07 | Gasfluss-Winkelgeschwindigkeitssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14473192A JPH05297008A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | ガス式角速度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297008A true JPH05297008A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=15369027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14473192A Pending JPH05297008A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-20 | ガス式角速度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297008A (ja) |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP14473192A patent/JPH05297008A/ja active Pending
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