JPH086257Y2 - ジャイロコンパス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、船舶等に用いられる水銀を用いた転輪球方
式のジャイロコンパスに係り、特に転輪球の指北精度に
悪影響を与える要因を取除くように改善を図ったジャイ
ロコンパスに関するものである。

〈従来の技術〉 この種の従来のジャイロコンパスとしては特開昭61−
254818号や実開昭60−70015号等が公知である。以下図
面を用いて従来の技術を説明する。

第３図は従来の公知のジャイロコンパスの構成図、第
４図は第３図の一部拡大図である。

第３図及び第４図において、１は底部に底部電極1aが
配置され側面に帯状電極1bが設けられたコンテナ,2はコ
ンテナ底部電極1aに対応する底部位置に底部電極2aを有
し側面にコンテナの帯状電極1bに対面する位置に帯状電
極2bを具備する転輪球,3は転輪球２を浮遊支持している
導電性支持液、４は水銀であり導電性支持液３の温度変
化で生じる密度変動による浮力変化で転輪球２が上下移
動するのを防止するためと転輪球内部への給電の１経路
とするためにコンテナ１の底部に入れられている。4aは
導電性支持液３と水銀４とが接する水銀導電性支持液接
触部である。

このとき、コンテナ１から転輪球内には帯状電極1bか
ら導電性支持液３を通して帯状電極2bに，又底部電極1a
から水銀４を通して底部電極2aに給電が行なわれる。と
ころがこのままでは底部電極1aと帯状電極1bは導電性支
持液３でつながっているためにリーク電流が流れて電極
反応が発生して活性酸素が生じ、水銀４の酸化が起こて
酸化水銀の粒が発生し、転輪球２の動きが阻害され、指
北精度に悪影響を及ぼす。そこでこの現象を防止するた
めに、水銀４に接して水銀導電性支持液接触部4aの直径
より大きく構成された導電部５が設けられる。

ところでこのような構成においては、第４図に示すよ
うに、一度導電部５に入ったリーク電流（矢印αで示
す）は、導電部５→導電性支持液３→水銀導電性支持液
接触部4a→水銀４中へと流れることになるから、導電部
５の近傍に導電性支持液３があるためにリーク電流の導
電性支持液３を経由する現象は避けられず、リーク電流
の影響による水銀４の酸化防止は不十分となる、という
問題点がある。

そこで本願出願人は、この様な従来の技術における問
題点を解決するために特願昭63−209650号［ジャイロコ
ンパス］（以下「先行技術」という）を提案した。

第５図は先行技術のジャイロコンパスの構成図であ
る。尚、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の詳細図におけるＡ部
を取出して拡大した図である。ここで第５図の第３図乃
至第４図と重複する部分についてはその説明を省略す
る。尚、この場合にはセンターピン８がある場合の３相
給電方式のジャイロコンパスの構成図を示すが実質的に
は変るものではない。

第５図（Ａ），（Ｂ）において、８はコンテナＩ相電
極となるセンターピンであり、このセンターピン８で支
持液と水銀とで浮遊支持された転輪球２がコンテナ中央
に支持される。50は導電部である。この導電部50は、コ
ンテナ１の表面の、底部電極1aと水銀４の近傍の帯状電
極1bとの間で、且つ、水銀導電性支持液接触部4a即ち水
銀面と常に非接触状態を維持するような上方位置、例え
ば帯状電極1bと水銀４との距離のおおよそ1/5〜1/2程度
上方位置に、水銀の水平面に対し平行で環状構造に、コ
ンテナ１とは後述する絶縁部６で電気的に絶縁された状
態で設けられる。このとき、転輪球内には図示しない３
相誘導電動機であるジャイロスコープが内蔵されてい
て、これを回転するために３相交流が給電されることと
なるがこの給電は、電源ＥのＩ相給電部と前記コンテナ
Ｉ相電極であるセンターピン８との間がリード線７で結
ばれてＩ相が給電され，電源ＥのIII相給電部とコンテ
ナIII相給電部となるIII相電極（帯状電極）1bとの間が
リード線７で結ばれてIII相が給電され，電源ＥのII相
給電部とコンテナII相給電部となるII相電極（底部電
極）1aとの間がリード線７で結ばれて更にこのII相電極
1aにはリード線７によりリードピン50bとの間が結ばれ
ることにより導電部50にもII相電源が給電される。

これからも分るように、支持液が導電性であるために
生じるII相〜III相間のリーク電流が支持液，水銀の接
触部位に流れるのを防止し、水銀の変性を防止すること
を狙いとして、II相電極1aとIII相電極1bとの間にII相
と同電位になるように導電部50が設けられている。この
導電部50は、導電性支持液３に面しない側には金属板50
aが電気的に導通になるように例えば導電性接着剤を使
用して貼り付けられ、この金属板50a及び導電部50とコ
ンテナ１との間は前記絶縁部６で電気的に絶縁され、金
属板50aにリードピン50bが１箇所電気的に導通になるよ
うに例えば半田付けする等して取り付けられる。そして
前記したようにリードピン50bとII相電極1aとがリード
線７で電気的に結合される（リード線により導電部50か
らコンテナ１と絶縁状態を保ったままにコンテナ外部に
引出されてII相電極1aに接続される）。この導電部50
は、III相電極1bと同様の材料、例えば導電性樹脂或は
グラファイトゴム等で構成する事ができる。この時、II
相電極1bとIII相電極1aとは導電性支持液３と水銀４と
で結ばれているため、導電部50と水銀４との間のリーク
電流の経路は、導電性支持液３とリード線７との２つ、
即ち、導電性支持液３を経由する場合と、リード線７を
経由する場合とが形成されることとなる。このとき前者
（導電性支持液３を経由する場合）と後者（リード線７
を経由する場合）では、後者のリード線７を経由する場
合の方が抵抗が小さいため、リーク電流の大部分はこの
リード線７を経由して流れる。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところがこのように構成されているジャイロコンパス
にあっては、以下のような問題点がある。

この様な構成ではリーク電流の大部分は導電部50を通
して流れる事になるが、回路抵抗に比例した分のリーク
電流は以前として支持液，水銀の接触部を流れる。従っ
て、導電部が無い場合に比べて問題となる水銀の変性の
発生に至る時間は長くなるが、完全に防止することはで
きない。このときに水銀の変性が転輪球２に有害な理由
はつぎのとおりである。

水銀の変性としては、水銀の酸化，アマルガムの発生
等があるが、これ等によって水銀の表面張力が増大す
る。一方、コンテナ１は転輪球２の上下軸周りの旋回運
動を追従していて、コンテナ１と転輪球２との間に相対
運動が起こらないようにしているが、実際には追従系に
不感帯があるため相対運動が発生する。この相対運動に
水銀の表面張力が作用し、転輪球２にトルクが加わり、
これにより、転輪球２にプリセッションが起こり、従っ
て、ジャイロコンパスの指北精度が悪くなる。

実際上、水銀の変性で重要なのは、水銀の酸化で、II
相〜III相間のリーク電流が水銀の酸化の原因となる。

尚、支持液，水銀間で支持液→水銀の向きに電流が流
れると、還元反応が起き、逆の向きに電流が流れると酸
化反応が起きる。

本考案はこの従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であって、簡単な構造で、転輪球を温度変動に関係なく
浮遊指示するために使用する水銀の変性を防止し、転輪
球支持系の摩擦増大を防ぐことで転輪球の自由な動きを
阻害しないようにし、これによりジャイロコンパスの精
度を維持向上することを実現することができるジャイロ
コンパスを提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上述の転輪球の指北精度を向上させるようにするとい
う目的を達成するための本考案のジャイロコンパスは、
水銀に接するII相電極及び導電性支持液に接するIII相
電極が設けられたコンテナ、該コンテナ内部に前記水銀
と前記導電性支持液に浮遊支持される転輪球、及び前記
II相電極及び前記III相電極間で且つ前記水銀と非接触
状態を維持する水銀面上方位置に水銀の水平面に対し平
行で環状構造に前記コンテナと電気的に絶縁された状態
で設けられる導電部を具備するジャイロコンパスにおい
て、前記導電部から前記コンテナと絶縁状態を保って前
記コンテナ外部に引出されたリード線と他方が前記II相
電極に接続するリード線との間に導電部側がプラス電極
側になるように直流電源を挿入配置したことを特徴とす
るものである。

〈作用〉 水銀を介してコンテナ側の底部電極即ちII相電極から
の転輪球の底部電極に給電するII相給電経路と、支持液
を介してコンテナ側の帯状電極即ちIII相電極から転輪
球の帯状電極へ給電するIII相給電経路とを形成したと
きに、II相電極とIII相電極の間のコンテナ表面に導電
部を設けて、この導電部と前記II相電極との間に導電部
側がプラス電極側になるようにして直流電源を挿入配置
する。

〈実施例〉 以下、本考案の具体的一実施例を図面を用いて説明す
る。尚、以下の図面において第３図乃至第５図と重複す
る部分は同一番号を付してその説明は省略する。

第１図は本考案のジャイロコンパスの構成図である。

第１図において、９は直流電源である。この直流電源
９は、形成されるII相給電経路（水銀４を介してコンテ
ナ側の底部電極であるII相電極から転輪球の底部電極に
給電する経路）とIII相給電経路（支持液を介してコン
テナ側の帯状電極であるIII相電極から転輪球の帯状電
極2bへ給電する経路）におけるII相電極1a/III相電極1b
間コンテナ表面に設けられる導電部50と、II相電極1aと
の間に設けられて、この時に、導電部側がプラス電極側
になるように挿入・接続される。この直流電流の構成
は、例えば第１図にあっては、電池9a,抵抗9b及び電池9
a内を逆電流が流れるのを防止するために設けられたダ
イオード9cで構成される。

このときの動作は以下のようになる。

水銀４と支持液３との接触部位には、電池9a→抵抗9b
→ダイオード9c→導電部50→支持液３→水銀４→II相電
極1a→電池9a→…と循環電流（直流電流）が流れる。水
銀４と支持液３との接触部位の直流電流の向きは、支持
液３→水銀４であり、電極部50での反応は還元反応であ
る。

ジャイロスコープ用の３相交流が給電されている場合
についても、導電部50の電位はII相電極の電位よりも常
に高い状態に保たれているため、支持液３→水銀４の向
きに電流が流れる。抵抗9bは前記循環電流の電流量を調
節すると共に水銀４と導電部50が水銀４が振揺するなど
して接触した時に回路抵抗が急減するのを防止する。

この様な構成として実験した結果、01.mA程度の電流
量で十分効果のあることが確かめられた。従って、容量
2000mAhのリチウム電池を２個並列に使用すれば、効果
の持続時間は40000h（＝4.6年）程度になる。

ところで本考案においては、第１図にその構成を限定
されるものではない。例えば、第１図の電池9aの部分を
ジャイロスコープ用３相交流のII相とIII相を整流して
直流電源を作り、これを置き変えても同様な動作を行な
う。具体的な回路構成を第２図の第１図のその他の実施
例であるジャイロコンパスの構成図に示す。

第２図において、90は第１図の導電部側がプラス電極
側になるように挿入・接続される直流電源であり、その
構成は一時側がII,III相電源に接続されるトランス及び
このトランスの二次側に接続される整流回路からなる直
流源90aと抵抗90bとからなる。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案
は、以下のような効果を奏する。

支持液〜水銀間を常に還元状態に保持出来るので、水
銀の酸化による転輪球支持系の摩擦増大を防止出来る。
従って、転輪球の自由な動きに対する悪影響の発生を防
止することができるので、ジャイロコンパスの精度の維
持及び向上が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のジャイロコンパスの構成図、第２図は
第１図のその他の実施例であるジャイロコンパスの構成
図、第３図は従来の公知のジャイロコンパスの構成図、
第４図は第３図の一部拡大図、第５図は先行技術のジャ
イロコンパスの構成図である。 １……コンテナ、２……転輪球、３……導電性支持液、
４……水銀、5,50……導電部、６……絶縁部、７……リ
ード線、８……センターピン、9,90……直流電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水銀に接するII相電極及び導電性支持液に
   接するIII相電極が設けられたコンテナ、該コンテナ内
   部に前記水銀と前記導電性支持液に浮遊支持される転輪
   球を具備するジャイロコンパスにおいて、前記II相電極
   及び前記III相電極間で且つ前記水銀と非接触状態を維
   持する水銀面上方位置に水銀の水平面に対し平行で環状
   構造に前記コンテナと電気的に絶縁された状態で導電部
   が設けられて、該導電部から前記コンテナと絶縁状態を
   保って前記コンテナ外部に引出されたリード線と他方が
   前記II相電極に接続するリード線との間に導電部側がプ
   ラス電極側になるように直流電源を挿入配置したことを
   特徴とするジャイロコンパス。