JPS5833532Y2 - 慣性センサ−の温度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、船舶、航空機等の姿勢角、方位角、位置等を
検出するために用いられる、慣性センサーとしての高精
度ジャイロスコープ、及び加速度計等の精密温度制御装
置に関するものである。

通常、慣性センサーに使用されるジャイロ、加速度計は
広範囲な環境温度条件下で高精度を要求されているため
、環境温度の影響を受けないよう使用条件温度より高い
温度で機器全体を温度制御し一定温度に保持されている
。

これらの高精度ジャイロの構造は一般に一軸自由度の積
分レートジャイロであり、円筒形のケースにジャイロモ
ータを密封したフロートを設け、同じく円筒形の外筐ケ
ースの中に液体を充填し、この液で上記フロートを支持
し、フロートラ回動的に支持している軸受の摩擦トルク
の軽減、及び液体の粘性抵抗を利用してフロートのダン
ピング作用を行っている。

従ってジャイロの性能を向上させるために、フロートの
浮力変化を極小にすると同時に、粘性抵抗値を一定に保
つ必要上、高精度ジャイロはある一定温度で最もドリフ
トが小さくなるよう設計製造されている。

従来のジャイロ等の温度制御装置は、発熱体（ヒータ）
を耐熱性の絶縁体でサンドイッチ状にはさみフィルム状
にした帯ヒータをケースに巻きつげて用いたり、ヒータ
線を絶縁物で被覆し、外筐ケースの外側にコイル状に巻
きつげたりしたもの等で特殊ヒータのため高価であり、
絶縁物の経年劣化があり、更に温度制御を行うケースに
発熱体が全体的に密着せず、所々に空勿層を生じ、熱伝
導性が劣化したり、温度ムラ（不均一）等もできる欠点
を有する。

一方温度制御を行うための温度検出器についても従来は
サーミスタや熱電対等の比較的小形の検出器を利用して
いるため、極部的な温度検出となり、平均温度を計測し
に＜＜、正確な温度検出ができない等、高精度ジャイロ
用温度制御装置として欠点があった。

本考案は上記にかんがみ、ジャイロ外筐に少なくとも三
条のラセン状の溝を設け、外筐全体に絶縁処理を施すこ
とと共に、二条の溝にヒータ線を直接巻き、且つ他の一
条の溝には白金線等の測温抵抗線よシ成る、温度検出線
を巻くことにより、上述の高精度ジャイロ又は加速度計
等に不可欠である温度制御装置を高精度かつ安価に提供
することを目的とする。

以下、図面により本考案の実施例について説明すると、
第１図は本考案の装置が適用される、代表的な一軸自由
度ジャイロの一例を示す。

ジャイロロータ１はロータ軸２に支持され高速に回転す
るものであり、フロート３の中に取付けられている。

フロート３には出力軸４，４′があり、外筐５に対して
、フロート３を中心軸Ａ−Ａまわりに回動的に支持して
いる。

外筐５内には支持液６が充填されており、それによる浮
力でフロート３０重量を支持し、軸受（軸４，４′の軸
受で図示していない）荷重の軽減及び耐振動、耐衝撃性
能の向上を図ると同時に支持液６の粘性抵抗を利用して
フロート３を軸４゜４′の１わりにダンピング効果を持
たせている。

なお、通常上記出力軸４，４′にはフロート３０角度検
出装置やトルク発生装置及び、ジャイロモータ１等に電
源を供給する電路等が取付られているが、本考案とは直
接関係ないため図示及び説明を省略する。

外筐５の外側にはヒータ７が装着されており、さらにヒ
ータ７と外筐５の間には温度検出器８が装着され、ジャ
イロスコープを一定温度に保つよう制御している。

本考案の具体例について、第２図に示す温度制御装置に
ついて説明する。

図において、外筐５の外側には三条のうセン溝９が設け
られている。

第１のうセン溝９−１は一回転すると９−１′の所まで
進み、同じく第２のラセン溝９−２’の所１で進む、第
３のラセン溝９−３も同様に９−３′に進む。

このようにラセン溝は他の溝と交叉することなく互に独
立している。

上記三条ラセン溝を設けた外筐５を例えば熱伝導性の良
好なアルミニューム合金等で製作し、表面に硬質アルマ
イト等の処理を施し、電気的絶縁を行えば、これらのラ
セン溝に直接、絶縁し被覆のない裸のヒータ線１０，１
０’や、温度検出線１１等をコイル状に巻きつけること
ができる。

外筐５の上端外周部には端子１２，１２’、１３がほぼ
１２０度間隔で設置されている。

端子１２にはヒータ線１０の一端を固定し、ヒータ線を
第１のうセン溝９−１に沿ってコイル状に巻き込んでゆ
き、ラセンの下部最終端１で巻き終ったらヒータ線をＵ
ターンさせ、第２のラセン溝９−２に沿って逆に巻き戻
してきて、端子１２′にヒータ線１０′の最終端を固定
する。

また、温度検出線１１は例えば白金等の測温抵抗線を用
い、ヒータ線１０−１０’ と同様に端子１３に検出線
１１の一端を固定し第３のうセン溝９−３に沿って巻き
込んでゆき、下部端子１３′で最終端を固定する。

従って本考案の上記実施例によれば、上述の如く、熱伝
導性の良好な外筐のラセン溝に沿って、直接裸のヒータ
線と温度検出線を隣接して装着することができ極めて構
造が簡単で且つ高精度の温度制御装置を提供することが
できるものである。

第３図は、本考案の三条ラセン溝方式の温度制御装置の
もう一つの目的を説明するためのものであり、第２図の
ヒータ線１０及び温度検出線１１のみを示した動作説明
図である。

ヒータ用端子１２、及び１２′に電源を接続すると、電
流は上部の矢印の方向にヒータ線１０に流れ、下部のＵ
ターン点１４で上記とは逆の矢印の方向にヒータ線１０
′を通って端子１２′に戻ってくる回路を形成している
。

一般にコイル状の巻線に電流を流すと磁界を発生するこ
とは周知であるが、本考案のコイル構造によれば、第１
のヒータ巻き線１０と復りのヒータ巻き線１０′とで互
に発生する磁界を打ち消し合うように巻かれている。

従って、前述のように外筐５内に取付けられているフロ
ート３にはヒータによる磁界の影響を全く受けることな
く安定したジャイロの性能を得ることができる。

一方、温度検出線１１は図示の如く端子１３より巻き始
め、ヒータと隣接して巻かれ端子１３′で巻き終る。

従って、ヒータに対して感熱応答時間も極めて早いと同
時に熱伝導性の良好な金属で製作されている外筐５に直
接接触しているため温度検出感度も良く、又、全体的に
検出線が巻かれているため、外筐全体の平均的温度を検
出できる等、高感度で精密な温度制御装置を得ることが
出来る。

以上のように本考案によれば、慣性センサに用いられる
、ジャイロ、加速度計等の精密温度制御装置については
、外筐の外周に絶縁処理を施した少なくとも三条のラセ
ン溝を設け、その二条の溝（第１及び第２）にヒータ線
を直接巻き込み、また第３の溝に温度検出線を巻く構造
のため、長寿命且つ廉価であると同時に被覆の劣化の必
要がないので同一直径のヒータ線に対して、大きな制御
電流を流すことができるという効果がある。

さらに本考案においてはヒータ線を直接巻くことにより
、熱の伝導性が良好になり、オた外周の広い範囲にわた
って温度検出線が配置されているため、正確な温度検出
ができるという効果がある。

また本考案においては、コイル状のヒータ線に電流を流
したときに、磁界が発生しないようにヒータ線が往復二
重巻きとなっており、ジャイロ等に磁界の影響を及ぼす
おそれがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の装置が適用される代表的な一軸自由度
ジャイロの概略構成の斜視図、第２図は本考案の温度制
御装置の一部切断斜視図、第３図はそのヒータ線及び温
度検出線の回路図である。 ５・・・・・・外筐、９−１・・・・・・第１の溝、９
−２・・・・・・第２の溝、９−３・・・・・・第３の
溝、１０，１０’・・・・・・ヒータ線、１１・・・・
・・温度検出線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ジャイロ、加速度計等の慣性センサにおいて、外筐の外
   周部に電気的絶縁のための皮膜を施した少なくとも三条
   のラセン状の溝を設け、上記、三条のうセン溝のうち、
   第３の溝には温度検出線を巻装すると共に、第１及び第
   ２の溝にはヒータ線をそれぞれ直接巻装し、上記二本の
   ヒータ線の終端を実質的に短絡して、単一のヒータ線と
   なし、第１の溝に巻装したヒータ線部が作る磁界と第２
   の溝に巻装したヒータ線部が作る磁界が互に打ち消すご
   とく横取したことを特徴とする慣性センサの温度制御装
   置。