JPS644623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガス流の偏向によつて物体の角速度
を検出するガスレートセンサに関するものであ
り、特に、検出精度を向上すべく熱的に安定を図
つたガスレートセンサに関するものである。

（従来の技術とその問題点） 一般にガスレートセンサと呼称されている角速
度センサは船舶、自動車等の針路調整、姿勢制御
等において用いられるもので、ジヤイロコンパス
よりも振動に強く、高感度で且つ優れた応答性を
もつて船舶や自動車等の角速度の検出を行なうこ
とが可能である。

一般のガスレートセンサは、ケーシングと、該
ケーシング内に取付けられて内部にノズルとガス
フローセンサを構成する感温素子とを対向させて
配設したセンサ本体と、該ケーシング開口部を密
閉すると共に該センサ本体との間に画成されるポ
ンプ室の壁部の一部を成す蓋体により構成されて
いる。かかるガスレートセンサは、ノズルを介し
て感温素子に向けてポンプ室からのガス流を噴出
させておき、ガスレートセンサが取付けられた物
体の角速度運動の影響によつてガス流が偏向した
ときに生じるガスフローセンサの出力値の変化に
基いて該物体の角速度の値を検出するものであ
る。

ケーシング内に取付けられたセンサ本体は円筒
状スリーブと、該スリーブの一端に固着された直
径方向中心にノズル孔を有するノズルピースと、
該スリーブの他端に固着されスリーブの直径方向
中心に対して対称に配置された一対の感温素子か
ら成るガスフローセンサを保持するホルダとによ
り構成されている。ノズル孔を通して感温素子方
向に噴射されるガス流は角速度センサに対して加
わる外部角速度運動により偏向され、その結果２
つの感温素子が感知するガス流の放熱量に差異を
生じ、両素子の出力に角速度に対応する差異を生
ぜしめて角速度の検出を行うようにされている。

この種のガスレートセンサは上述したように一
対の感温素子が受けるガスの放熱量の徴少な差に
よつてガスレートセンサに加わる角速度の値を検
出するようにしたものであり外気温の変化が外乱
要因として角速度検出に大きく影響し、検出精度
が低下することがある。

また、感温素子の材料としてヒートワイヤ等を
使用したものは両感温素子間の出力差が徴少であ
るために高利得の増幅器の使用が不可欠であり、
かかる増幅器はケーシング内に配置されている。
この種の増幅器は一般に温度存在性が高く、この
ため増幅器も温度の変化の影響を受けないように
する手段が強く望まれている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる従来技術の問題点を解決すべ
くなされたものであり、ケーシング内に収納され
たフローセンサに向けてガス流を噴出させ、該ガ
ス流に対して角速度が作用したときに生ずる該ガ
ス流の偏向に基づく前記フローセンサの出力差か
ら前記角速度を検出するガスレートセンサにおい
て、前記ケーシングの外周に且つ両端附近で密
に、中央附近で粗にヒータ線を巻装し、前記フロ
ーセンサの出力を増幅する増幅器とともに前記ケ
ーシングを密閉されたハウジング内に配置したこ
とを特徴とし、フローセンサに向けて噴射される
ガス流の放熱量が外気温度により不均衡が生じた
り、増幅器の利得特性に変動が生じるのを是正
し、もつて角速度の検出精度の向上を図るように
したガスレートセンサを提供することを目的とす
るものである。

（作用） ヒータ線はケーシングの中央では粗に、両端近
傍では密に巻装されているからいわゆる端部効果
を排除することができ、ケーシング内は外気温に
影響されることなく常時一様な一定温度を保つこ
とができ、勿論、温度依存性の高いフローセンサ
は外乱としての外気温に対する何等の影響を与え
られることなく、また、フローセンサの出力を高
利得で増幅する増幅器も密閉されたハウジング内
に収納されるので、これまた外気温に対する影響
を与えられることはない。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基いて詳述
する。

第１図において、ケーシング１は単一部材から
成り、中空円筒状の胴部２を有し、この胴部２の
一端は端壁３によつて閉塞されており、他端は開
放されて開口４となつており、この開口４の周縁
には半径外方向環状フランジ５が形成されてい
る。

胴部２は第２図に示す横断面形状から明らかな
ように円周上を等分した複数箇所例えば３箇所が
中心軸０に向つて突設し、且つ軸方向に延びる凸
条部２１，２１，２１となつており、センサ本体
７をケーシング１内に装着した際、これらの隣り
合つた凸条部２１，２１とセンサ本体７の筒体部
１０の対向外周面との間に軸方向の流路６が形成
されるようになつている。

ケーシング１内に収納されたセンサ本体７はホ
ルダ部８、筒体部１０及び両部分間に介在された
首部９とから成り、これらは一体に構成されてい
る。ホルダ部８にはシユラウド板１１が嵌着され
内部にポンプ室１２が形成され、このポンプ室１
２内にはオリフイス孔１３ａが形成されポンプ作
用を行うピエゾプレート１３が装着されている。
ピエゾプレート１３は電流の供給を受けて付勢さ
れ振動するようになつている。筒体部１０の先端
にはノズルピース１５が一体に設けられ、このノ
ズルピース１５の直径方向中心には軸方向にノズ
ル孔１５ａが穿設されている。このノズルピース
１５とケーシング１の端壁３との間には前記流路
６と連通して流路１６が形成されている。センサ
本体７の筒体部１０内には内側流路としての空洞
１７が軸方向に形成され、この空洞１７の首部９
側端にはフローセンサ１８を構成する一対の感温
素子１８ａ，１８ｂがノズル孔１５ａに対し直径
方向に対称にホルダ１９を介して取付けられてい
る。首部９内には排気室としての空間２０が形成
され、ホルダ１９内の図示しない通孔を通して空
洞１７と連通している。ケーシング１のフランジ
５に接して取付られたプレート２２には増幅器２
３が取付けられており、感温素子１８ａ，１８ｂ
と接続されている。

かかる構成において、ピエゾプレート１３が付
勢されて振動するとポンプ室１２のピエゾプレー
ト１３の左側部分内のガスが圧縮されてピエゾプ
レート１３のオリフイス１３ａ及びホルダ部８に
形成された吐出口１４を通して流路６内を軸方向
に流れて流路１６に至る。流路１６内のガスはノ
ズル孔１５ａより内側流路１７内に感温素子１８
ａ，１８ｂに向つて噴出させる。次いで、ホルダ
１９内の通孔及び排気室２０を経てポンプ室１２
のピエゾプレート１３の右側部分に至り振動中の
ピエゾプレート１３の右方向への変位によりオリ
フイス１３ａを通つてポンプ室１２のピエゾプレ
ート１３の左側部分に戻される。ここで、ガスレ
ートセンサに対して外部から角速度が加わると、
内側流路１７内でガス流が偏向されて２つの感温
素子１８ａ，１８ｂ間の出力に微少な差異が発生
し、この出力偏差が増幅器２３により増幅されて
外部に取り出される。

しかして本発明によれば第１，２図に示すよう
にケーシング１の外周には当該ケーシング１の略
全長に亘つてシーズヒータ線２４が螺旋状に巻装
されており、且つこのヒータ線２４はケーシング
１の両端側が密に、中央部が粗となるように巻装
されている。このヒータ線２４は第３図に示すよ
うにスイツチング回路２５を介して電源２６に接
続され、通電したときにケーシング１を加熱する
ようになつている。

ところで、ケーシング１に全長に亘り等ピツチ
でヒータ線２４を巻装すると、端部の放熱量が大
きいためにどうしても端部附近の温度が中央部の
温度よりも低くなり、ケーシング１内の温度を均
一にすることが困難である。

そこで、本発明においては前述したようにケー
シング１の両端において密に、中央部において粗
にヒータ線２４を巻装することにより、中央部と
両端附近の温度差を無くし、ケーシング１内の温
度分布を当該ケーシング１内全域に亘りほぼ均一
にすることができる。尚、ヒータ線２４を巻装す
る場合の粗密の程度すなわち、ピツチはケーシン
グ１の長さ、直径等の形状、或は使用するヒータ
線の発熱量等に応じて適宜の値に選定すればよ
い。ケーシング１内の温度はヒータ線２４に供給
する電流量を変えることにより所望の値に変える
ことができる。勿論、第１図に示すように例えば
ケーシング１の内壁所定位置に温度センサ２７を
取付けると共に第３図のスイツチング回路２５に
接続し、この温度センサ２７による検出温度に応
じてスイツチング回路２５をオン、オフさせてケ
ーシング１内の温度を所望の温度に制御するよう
にしてもよい。

また、本発明によれば、ケーシング１を円筒状
の支持体２８内に同心状に収納し、フランジ５に
より当該支持体２８に支持するようにし、更に、
この支持体２８を断熱部材で密閉形成したハウジ
ング２９内に収納している。そして、この支持体
２８の外周には全長に亘りシーズヒータ線３０が
螺旋状に巻装されている。この支持体２８はヒー
タ線３０を介してハウジング２９内に同心状に支
持されている。このヒータ線３０も前記ヒータ線
２４と同様に中央附近が粗に、両端側が密に巻装
されている。勿論、このヒータ線３０の巻装ピツ
チも支持体２８の形状等に応じて適宜の値に選定
されている。このようにして支持体２８内の温度
分布を全長に亘りほぼ均一にする。このヒータ線
３０についても例えば第１図に示すように支持体
２８の内壁所定位置に取付けた温度センサ３１を
第３図に示すようにスイツチング回路３２に接続
し、この温度センサ３１の検出値に応じてオン、
オフ制御してハウジング２９内の温度を所定温度
に保持することが望ましい。

しかして、シーズヒータ線２４の加熱作用によ
るケーシング１内の温度T_Cと、シーズヒータ線
３０の加熱作用によるハウジング２９内の温度
T_Hとは夫々任意の設定値に選定することができ
る。この場合、好ましくはこれらの温度T_C、T_H
をT_C＞T_Hの関係となるように設定することによ
り、ハウジング２９の外部の温度変化に対してケ
ーシング１内の温度変化を著しく減少させること
ができる。しかも、各ヒータ線２４，３０は夫々
ケーシング１、支持体２８上に略全長に亘り巻装
されているために、各温度T_C、T_Hの安定度は非
常に高い。

尚、温度センサとしてサーモスタツト或はその
類似のものを使用することにより、温度センサと
スイツチング回路とを一体に構成することができ
構成を更に簡略化することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ケーシング内に
収納されたフローセンサに向けてガス流を噴出さ
せ、該ガス流に対して角速度が作用したときに生
ずる該ガス流の偏向に基づく前記フローセンサの
出力差から前記角速度を検出するガスレートセン
サにおいて、前記ケーシングの外周に且つ両端附
近で密に、中央附近で粗にヒータ線を巻装し、前
記フローセンサの出力を増幅する増幅器とともに
前記ケーシングを密閉されたハウジング内に配置
する構成としたので、ケーシング内は粗、密に巻
装されたヒータ線により一定温度に保たれ、ハウ
ジングは密閉状態であることから、温度依存性の
極めて高いセンサ本体のフローセンサやその出力
を増幅する増幅器を常時安定に保持することがで
き、ひいてはガスレートセンサの検出精度を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスレートセンサの一実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図に示すケー
シングの要部説明断面図、第３図は第１図に示す
ガスレートセンサのヒータ線の温度制御回路の一
実施例を示すブロツク図である。 １……ケーシング、７……センサ本体、１８…
…フローセンサ、２３……増幅器、２４……シー
ズヒータ線、２９……ハウジング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング内に収納されたフローセンサに向
   けてガス流を噴出させ、該ガス流に対して角速度
   が作用したときに生ずる該ガス流の偏向に基づく
   前記フローセンサの出力差から前記角速度を検出
   するガスレートセンサにおいて、前記ケーシング
   の外周に且つ両端附近で密に、中央附近で粗にヒ
   ータ線を巻装し、前記フローセンサの出力を増幅
   する増幅器とともに前記ケーシングを密閉された
   ハウジング内に配置したことを特徴とするガスレ
   ートセンサ。 ２ 前記ハウジングは、断熱部材で形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のガスレートセン
   サ。 ３ 前記ハウジングは、その内壁に両端附近で密
   に、かつ、中央附近で粗にヒータ線が巻装されて
   いる特許請求の範囲第１項または第２項記載のガ
   スレートセンサ。