(57)【要約】【課題】従来のガスレートジャイロは、１軸又は２軸の角速度を検出する構成であるので、３軸の角速度を検出するためには複数個必要となり、設置スペースが狭い対象には適用できないこともある。【解決手段】本発明によるガスレートジャイロは、ケーシング１の中心にリング部２を設け、このリング部２に気体ポンプ３を取り付けるとともに、前記リング部２の外周側に前記リング部２の周方向に互いに９０°ずらして第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４を配置し、前記リング部２の吸排気孔２ａから排出されノズル孔５を通して流入するガス流９の偏向を前記第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４内の空間部６に設けた検出手段８により検出し、前記ケーシング１に加わった互いに直交する３軸の角速度を検出するようにした構成である。【選択図】図１
2010038817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁（１ａ）、底部（１ｂ）、及び蓋部（１ｃ）により構成されたケーシング（１）と、
前記外周壁（１ａ）よりも小径に設けられるとともに、前記ケーシング（１）の内部で前記外周壁（１ａ）と同軸に配置された環状のリング部（２）と、
前記リング部（２）に設けられるとともに、前記リング部（２）の周方向に互いに９０°ずれて配置され、前記リング部（２）の内外を連通する複数の吸排気孔（２ａ）と、
前記ケーシング（１）内で前記リング部（２）の上部に設けられた気体ポンプ（３）と、
前記外周壁（１ａ）と前記リング部（２）との間に設けられるとともに、前記リング部（２）の周方向に関して前記吸排気孔（２ａ）と同位置に配置された複数の第１通風路（４ａ）と、
前記各第１通風路（４ａ）間に設けられるとともに、前記リング部（２）の周方向に互いに９０°ずれて配置された第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）と、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）と前記外周壁（１ａ）との間に設けられた輪状の第２通風路（４ｂ）と、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記外周壁（１ａ）側に設けられたノズル孔（５）と、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）内に設けられ、前記ノズル孔（５）により前記第２通風路（４ｂ）に連通された空間部（６）と、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記空間部（６）と前記リング部（２）との間に設けられ、前記空間部（６）と前記第１通風路（４ａ）とを連通する排気通路（７）と、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記空間部（６）に設けられた検出手段（８）と
を備え、
前記気体ポンプ（３）の動作により、前記ケーシング（１）内のガスが、前記吸排気孔（２ａ）から前記リング部（２）内に吸入されるとともに、前記吸排気孔（２ａ）から前記リング部（２）外にガス流（９）として排出され、
前記ガス流（９）が、前記第１通風路（４ａ）を通って前記外周壁（１ａ）側まで案内されるとともに、前記第２通風路（４ｂ）及び前記ノズル孔（５）を通って前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記空間部（６）内に流入され、
前記ガス流（９）の偏向を前記検出手段（８）により検出し、前記ケーシング（１）に加わった互いに直交する３軸の角速度（ωｘ，ωｙ，ωｚ）を検出するように構成されていることを特徴とするガスレートジャイロ。
【請求項２】
前記検出手段（８）は、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の少なくとも１つの空間部（６）に設けられるとともに、該第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記ノズル孔（５）と前記リング部（２）の中心（Ｏ）とを通る直線の両側に分けて配置された第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤ（ＨＸ１，ＨＸ２）と、
互いに対向する前記第１及び第３検出ブロック（ＤＢ１，ＤＢ３）の空間部（６）に分けて設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第１及び第３検出ブロック（ＤＢ１，ＤＢ３）の上下方向に関して、互いに同じ側に配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤ（ＨＹ１，ＨＹ２）と、
互いに対向する前記第２及び第４検出ブロック（ＤＢ２，ＤＢ４）の空間部（６）に分けて設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第２及び第４検出ブロック（ＤＢ２，ＤＢ４）の上下方向に関して、互いに同じ側に配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤ（ＨＺ１，ＨＺ２）とを有していることを特徴とする請求項１記載のガスレートジャイロ。
【請求項３】
前記検出手段（８）は、
前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の少なくとも１つの空間部（６）に設けられるとともに、該第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の前記ノズル孔（５）と前記リング部（２）の中心（Ｏ）とを通る直線の両側に分けて配置された第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤ（ＨＸ１，ＨＸ２）と、
前記第１検出ブロック（ＤＢ１）の空間部（６）に設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第１検出ブロック（ＤＢ１）の上下に分けて配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤ（ＨＹ１，ＨＹ２）と、
前記第１検出ブロック（ＤＢ１）に対して９０°ずれた前記第２検出ブロック（ＤＢ２）の空間部（６）に設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第２検出ブロック（ＤＢ２）の上下に分けて配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤ（ＨＺ１，ＨＺ２）とを有していることを特徴とする請求項１記載のガスレートジャイロ。
【請求項４】
前記検出手段（８）は、
前記第１検出ブロック（ＤＢ１）に対向する前記第３検出ブロック（ＤＢ３）の空間部（６）に設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第３検出ブロック（ＤＢ３）の上下に分けて配置された第３及び第４Ｙ軸ホットワイヤ（ＨＹ３，ＨＹ４）と、
前記第２検出ブロック（ＤＢ２）に対向する前記第４検出ブロック（ＤＢ４）の空間部（６）に設けられるとともに、前記リング部（２）の中心軸に沿う前記第４検出ブロック（ＤＢ４）の上下に分けて配置された第３及び第４Ｚ軸ホットワイヤ（ＨＺ３，ＨＺ４）とをさらに有していることを特徴とする請求項３記載のガスレートジャイロ。
【請求項５】
前記ノズル孔（５）は、前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の上部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のガスレートジャイロ。
【請求項６】
前記ノズル孔（５）は、前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の高さ方向の中間位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のガスレートジャイロ。
【請求項７】
前記ノズル孔（５）は、前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）の上部から下部まで前記高さ方向に沿って延在されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のガスレートジャイロ。
【請求項８】
前記ケーシング（１）には、前記第１〜第４検出ブロック（ＤＢ１〜ＤＢ４）、前記第１通風路（４ａ）、前記第２通風路（４ｂ）、及び前記排気通路（７）の上方を覆うカバー部（１５）が設けられており、
前記気体ポンプ（３）は、前記外周壁（１ａ）の内側全体を覆うように、前記リング部（２）の上部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のガスレートジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレートジャイロに関し、特に、ケーシングの中心にリング部を設け、このリング部に気体ポンプを取り付けるとともに、前記リング部の外周側に前記リング部の周方向に互いに９０°ずらして第１〜第４検出ブロックを配置し、前記リング部の吸排気孔から排出されノズル孔を通して流入するガス流の偏向を前記第１〜第４検出ブロック内の空間部に設けた検出手段により検出し、前記ケーシングに加わった互いに直交する３軸の角速度を検出するようにすることで、単体で３軸の角速度を検出でき、設置スペースが狭い対象にもより確実に適用できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のガスレートジャイロとしては、例えば、特許文献１及び非特許文献１等に開示された構成を挙げることができる。図９は、従来のガスレートジャイロを示す構成図である。図において、空間部６を有するケーシング１には、ガスが密封されている。このガスは、前記ケーシング１の下部に設けられた気体ポンプ３によって、ガス流９として空間部６に供給される。前記空間部６の一端には、ノズル板２０が取り付けられており、該ノズル板２０には、前記ガス流９を前記空間部６に案内するノズル孔５が設けられている。前記空間部６の内部には、前記ノズル板２０に対向して電極ホルダ２１が配置されており、該電極ホルダ２１には、前記ケーシング１に加えられる角速度を検出するための検出手段８が設けられている。
【０００３】
次に、図１０は、図９の検出手段８を拡大して示す斜視図である。図において、検出手段８は、電極ホルダ２１上に各々独立して植設されたピン状の第１〜第４電極Ｅ１〜Ｅ４と、第１及び第２電極Ｅ１，Ｅ２間に張設され該各電極Ｅ１，Ｅ２に溶接等で一体接続された第１ホットワイヤＨ１と、第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４間に張設され該各電極Ｅ３，Ｅ４に溶接等で一体接続された第２ホットワイヤＨ２とから構成されている。尚、各電極Ｅ１〜Ｅ４は、ガス流９の中心（ノズル孔５の中心領域に対向する位置）から所定距離離れた位置に配置されている。図示はしないが、第１及び第２ホットワイヤＨ１，Ｈ２は、第１及び第２抵抗Ｒ１，Ｒ２を含むブリッジ回路に組み込まれている。
【０００４】
次に、動作について説明する。各ホットワイヤＨ１，Ｈ２に電流が流された状態下で、空間部６内にガス流９が供給される。このとき、ケーシング１に角速度が加えられると該ガス流９が偏向する。この角速度が図９に示すＸ軸周りの角速度ωｘである場合、このガス流９の偏向によって各ホットワイヤＨ１，Ｈ２の冷却に不均衡が生じ、ホットワイヤＨ１，Ｈ２間に温度差が生じる。この温度差の状態が、各ホットワイヤＨ１，Ｈ２の抵抗値変化としてブリッジ回路によって検出され、この出力変化に基づいて前記Ｘ軸周りの角速度ωｘの大きさが求められる。なお、図示はしないが、周知のように、Ｘ軸に直交するＹ軸の角速度を検出するために、検出手段８を２軸構成にすることも可能である。すなわち、従来のガスレートセンサは、１方向のガス流９を発生させ、このガス流９により１軸又は２軸の角速度を検出する構成である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１６７６７１号公報
【非特許文献１】ジャイロ活用技術入門（多摩川精機株式会社編、平成１４年工業調査会発行）の５６頁の２、２、４(１)のガスレートセンサ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のガスレートジャイロでは、１軸又は２軸の角速度を検出する構成であるので、３軸の角速度を検出するためには複数個必要となる。このため、設置スペースが狭い対象には適用することができないこともある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単体でも３軸の角速度を検出でき、設置スペースが狭い対象にもより確実に適用できるガスレートジャイロを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るガスレートジャイロは、外周壁、底部、及び蓋部により構成されたケーシングと、前記外周壁よりも小径に設けられるとともに、前記ケーシングの内部で前記外周壁と同軸に配置された環状のリング部と、前記リング部に設けられるとともに、前記リング部の周方向に互いに９０°ずれて配置され、前記リング部の内外を連通する複数の吸排気孔と、前記ケーシング内で前記リング部の上部に設けられた気体ポンプと、前記外周壁と前記リング部との間に設けられるとともに、前記リング部の周方向に関して前記吸排気孔と同位置に配置された複数の第１通風路と、前記各第１通風路間に設けられるとともに、前記リング部の周方向に互いに９０°ずれて配置された第１〜第４検出ブロックと、前記第１〜第４検出ブロックと前記外周壁との間に設けられた輪状の第２通風路と、前記第１〜第４検出ブロックの前記外周壁側に設けられたノズル孔と、前記第１〜第４検出ブロック内に設けられ、前記ノズル孔により前記第２通風路に連通された空間部と、前記第１〜第４検出ブロックの前記空間部と前記リング部との間に設けられ、前記空間部と前記第１通風路とを連通する排気通路と、前記第１〜第４検出ブロックの前記空間部に設けられた検出手段とを備え、前記気体ポンプの動作により、前記ケーシング内のガスが、前記吸排気孔から前記リング部内に吸入されるとともに、前記吸排気孔から前記リング部外にガス流として排出され、前記ガス流が、前記第１通風路を通って前記外周壁側まで案内されるとともに、前記第２通風路及び前記ノズル孔を通って前記第１〜第４検出ブロックの前記空間部内に流入され、前記ガス流の偏向を前記検出手段により検出し、前記ケーシングに加わった互いに直交する３軸の角速度を検出するように構成されている。
【０００９】
また、前記検出手段は、前記第１〜第４検出ブロックの少なくとも１つの空間部に設けられるとともに、該第１〜第４検出ブロックの前記ノズル孔と前記リング部の中心とを通る直線の両側に分けて配置された第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤと、互いに対向する前記第１及び第３検出ブロックの空間部に分けて設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第１及び第３検出ブロックの上下方向に関して、互いに同じ側に配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤと、互いに対向する前記第２及び第４検出ブロックの空間部に分けて設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第２及び第４検出ブロックの上下方向に関して、互いに同じ側に配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤとを有している。
【００１０】
さらに、前記検出手段は、前記第１〜第４検出ブロックの少なくとも１つの空間部に設けられるとともに、該第１〜第４検出ブロックの前記ノズル孔と前記リング部の中心とを通る直線の両側に分けて配置された第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤと、前記第１検出ブロックの空間部に設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第１検出ブロックの上下に分けて配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤと、前記第１検出ブロックに対して９０°ずれた前記第２検出ブロックの空間部に設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第２検出ブロックの上下に分けて配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤとを有している。
また、前記検出手段は、前記第１検出ブロックに対向する前記第３検出ブロックの空間部に設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第３検出ブロックの上下に分けて配置された第３及び第４Ｙ軸ホットワイヤと、前記第２検出ブロックに対向する前記第４検出ブロックの空間部に設けられるとともに、前記リング部の中心軸に沿う前記第４検出ブロックの上下に分けて配置された第３及び第４Ｚ軸ホットワイヤとをさらに有してもよい。
【００１１】
さらにまた、前記ノズル孔は、前記第１〜第４検出ブロックの上部に設けられている。
また、前記ノズル孔は、前記第１〜第４検出ブロックの高さ方向の中間位置に設けられていてもよい。
さらに、前記ノズル孔は、前記第１〜第４検出ブロックの上部から下部まで高さ方向に沿って延在されていてもよい。
【００１２】
また、前記ケーシングには、前記第１〜第４検出ブロック、前記第１通風路、前記第２通風路、及び前記排気通路の上方を覆うカバー部が設けられており、前記気体ポンプは、前記外周壁の内側全体を覆うように、前記リング部の上部に設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガスレートジャイロによれば、ケーシングの中心にリング部を設け、このリング部の上部に気体ポンプを設けるとともに、このリング部の外周側に前記リング部の周方向に互いに９０°ずらして第１〜第４検出ブロックを配置し、前記リング部の第１〜第４吸排気孔から排出されるガス流の偏向を前記第１〜第４検出ブロック内の空間部に設けた検出手段により検出し、前記ケーシングに加わった互いに直交する３軸の角速度を検出するように構成されているので、単体で３軸回りの角速度を検出でき、設置スペースが狭い対象にもより確実に適用できる。
【００１４】
また、前記検出手段は、前記第１〜第４検出ブロックの少なくとも１つの空間部に設けられた第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤと、互いに対向する前記第１及び第３検出ブロックの空間部に分けて設けられた第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤと、互いに対向する前記第２及び第４検出ブロックの空間部に分けて設けられた第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤとを有しているので、より確実に３軸の角速度を検出できる。
【００１５】
さらに、前記検出手段は、前記第１〜第４検出ブロックの少なくとも１つの空間部に設けられた第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤと、前記第１検出ブロックの上下に分けて配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤと、前記第２検出ブロックの上下に分けて配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤとを有しているので、Ｙ軸及びＺ軸ホットワイヤを第１及び第３検出ブロックと第２及び第４検出ブロックとにわけて配置する場合と同様に、より確実に３軸の角速度を検出できる。また、前記第３検出ブロックの上下に分けて第３及び第４Ｙ軸ホットワイヤを配置し、前記第４検出ブロックの上下に分けて第３及び第４Ｚ軸ホットワイヤを配置することで、冗長系を構成でき、角速度検出の信頼性を向上できる。
【００１６】
さらにまた、前記ノズル孔が前記第１〜第４検出ブロックの上部に設けられるので、前記ノズル孔を形成する加工を容易にでき、コストを低減できる。
また、前記ノズル孔は、前記第１〜第４検出ブロックの高さ方向の中間位置に設けられるので、前記ノズル孔からのガス流を検出部に均等に供給でき、角速度検出の信頼性を向上できる。
さらに、前記ノズル孔は、前記第１〜第４検出ブロックの上部から下部まで高さ方向に沿って延在されるので、前記ノズル孔を形成する加工を容易にでき、コストを低減できる。
【００１７】
また、前記ケーシングには、前記第１〜第４検出ブロック、前記第１通風路、前記第２通風路、及び前記排気通路の上方を覆うカバー部が設けられており、前記気体ポンプは、前記外周壁の内側全体を覆うように、前記リング部の上部に設けられるので、リング部の寸法を気体ポンプの大きさに合わせる必要性を無くすことができる。これにより、前記リング部２の直径を小さくでき、ガスレートジャイロ全体としての寸法を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるガスレートジャイロを示す分解斜視図である。なお、従来のガスレートジャイロと同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、ケーシング１には円環状の外周壁１ａが設けられている。図１では示さないが、この外周壁１ａには、外周壁１ａの上下の開口を塞ぐ底部１ｂ及び蓋部１ｃが設けられる（図３参照）。すなわち、ケーシング１は、外周壁１ａ、底部１ｂ、及び蓋部１ｃにより構成されている。
【００１９】
前記外周壁１ａ内の中央には、円環状のリング部２が設けられている。このリング部２は、前記外周壁１ａよりも小径に設けられており、前記外周壁１ａと同軸に配置されている。このリング部２の上部には、例えば圧電素子等からなるリング状の気体ポンプ３が設けられる。なお図示はしないが、気体ポンプ３がリング部２に取り付けられた後に前記蓋部１ｃが設けられる。すなわち、気体ポンプ３は、ケーシング１内に設けられる。気体ポンプ３の直径は、リング部２の直径と同じである。また、前記リング部２には、前記リング部２の周方向に互いに９０°ずれて配置された複数の吸排気孔２ａが設けられており、この吸排気孔２ａは、前記リング部２の内外を連通している。
【００２０】
前記外周壁１ａと前記リング部２との間には、前記リング部２の周方向に関して前記吸排気孔２ａと同位置に配置された複数の第１通風路４ａが設けられている。これら第１通風路４ａ間には、全体として扇形の第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４が配置されている。すなわち、これら第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４は、前記リング部２の周方向に関して互いに９０°ずらして配置されるとともに、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の中心軸は、前記リング部２の周方向に関して前記吸排気孔２ａから４５°ずらされている。なお、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の中心軸は、前記リング部２の中心Ｏと、後に説明するノズル孔５とを結ぶ直線に沿う軸である。
【００２１】
前記各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４と前記外周壁１ａとの間には輪状の第２通風路４ｂが設けられているおり、前記各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の外周側にはノズル孔５が設けられている。また、前記各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４内には空間部６が設けられており、この空間部６は、前記ノズル孔５によって前記第２通風路４ｂと連通されている。また、前記各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４と前記リング部２との間には、前記空間部６と前記第１通風路４ａとに連通された排気通路７が設けられている。なお、後に図示するが、ノズル孔５は、前記リング部２の中心軸に沿う各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の上下方向に関して、上側にのみ設けられている（図３参照）。
【００２２】
ここで、外周壁１ａ、底部１ｂ（図３参照）、リング部２、及び第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４は、シリコンウエハーをＭＥＭＳ技術で加工して形成されたものであり、互いに一体に設けられている。つまり、前記第２通風路４ｂは円柱状のシリコンウエハーの外周側に設けられた大径の溝であり、前記排気通路７は前記シリコンウエハーの内周側に設けられた小径の溝である。また、前記リング部２は、該リング部２の内側と前記第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の内径側とを隔てる円弧状の隔壁であり、前記第１通風路４ａは、前記吸排気孔２ａが前記シリコンウエハーの径方向に沿って前記第２通風路４ｂまで延長された直線状の溝である。蓋部１ｃ（図３参照）は、例えばＯリング等のシール部材を介して前記外周壁１ａに取り付けられる。なお、前述の外周壁１ａ等は、シリコンウエハーから形成されると説明したが、例えば樹脂等の他の素材で形成してもよい。
【００２３】
前記ケーシング１内にはガスが封入されており、前記気体ポンプ３の動作により、前記ケーシング１内のガスが、前記吸排気孔２ａから前記リング部２内に吸入されるとともに、前記吸排気孔２ａから前記リング部２外にガス流９として排出される。前記第１通風路４ａは前記排気通路７よりも広い幅を有しており、前記ガス流９は前記第１通風路４ａを通って前記外周壁１ａ側まで案内される。また、ガス流９は、前記第２通風路４ｂを通って前記ノズル孔５まで案内されるとともに、前記ノズル孔５を通って前記第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の前記空間部６内に流入される。さらに、ガス流９は、前記空間部６を通過した後に、前記排気通路７を通って前記第１通風路４ａまで案内される。
【００２４】
前記各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の空間部６には、検出手段８が設けられている。この検出手段８は、前記ガス流９の偏向を検出することで、ケーシング１に加わったＸ，Ｙ，Ｚ軸の角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出するものである。但し、この実施の形態では、前記リング部２の中心軸をＸ軸と呼び、第２及び第４検出ブロックＤＢ２，ＤＢ４のノズル孔５と前記リング部２の中心Ｏを通る直線をＹ軸と呼び、第１及び第３検出ブロックＤＢ１，ＤＢ３のノズル孔５と前記リング部２の中心Ｏを通る直線をＺ軸と呼ぶ。
【００２５】
前記検出手段８は、第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２と、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２と、第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２とから構成されている。
【００２６】
第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の空間部６に各々設けられたＵ字状の熱線であり、各空間部６で前記Ｙ軸又はＺ軸を挟むように前記Ｙ軸又はＺ軸の両側に分けて配置されている。
【００２７】
第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２は、互いに対向する前記第１及び第３検出ブロックＤＢ１，ＤＢ３の空間部６に分けて設けられた直線状の熱線であり、前記Ｘ軸に沿う前記第１及び第３検出ブロックＤＢ１，ＤＢ３の上下方向に関して互いに同じ側に配置されている。
【００２８】
第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２は、互いに対向する前記第２及び第４検出ブロックＤＢ２，ＤＢ４の空間部６に分けて設けられた直線状の熱線であり、前記Ｘ軸に沿う前記第２及び第４検出ブロックＤＢ２，ＤＢ４の上下方向に関して互いに同じ側に配置されている。この実施の形態１では、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２と、第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２とは、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の上側に配置されている。
【００２９】
次に、図２は、図１の第１検出ブロックＤＢ１を示す平面図であり、Ｘ軸周りのガス流９の偏向を示している。図において実線で示すように、ガス流９は、Ｘ軸周りの角速度ωｘがケーシング１に加わっていない場合に、ノズル孔５から真っ直ぐに吹き出る。このとき、ガス流９による第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２の冷却は、互いに同程度である。これに対して、前記角速度ωｘがケーシング１に加わった場合には、ガス流９は、破線で示すように第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２のいずれか一方に向けて偏向する。すなわち、ケーシング１に前記角速度ωｘが加わった場合には、ガス流９による第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２の冷却に不均衡が生じ、第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２の抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差が周知のようにブリッジ回路等により検出されて、前記角速度ωｘの大きさが検出される。
【００３０】
なお、この角速度ωｘによるガス流９の偏向は、第１検出ブロックＤＢ１に限らず、その他の検出ブロックＤＢ２〜ＤＢ４でも同様に発生する。すなわち、この実施の形態１では、すべての検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４に第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２を設けると説明しているが、第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤは少なくとも１つの検出ブロックに設けられていればよい。
【００３１】
次に、図３は、図２の第１検出ブロックＤＢ１の断面図であり、Ｙ軸周りのガス流９の偏向を示している。図において、ノズル孔５は、第１検出ブロックＤＢ１の上側にのみ設けられている。この第１検出ブロックＤＢ１では、ガス流９は、実線で示すように、Ｙ軸周りの角速度ωｙがケーシング１に加わっていないとき、及びＹ軸に沿う時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わったときに、第１検出ブロックＤＢ１の上側を進む。これに対して、ガス流９は、破線で示すように、Ｙ軸に沿う反時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わったときに、第１検出ブロックＤＢ１の下側に偏向する。
【００３２】
一方、前記第１検出ブロックＤＢ１に対向する第３検出ブロックＤＢ３では、角速度ωｙがガス流９に逆向きに作用する。すなわち、図示はしないが、第３検出ブロックＤＢ３では、ガス流９は、Ｙ軸周りの角速度ωｙがケーシング１に加わっていないとき、及びＹ軸に沿う反時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わったときに、第３検出ブロックＤＢ３の上側を進む。また、第３検出ブロックＤＢ３では、ガス流９は、Ｙ軸に沿う時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わったときに、第３検出ブロックＤＢ３の下側に偏向する。
【００３３】
すなわち、ケーシング１に前記角速度ωｙが加わった場合には、ガス流９による第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２の冷却に不均衡が生じ、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２の抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差がブリッジ回路等により検出されて、前記角速度ωｙの大きさが検出される。
【００３４】
なお、Ｚ軸周りの角速度ωｚによるガス流９の偏向は、このＹ軸周りの角速度ωｙによるガス流９の偏向と同様である。すなわち、ケーシング１に前記角速度ωｚが加わった場合に、ガス流９による第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２の冷却に不均衡が生じ、第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２の抵抗値に差が生じる。この抵抗値の差がブリッジ回路等により検出されて、前記角速度ωｚの大きさが検出される。
【００３５】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。なお、実施の形態１の３軸ガスレートジャイロと同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態１では、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２は、互いに対向する第１及び第３検出ブロックＤＢ１，ＤＢ３に分けて設けられると説明したが、図４に示すように、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２を前記第１検出ブロックＤＢ１の空間部６にまとめて設けてもよい。この場合、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２は、前記第１検出ブロックＤＢ１の上下に分けて配置される。これにより、実施の形態１と同様に、Ｙ軸に沿う角速度ωｙを検出することができる。この場合、第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２と同様に、第３検出ブロックＤＢ３に第３及び第４ホットワイヤＨＹ３，ＨＹ４を設けてもよい。これら第３及び第４ホットワイヤＨＹ３，ＨＹ４を設けることで、冗長系を構成でき、角速度検出の信頼性を向上できる。
【００３６】
同様に、第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２を前記第２検出ブロックＤＢ２の空間部６にまとめて設けてもよい。また、第３及び第４Ｚ軸ホットワイヤＨＺ３，ＨＺ４を前記第４検出ブロックＤＢ４の空間部６にさらに設けてもよい。これにより、実施の形態１と同様に、Ｚ軸に沿う角速度ωｚを検出することができるとともに、冗長系を構成できる。
【００３７】
従って、実施の形態２での検出手段８は、前記第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の少なくとも１つの空間部６に設けられるとともに、該第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の前記ノズル孔５と前記リング部２の中心Ｏとを通る直線の両側に分けて配置された第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２と、前記第１検出ブロックＤＢ１の空間部６に設けられるとともに、前記リング部２の中心軸に沿う前記第１検出ブロックＤＢ１の上下に分けて配置された第１及び第２Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１，ＨＹ２と、前記第１検出ブロックＤＢ１に対して９０°ずれた前記第２検出ブロックＤＢ２の空間部６に設けられるとともに、前記リング部２の中心軸に沿う前記第２検出ブロックＤＢ２の上下に分けて配置された第１及び第２Ｚ軸ホットワイヤＨＺ１，ＨＺ２とを有しており、
前記第１検出ブロックＤＢ１に対向する前記第３検出ブロックＤＢ３の空間部６に設けられるとともに、前記リング部２の中心軸に沿う前記第３検出ブロックＤＢ３の上下に分けて配置された第３及び第４Ｙ軸ホットワイヤＨＹ３，ＨＹ４と、前記第２検出ブロックＤＢ２に対向する前記第４検出ブロックＤＢ４の空間部６に設けられるとともに、前記リング部２の中心軸に沿う前記第４検出ブロックＤＢ４の上下に分けて配置された第３及び第４Ｚ軸ホットワイヤＨＺ３，ＨＺ４とをさらに有している。
【００３８】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。なお、実施の形態１の３軸ガスレートジャイロと同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態１では、ノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の上部に設けられるように説明したが、この実施の形態３では、ノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の高さ方向の中間位置に設けられている。
【００３９】
図において、ケーシング１にＹ軸周りの角速度ωｙが加わっていないときには、ガス流９の中心は、実線で示すように、第１検出ブロックＤＢ１の高さ方向の中間位置を進む。一方、Ｙ軸に沿う時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わると、ガス流９は、破線で示すように、第１検出ブロックＤＢ１の上側に偏向する。すなわち、Ｙ軸に沿う時計回りの角速度ωｙがケーシング１に加わったときにのみ、第１Ｙ軸ホットワイヤＨＹ１が前記ガス流９の中心で冷却される。ガス流９の挙動は、実施の形態１で説明したように偏向が発生する角速度の向きに違いは有るものの、他の検出ブロックＤＢ２〜ＤＢ４においても同様である。その他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。
【００４０】
このような３軸ガスレートジャイロでは、ノズル孔５が各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の高さ方向の中間位置に設けられているので、検出部８にガス流９を偏ることなく均等に供給でき、角速度検出の信頼性を向上できる。また、定常時（ケーシング１に角速度が加わっていないとき）に、各ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２，ＨＹ１〜ＨＹ４，ＨＺ１〜ＨＺ４からガス流９の中心を逸らすことができ、消費電力を低減できる。
【００４１】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。なお、実施の形態１の３軸ガスレートジャイロと同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態１では、ノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の高さ方向の一部（上部又は中間位置）に設けられるように説明したが、この実施の形態４では、図６に示すように、ノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の上部から下部まで高さ方向に沿って延在されている。すなわち、この実施の形態４におけるノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の高さ方向に沿って延びるスリット孔である。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４２】
このような３軸ガスレートジャイロでは、ノズル孔５が各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の上部から下部まで高さ方向に沿って延在されているので、ノズル孔５を形成する加工を容易にすることができ、コストを低減できる。
【００４３】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５による３軸ガスレートジャイロを示す斜視図であり、図８は、図７のケーシング１の一部を切り欠いて示す斜視図である。なお、図８では各ホットワイヤＨＸ１，ＨＸ２，ＨＹ１〜ＨＹ４，ＨＺ１〜ＨＺ４の図示は省略されている。また、実施の形態１の３軸ガスレートジャイロと同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。
実施の形態１では、気体ポンプ３の直径は前記リング部２の直径と同じであると説明したが、この実施の形態５では、気体ポンプ３の直径は前記外周壁１ａの直径と同じである。すなわち、この実施の形態５では、円板状の気体ポンプ３が、前記外周壁１ａの内側（前記ケーシング１の内部）全体を覆うように、前記リング部２の上部に設けられている。円板状の気体ポンプ３が前記外周壁１ａの内側全体を覆うように設けられる場合、前記気体ポンプ３は前記蓋部１ｃを兼ねてもよい。
【００４４】
また、実施の形態１では、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４、第１通風路４ａ、第２通風路４ｂ、及び排気通路７は、上部開口状の凹部として設けられていたが（図１参照）、この実施の形態では、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４、第１通風路４ａ、第２通風路４ｂ、及び排気通路７は、部屋状に設けられている。すなわち、ケーシング１には、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４、第１通風路４ａ、第２通風路４ｂ、及び排気通路７の上方を覆うカバー部１５が設けられており（特に図８参照）、これら第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４、第１通風路４ａ、第２通風路４ｂ、及び排気通路７は、前記リング部２の上部開口２ｂを通してのみ外部に連通されている。換言すると、前記気体ポンプ３が発生する圧力は、前記上部開口２ｂを通してのみ前記第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４等に伝えられる。なお、第３検出ブロックＤＢ３内に示されている曲線は、Ｚ軸に沿うガス流９の速度分布を示している。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４５】
ここで、ガス流９の流速を大きくするためには、気体ポンプ３の直径を大きくする必要がある。実施の形態１の構成では、気体ポンプ３の直径を大きくすると前記リング部２の直径も大きくする必要があり、ジャイロ全体としての小型化に制限がある。
これに対して、実施の形態５のような３軸ガスレートジャイロでは、第１〜第４検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４、第１通風路４ａ、第２通風路４ｂ、及び排気通路７の上部がカバー部１５によって覆われるとともに、気体ポンプ３が、前記外周壁１ａの内側全体を覆うように前記リング部２の上部に設けられているので、リング部の大きさを気体ポンプの大きさに合わせる必要性を無くすことができる。これにより、前記リング部２の直径を小さくでき、ガスレートジャイロ全体としての大きさを小さくできる。
【００４６】
なお、実施の形態５（図７及び図８）では、ノズル孔５は、各検出ブロックＤＢ１〜ＤＢ４の高さ方向の中間位置に設けられるように説明しているが、ノズル孔は、各検出ブロックの上部のみに設けられていてもよく、各検出ブロックの上部から下部まで高さ方向に沿って延在されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１によるガスレートジャイロを示す分解斜視図である。
【図２】図１の第１検出ブロックを示す平面図である。
【図３】図２の第１検出ブロックの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４による３軸ガスレートジャイロの要部の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５による３軸ガスレートジャイロを示す斜視図である。
【図８】図７のケーシング１の一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図９】従来のガスレートジャイロを示す構成図である。
【図１０】図９の検出手段を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ケーシング
１ａ  外周壁
１ｂ  底部
１ｃ  蓋部
２  リング部
２ａ  吸排気孔
３  気体ポンプ
４ａ  第１通風路
４ｂ  第２通風路
５  ノズル孔
６  空間部
７  排気通路
８  検出手段
９  ガス流
１５  カバー部
ＤＢ１〜ＤＢ４  第１〜第４検出ブロック
ＨＸ１，ＨＸ２  第１及び第２Ｘ軸ホットワイヤ
ＨＹ１〜ＨＹ４  第１〜第４Ｙ軸ホットワイヤ
ＨＺ１〜ＨＺ４  第１〜第４Ｚ軸ホットワイヤ
【図１】
2010038817.tif 000003
【図２】
2010038817.tif 000004
【図３】
2010038817.tif 000005
【図４】
2010038817.tif 000006
【図５】
2010038817.tif 000007
【図６】
2010038817.tif 000008
【図７】
2010038817.tif 000009
【図８】
2010038817.tif 000010
【図９】
2010038817.tif 000011
【図１０】
2010038817.tif 000012