JP2534760B2 - 巻線抵抗素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小形の自己保持型巻線抵抗素子に係り、特
に、自動車用の熱線式吸入空気流量計の流量計測用と温
度補償用に好適な巻線抵抗素子とその製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 熱線式空気流量計では、従来から、例えば特願昭62−
104271号の出願にかかる発明のように、白金線を巻回し
て自己保持型に形成した巻線抵抗素子を、流量計測用と
温度補償用の抵抗素子として用いていた。

ところで、この従来例では、その抵抗体となる白金線
の巻回ピツチが一様になつていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、白金線を巻回して巻線抵抗素子を形
成しているが、このとき、上記したように、その巻回ピ
ツチは全て一様で、このため、抵抗素子としての構成に
必要なリード線の取付けに際して、その取付け位置の変
化に対する抵抗値の変化が大きく、抵抗値の高精度化が
困難であるという問題があつた。すなわち、このような
抵抗素子では、上記した白金線の巻回ピツチが比較的密
で、このため、上記したリード線の取付け無位置が僅か
変化しただけでも、このリード線間での白金線の全巻回
数が変化し、抵抗値が変化してしまうことになり、この
結果、抵抗値を正確に所定の一定値に保つのが難しく、
従つて、高精度化が困難なのである。

本発明の目的は、巻線抵抗素子の抵抗値を容易に精度
良く管理出来、かつ、巻線の端部でのリード線との接合
部の信頼性が充分に得られ、熱線式空気流量計の高精度
化、高信頼性化に大いに役立つ巻線抵抗素子を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、白金線のなどの金属線を巻回してなる巻
線抵抗素子において、その金属線の巻回ピツチに粗い部
分と密な部分とを設け、この巻回ピツチが粗い部分でリ
ード線との接合を行なうようにして達成される。

［作用］ リード線を接合させる部分では、抵抗体となる金属線
の巻回ピツチが粗くなつているため、リード線の取付け
位置が多少ずれても、金属線の巻回数が変化してしまう
虞れがなくなり、抵抗値の管理が容易になるので、抵抗
値の高精度化を充分に得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明による巻線抵抗素子及びその製造方法に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。

第９図及び第10図は、本発明による巻線抵抗素子が適
用される熱線式空気流量計の一例で、これらの図におい
て、17は発熱抵抗体で、24が空気温度検知抵抗体であ
り、本発明による巻線抵抗素子はこれらの発熱抵抗体17
と空気温度検出抵抗体24として用いられるものである。

まず、第９図において、これらのマイクロコンピユー
タの入力端子がそれぞれ接続されている。

以上の処理回路の構成において、前記パワートランジ
スタ30によつて常時、発熱抵抗体17に電流を供給して加
熱し、その温度が前記空気温度検知抵抗体24の温度よ
り、常に一定温度だけ高くなるように制御する。この
時、前記空気温度検知抵抗体24は、発熱が無視できる程
度の微小電流しか流さず、吸入空気21の温度補正用とし
て使つている。

ここで、吸入空気流21が前記発熱抵抗体17に当たる
と、前記処理回路の動作として、前述のように、前記発
熱抵抗体17と、空気温度検知抵抗体24の温度差が、常に
一定値になるように、制御されるが、この動作は、前記
発熱抵抗体17の両端の電位差を前記抵抗器33,34で分割
した電圧と、前記発熱抵抗体17を流れた電流によつて生
じる抵抗器31の電圧降下分を、オペアンプ38で増幅した
電圧とが常に等しくなるように帰還制御している。

従つて、例えば前記吸入空気量21が増加すると、前記
発熱抵抗体17の熱が奪われることで、前記発熱抵抗体17
の温度をさがそうとする。そこで前記空気発熱抵抗体17
及び空気温度検知抵抗体24はエンジンの吸入空気21の大
部分が通るメインパス通路22と、この吸入空気21の一部
が分流するバイパス通路23を有しているボディ20の前記
バイパス通路23中に、支持部材9,25によつて配置され
る。26は前記熱線式空気流料計の処理回路モジユール
で、構成と動作原理について、第10図により説明する。

この処理回路モジユール26は、前記発熱抵抗体17、空
気温度検知抵抗体24,2個のオペアンプ37,38、パワート
ランジスタ30、抵抗器31,33,34,35,36で構成され、前記
パワートランジスタ30のコレクタ端子にはバツテリの
極が、また、抵抗31のアース端子にはバツテリのが、
前記抵抗31と前記発熱抵抗体17の接続点32には、前記熱
線式空気流量計の出力信号を使つてエンジン制御を行な
う温度検知抵抗体24との温度差を一定値に保つため前記
発熱抵抗体17に流れる電流が増加するので、その電流に
応じた前記抵抗器31の電圧降下分を検出することで増加
時の吸入空気量21を測定できる。

又、逆に前記吸入空気量21が減少した場合は、前記発
熱抵抗体17の温度が、上がろうとする。そこで前記空気
温度検知抵抗体24との温度差を一定値に保つため、前記
発熱抵抗体17に流れる電流を減少させるので、その電流
に応じた前記抵抗器31の電圧降下分を検出することで減
少時の吸入空気量21を測定できる。

次に、本発明の一実施例である前記発熱抵抗体17につ
いて説明する。

第１図は前記発熱抵抗体17の構造図で、中空部４を有
し、この中空部４の外周には、細い白金線５が巻回され
ている。前記発熱抵抗体17の両端部には、引出しリード
線３と、１本の白金線が溶接により接合されている。そ
して、前記白金線の全てはアルミナ層２とガラス層１に
よつて被覆されている。

また、前記発熱抵抗体17は、前記リード線３を支持部
材９上に溶接することにより支持されている。

第２図は、前記発熱抵抗体17の製造工程図で、図にお
いて、10はモリブデンの芯線で、この芯線10には一定ピ
ツチ毎に、部分的に偏平部11が形成されている。この偏
平部11の目的は、後工程の作業性向上のためで、その時
に説明する。次に、この偏平部11を有する芯線10の外周
に細い白金線５を連続巻線する。この際、芯線11の円筒
部では白金線５を密に巻いて密巻き部12とし、逆に前記
偏平部11では白金線５を粗く巻いて粗巻き部13,14とす
る。その後、この芯線10を、偏平部11の中央で切断し、
リード線３を前記粗巻き部13,14で白金線５の１本（６
で表わしてある）と溶接、接合する。このとき、粗巻き
部13,14では、白金線５の巻回ピツチが粗くなつている
ので、リード線３と接合するべき白金線６に対する、こ
のリード線３の位置決め精度は、粗い巻回ピツチに合わ
せて相対的にゆるやかにすることができる。

次に、この偏平部11を設けたことによる利点について
説明すると、上記したように、芯線10はリード線３を白
金線６に溶接、接合する前に切断されるが、このときの
切断は偏平部11で行なわれる。しかして、この偏平部11
では、そこに巻かれた白金線６は、この偏平部11の角部
で十分歪んで、塑性変形をおこしているので、そのまま
芯線10を切断してもほつれたり、ゆるみにくくなる。
又、この偏平部11で芯線10を切断後、リード線３と白金
線６との溶接作業を、この偏平部11上で行うことができ
るので、リード線３の位置決めなどが容易になるという
利点がある。

こうして、リード線３を接合した、白金線５が巻回さ
れている芯線10は、次にアルミナ層２で被覆された後、
空気中、または酸素中で加熱、焼成される。そして、こ
のときの加熱温度を所定値に保つことにより、アルミナ
層２の焼成と同時に、芯線10を酸化させ、昇華させるよ
うにする。

この結果、焼成後は、芯線10が存在した部分は中空状
態となり、かつ、白金線５はリード線３も含めて全体が
アルミナ層２で一体化され、ここに自己保持型の巻線抵
抗素子が形成される。なお、このような、熱線式空気流
量計のための素子としては、芯線10として、例えば太さ
0.7mmのモリブデン線が用いられ、かつ、偏平部11のピ
ツチ、すなわち、第２図の密巻き部12の長さは約4.0mm
である。

最後に、前記発熱抵抗体の強度向上と塵埃、水分等に
対する保護のため、前記アルミナ層２の外周にガラス層
１を被覆し、再び焼成すれば発熱抵抗体17が完成する。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第３図及び第４図は本発明の他の一実施例で、これは
第１図、第２図の実施例のように、リード線３と接合し
ている白金線の本数を１本に限定せず、複数本（ここで
は３本）6,7,8としたのものである。つまり、この実施
例では、白金線５の偏平部11での巻回状態を、粗巻き部
13,15と、密巻き部14,16に分けて構成し、前記リード線
３を白金線の密巻き部14,16で溶接するようにしたもの
である。

これにより、前記リード線３と白金線の接合強度を、
第１図、第２図の実施例によるものよりも向上できる。

次に、第５図、第６図は、第１図、第２図および第３
図、第４図の実施例のように、芯線10に偏平部11を設け
ないようにした、本発明の一実施例で、この実施例で
は、偏平部を設けていないため、芯線10を切断後には、
巻回した白金線５がほつれ易くなるが、この対策とし
て、前記切断個所付近の白金線を予め、接着剤等で、仮
固着することで対処したものである。

なお、この結果、この実施例では、リード線３を溶接
するときには、芯線10をしつかりと回転しない様に固定
しておく必要がある。

そして、この第５図、第６図の実施例では、リード線
３と溶接する白金線の本数は、第１図、第２図の実施例
の場合と同様に、１本に限定している。

さらに第７図、第８図は、第５図、第６図の実施例と
同様に、芯線10に偏平部11を設けないようにした本発明
の一実施例で、ここでも、白金線５のほつれと、リード
線３の溶接については、第５図、第６図の実施例の場合
と同様に対処している。

一方、この第７図、第８図の実施例では、リード線３
と溶接している白金線の本数は、第３図、第４図の実施
例と同様で、複数本（ここでは３本）6,7,8としてあ
り、これによりリード線３と白金線５の接合強度向上が
得られるようにしたものである。

次に、これら実施例の効果についてまとめてみると、 （ｉ）リード線との接合部が粗巻きだけの実施例（第１
図、第２図および第５図、第６図） 前記発熱低抗体の両端部に白金線を粗く巻くことによ
り前記両端部でリード線と白金線を溶接等で接合する
際、粗く巻いた白金線間とのピツチ迄リード線の接合位
置決め精度が、許容できる。且つ常にリード線は、従来
例とは異なり白金線１本のみと接合できるため、接合部
の引張り強度等が安定にでき、前記接合部の信頼性を向
上できる。

（ii）リード線との接合部に粗密の両方を有する実施例
（第３図、第４図および第７図、第８図） 前記発熱抵抗体の両端部に白金線を粗巻きと密巻きの
両方で構成した場合、密巻きした白金線と、リード線と
を接合すると、前記（ｉ）と同様、前記リード線の接合
位置決め精度を、粗巻きにした白金線間のピツチ迄、許
容できる。前記（ｉ）と異なる点は、前記リード線を前
記密巻きした白金線の本数分と接合できることである。
このため前記リード線と白金線の接合部の引張強度等
は、前記（ｉ）に比べ、大きくできる。

ところで、以上の説明では、本発明を熱線式空気流量
計用の発熱抵抗体と空気温度検出抵抗体に使用する巻線
抵抗素子として説明したが、本発明による巻線抵抗素子
は、一般的な、どのような抵抗素子としても適用可能な
ことは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、発熱抵抗体の引出しリード線を、発
熱抵抗体の両端部の巻線部と接合する際、常に接合部で
巻線本数を一定にできるので、リード線間の発熱対抗体
の抵抗値を精度良く管理でき、且つ、発熱抵抗体の両端
部の巻線と、リード線との接合部の信頼性を向上できる
熱線式空気流量計を提供できる効果がある。

又、巻線作業は、従来では、発熱抵抗体１個毎に行な
つていたが、本発明によれば、製造工程で、１本の芯線
に順次、複数の、例えば数百、数千、或いは数万の素子
分にわたつて巻線作業を行なうことができ、かつ自動化
も容易になるため、ローコストで高精度の巻線抵抗素子
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による巻線抵抗素子の一実施例を示す一
部断面による正面図、第２図はその製造工程図、第３図
は本発明の他の一実施例を示す一部断面による正面図、
第４図はその製造工程図、第５図は本発明のさらに別の
一実施例を示す一部断面による正面図、第６図はその製
造工程図、第７図は本発明のさらに別の一実施例を示す
一部断面図による正面図、第８図はその製造工程図、第
９図は熱線式空気流量計の断面図、第10図は同じくその
回路図である。 １……ガラス層、２……アルミナ層、３……リード線、
４……中空部、５……白金線、６……リード線と接合し
た白金線（１）、７……リード線と接合した白金線
（２）、８……リード線と接合した白金線（３）、９…
…発熱抵抗体支持部材、10……芯線、11……偏平部、12
……白金線を密巻きにした部分（１）、13……白金線を
粗巻きにした部分（１）、14……白金線を密巻きにした
部分（２）、15……白金線を粗巻きにした部分（２）、
16……白金線を密巻きにした部分（３）、17……発熱抵
抗体、21……吸入空気の流れ、22……メインパス通路、
23……バイパス通路、24……空気温度検知抵抗体、26…
…処理回路モジユール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 泉 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 磯野 忠 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 渡辺 昭知 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】螺旋状に巻回した金属線の両端にリード線
   を取付け、全体を絶縁性材料の被覆により固化してなる
   巻線抵抗素子において、上記金属線による螺旋状の巻回
   ピツチが、上記リード線の取付け部分及びその近傍の少
   なくとも一方で、それ以外の部分での巻回ピツチより大
   きくされていることを特徴とする巻線抵抗素子。
2. 【請求項２】請求項１の発明において、上記螺旋状に巻
   回した金属線の巻回体の断面形状が、上記リード線の取
   付け部分で偏平化されていることを特徴とする巻線抵抗
   素子。
3. 【請求項３】昇華性の芯線に、巻回ピツチに粗密を設け
   て金属線を巻回する工程と、上記芯線を上記巻回ピツチ
   の粗い部分が存在する位置及びその近傍の少なくとも一
   方の部分で上記金属線とともに切断する工程と、この切
   断されたそれぞれの芯線の両端部に、上記金属線と共に
   リード線を溶接する工程と、上記芯線の表面にアルミナ
   を含む被覆を形成する工程と、この被覆が形成された芯
   線を加熱して上記被覆を焼成するとともに該芯線を昇華
   させて除去する工程とで構成されていることを特徴とす
   る巻線抵抗素子の製造方法。
4. 【請求項４】請求項３の発明において、上記芯線が、そ
   の長さ方向に所定のピツチで偏平化された部分を有し、
   この偏平化された部分に上記巻回ピツチの粗い部分が形
   成されるように構成したことを特徴とする巻線抵抗素子
   の製造方法。