JP4688794B2 - ガスセンサ用ヒータコイル、ガスセンサ用検知素子、接触燃焼式ガスセンサおよび接触燃焼式ガスセンサの製造方法 - Google Patents
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Description
4 補償素子
5 接触燃焼式ガスセンサ
21 熱伝導層
22 ヒータコイル
23 触媒層
24 ビード部
25 リード部
26,27 巻回部
32,33 電極ピン
51 第1の抵抗素子
52 第2の抵抗素子
53 電源
6 一次芯線
Claims (35)
- 接触燃焼式ガスセンサに用いられるヒータコイルであって、
ガスの燃焼時に発生する燃焼熱により電気的な特性値が変化するビード部と、該ビード部の両端から伸びるリード部とを有し、2以上の整数nに対して、前記ビード部が、コイル状に巻かれた(n−1)重巻回コイルよりなる素線をさらにコイル状に巻いたn重巻回コイルにより構成されていることを特徴とするガスセンサ用ヒータコイル。 - 前記リード部が、(n−1)重巻回コイルにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 出発材料となる非コイル状の原線の線径は、1μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 出発材料となる非コイル状の原線の線径は、10μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 出発材料となる非コイル状の原線の線径は、20μm以上30μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 1以上n以下の整数mに対して、m重巻回コイルの巻き径は、m重巻回コイルを作製する際にコイル状に巻くために用いられる芯金の径の0.5倍以上20倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 1以上n以下の整数mに対して、m重巻回コイルの巻き径は、m重巻回コイルを作製する際にコイル状に巻くために用いられる芯金の径の1倍以上10倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 前記n重巻回コイルの巻き数は、1以上30以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 1以上の整数kに対して、前記n重巻回コイルにおけるk巻き目の巻回部と(k+1)巻き目の巻回部との間の隙間の長さは、前記(n−1)重巻回コイルよりなる素線の直径の0.5倍以上10倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 白金の線材でできていることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 白金をベースとする合金の線材でできていることを特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ用ヒータコイル。
- 接触燃焼式ガスセンサに用いられる検知素子であって、
ガスの燃焼時に発生する燃焼熱により電気的な特性値が変化するビード部、および該ビード部の両端から伸びるリード部を有するヒータコイルと、
前記ビード部を被う熱伝導層と、
前記熱伝導層の表面に付着された触媒層と、を備え、
2以上の整数nに対して、前記ビード部が、コイル状に巻かれた(n−1)重巻回コイルよりなる素線をさらにコイル状に巻いたn重巻回コイルにより構成されていることを特徴とするガスセンサ用検知素子。 - 前記ヒータコイルのリード部が、(n−1)重巻回コイルにより構成されていることを特徴とする請求項12に記載のガスセンサ用検知素子。
- 前記ヒータコイルは、白金の線材でできていることを特徴とする請求項12または13に記載のガスセンサ用検知素子。
- 前記ヒータコイルは、白金をベースとする合金の線材でできていることを特徴とする請求項12または13に記載のガスセンサ用検知素子。
- ガスの燃焼時に発生する燃焼熱により電気的な特性値が変化するビード部、および該ビード部の両端から伸びるリード部を有するヒータコイルと、前記ビード部を被う熱伝導層と、前記熱伝導層の表面に付着された触媒層と、を備え、2以上の整数nに対して、前記ビード部が、コイル状に巻かれた(n−1)重巻回コイルよりなる素線をさらにコイル状に巻いたn重巻回コイルにより構成された検知素子と、
前記検知素子に直列に接続された、前記ヒータコイルと同一構成のヒータコイルを備えた補償素子と、
第1の抵抗素子と、
前記第1の抵抗素子に直列に接続された第2の抵抗素子と、
前記検知素子と前記補償素子との直列接続体、および前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子との直列接続体のそれぞれの両端に直流電圧を印加する電源と、を備え、
前記検知素子、前記補償素子、前記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子は、ホイートストンブリッジ回路を構成し、該ホイートストンブリッジ回路から、前記検知素子と前記補償素子との接続ノードと、前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子との接続ノードとの間の電圧が出力されることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 前記ヒータコイルのリード部が、(n−1)重巻回コイルにより構成されていることを特徴とする請求項16に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 前記ヒータコイルは、白金の線材でできていることを特徴とする請求項16または17に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 前記ヒータコイルは、白金をベースとする合金の線材でできていることを特徴とする請求項16または17に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサにおいて、
少なくとも両端がコイル状に巻かれたヒータコイルと、
前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分にそれぞれ溶接された電極と、
前記ヒータコイルの一部を被う焼結体と、を備え、
前記ヒータコイルと前記電極との接合界面に、前記電極を構成する少なくとも一つの金属元素を、前記電極における構成割合よりも高い割合で含む合金層が存在することを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサにおいて、
少なくとも両端がコイル状に巻かれたヒータコイルと、
前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分にそれぞれ溶接された電極と、
前記ヒータコイルの一部を被う焼結体と、を備え、
前記ヒータコイルと前記電極との接合界面に、前記電極を構成する少なくとも一つの金属元素を、前記電極における構成割合よりも高い割合で含む合金層が存在し、
前記ヒータコイルと前記電極との溶接部位にのみ、前記ヒータコイルのコイル状の部分の内側に、前記合金層中に前記電極中よりも高い割合で含まれている前記金属元素よりなる芯線が設けられていることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 前記合金層中に前記電極中よりも高い割合で含まれている前記金属元素は、前記ヒータコイルを構成する金属よりもイオン化列が大であることを特徴とする請求項20または21に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 前記ヒータコイルは白金または白金合金でできており、前記電極はニッケルを含む合金でできており、前記合金層中に前記電極中よりも高い割合で含まれている前記金属元素はニッケルであることを特徴とする請求項20または21に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 前記ヒータコイルの、前記焼結体に被われている部分の少なくとも一部は、線材をコイル状に巻いたコイル線をさらにコイル状に巻いたコイルドコイルになっていることを特徴とする請求項20または21に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサにおいて、
少なくとも両端がコイル状に巻かれたヒータコイルと、
前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分にそれぞれ溶接された電極と、
前記ヒータコイルの一部を被う焼結体と、を備え、
前記ヒータコイルと前記電極との接合界面に、前記ヒータコイルおよび前記電極のいずれにも含まれていない金属元素と、前記電極を構成する少なくとも一つの金属元素との合金化により生じた合金層が存在することを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサにおいて、
少なくとも両端がコイル状に巻かれたヒータコイルと、
前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分にそれぞれ溶接された電極と、
前記ヒータコイルの一部を被う焼結体と、を備え、
前記ヒータコイルと前記電極との接合界面に、前記ヒータコイルおよび前記電極のいずれにも含まれていない金属元素と、前記電極を構成する少なくとも一つの金属元素との合金化により生じた合金層が存在し、
前記ヒータコイルと前記電極との溶接部位にのみ、前記ヒータコイルのコイル状の部分の内側に、前記合金層中には含まれているが、前記ヒータコイルおよび前記電極のいずれにも含まれていない前記金属元素よりなる芯線が設けられていることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 前記合金層中には含まれているが、前記ヒータコイルおよび前記電極のいずれにも含まれていない前記金属元素は、前記ヒータコイルを構成する金属よりもイオン化列が大であることを特徴とする請求項25または26に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 前記ヒータコイルの、前記焼結体に被われている部分の少なくとも一部は、線材をコイル状に巻いたコイル線をさらにコイル状に巻いたコイルドコイルになっていることを特徴とする請求項25または26に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
- 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサを製造するにあたって、
少なくとも両端が芯線に巻きつけられてコイル状をなすヒータコイルを作製するコイル作製工程と、
前記芯線に巻きつけられた状態のまま、前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分をそれぞれ電極に溶接する溶接工程と、
前記芯線を消滅させる芯線消滅工程と、
芯線のなくなった前記ヒータコイルの一部を焼結体で被う焼結体被覆工程と、
を含むことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 接触したガスの燃焼により発生した燃焼熱によってヒータコイルの電気的な特性値が変化し、その特性値の変化に基づいて可燃性ガスの存在を検知する接触燃焼式ガスセンサを製造するにあたって、
少なくとも両端が芯線に巻きつけられてコイル状をなすヒータコイルを作製するコイル作製工程と、
前記芯線に巻きつけられた状態のまま、前記ヒータコイルの両端のコイル状の部分をそれぞれ電極に溶接する溶接工程と、
前記ヒータコイルと前記電極との溶接部位を除いて、前記芯線を消滅させる芯線消滅工程と、
前記ヒータコイルの、前記芯線のない部分の少なくとも一部を焼結体で被う焼結体被覆工程と、
を含むことを特徴とする接触燃焼式ガスセンサの製造方法。 - 前記溶接工程では、前記ヒータコイルの、芯線に巻きつけられた端部を前記電極に押し付け、抵抗溶接法、レーザー溶接法または熱圧着による溶接法のいずれかを行うことを特徴とする請求項29または30に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。
- 前記芯線は、前記ヒータコイルの構成材料よりも卑な金属材料で構成されており、前記芯線消滅工程では、前記芯線のみをエッチングにより消滅させることを特徴とする請求項29または30に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。
- 前記芯線はニッケルでできており、前記ヒータコイルは白金または白金合金でできており、前記芯線消滅工程では、ニッケル用のエッチング液を用いて前記芯線を消滅させることを特徴とする請求項29または30に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。
- 前記コイル作製工程では、前記ヒータコイルの、前記焼結体により被覆される部分の少なくとも一部を、前記芯線にコイル状に巻いたコイル線をさらにコイル状に巻いてコイルドコイルにすることを特徴とする請求項29または30に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。
- 前記芯線が、前記ヒータコイルと前記電極とを接合するためのろう材を兼ねていることを特徴とする請求項29または30に記載の接触燃焼式ガスセンサの製造方法。
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