JPH02159518A - 巻線型抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用内燃機関の吸入空気量を測定
する流量計における流速検出等に用いる抵抗素子のよう
な巻線型抵抗素子に関する。

〔従来の技術〕

自動車用内燃機関の吸入空気流の中に白金の発熱抵抗線
を配置してこの発熱抵抗線の温度が所定値になるように
該発熱抵抗線に電流を流し、吸入空気流速に応じて該発
熱抵抗線の温度が低下するのを該発熱抵抗線の電気抵抗
値の変化で検出し。

該電気抵抗値の変化から吸入空気の流速を検出する流量
計が、特公昭４９−４８８９３号公報に記載されている
。

そして前記発熱抵抗線をこのような流量計に用いるのに
好適な巻線型抵抗素子として構成した発明が特願昭５３
−４２５４７号の明細書及び図面に開示されている。第
８図はこの従来の巻線型抵抗素子の一部縦断側面図であ
り、該巻線型抵抗素子１は、セラミック製の円筒２の穴
の両端に出力リード線３ａ、３ｂを嵌入固定し、前記円
筒２の外周面に巻回した白金の発熱抵抗線４の両端を前
記リード線３ａ、３ｂにそれぞれ点溶接し、更に、これ
らの外周に無機質材料被覆としてガラス層４を形成した
構成である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記した従来の巻線型抵抗素子は１円筒で補強され、更
にガラス層で被覆されているので機械的強度において優
れており４、流量計の流速検出素子として好適であるが
、製造工程で微妙な作業を必要とすることから、製造工
程の自動化等が困難であった。

すなわち、この種の巻線型抵抗素子は応答性が良く且つ
空気の流入抵抗を大きくしないように極めて小形（例え
ば直径が０．５〜０．７ｍｍ、長さが２〜５ｍｍ）且つ
空洞に構成されており、従って１円筒の穴に対するリー
ド線の歳入固定作業は顕微鏡を使用して行なわなければ
ならないほどである。

従って本発明の目的は、その形状を大型化することなく
自動化による製造を容易にする巻線型抵抗素子を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために１本発明は、コイル状に巻回
された抵抗線と、該抵抗線の両端に接続されたリード線
と、前記抵抗線及び該抵抗線と前記リード線との接続部
を概略円筒状の無機材料層で被覆した巻線型抵抗素子に
おいて、前記無機材料層を、前記抵抗線及び該抵抗線と
前記リード線との接続部を埋設するアルミナとガラスの
混合物層と、該混合物層の外周を被覆するガラス層とで
構成したことを特徴とする。

〔作用〕

混合物層は前記抵抗線とリード線接続部を覆うようにア
ルミナとガラスの粉末を付着させた後にこれらを焼成し
て形成することができるので、リード線を嵌入固定する
ような微妙な作業の製造工程が不要となり、従って、大
型化することなく製造工程の自動化が容易になる。

また、混合物層は焼結後にその外周をガラス層で被覆さ
れることによって強固な巻線型抵抗素子となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明になる巻線型抵抗素子の縦断側面図であ
り、１は該巻線型抵抗素子、３ａ、３ｂは後述する発熱
抵抗線４の両端に点溶接で接続されたリード線、４はコ
イル状に巻回された白金の発熱抵抗線、６は前記発熱抵
抗線４と該発熱抵抗線４と前記リード線３ａ、３ｂとの
接続部を埋設したアルミナとガラスの円筒状で空洞６ａ
を有する混合物層、７は前記混合物層６の外周を被覆す
る被覆ガラス層である。なお、１３．１４は支持部材で
あるが、詳しくは後述する。。

次に、第２図の（ａ）〜（ｈ）を参照して前記巻線型抵
抗素子１の製造工程を説明する。

先ず、　（ａ）のように例えばモリブデン製の断面円形
の芯線３０を、前記発熱抵抗線４をコイル状に巻回した
後にその両端にリード線３ａ、３ｂを点溶接で接続する
ときの治具として用意する。

この芯線３０は後の工程で除去されるものであり、その
除去手段に応じているいろな材料（Ｆｅ−Ｎｉ腺やプラ
スチック等の樹脂線等）を使用し得るが、ここではモリ
ブデン線を使用した場合を例にとって説明する。また、
この芯線３０は、多数の抵抗素子を多量生産するときの
発熱抵抗線連続巻付けに都合良いように長尺物を使用す
る。

次に、（ｂ）のように、この芯線３０に巻回される発熱
抵抗線４とリード線３ａ、３ｂとの接続部に相当する位
置に平坦部３０ａ、３０ｂを形成する押潰し加工を行な
う。

次に、このようにして用意した芯＄３０の外周に、（ｃ
）のように、０．０２〜０．０３ｍｍの直径の白金製の
前記発熱抵抗線４を連続的に巻回する。

次に、（ｄ）のように、発熱抵抗線４が巻回された芯線
３０を該発熱抵抗線４とともに前記平坦部３０ａ、３０
ｂの中央位置で切断する。

次に、（ｅ）のように、切断された芯線３０の前記平坦
部３０ａ、３０ｂを利用して前記発熱抵抗線４の両端に
点溶接やろう付は等によってリード線３ａ、３ｂを接続
する。

次に、　（ｆ）のように、これらの周りにアルミナとガ
ラスの混合物層６を形成してその中に前記発熱抵抗線４
と該発熱抵抗線４とリード線３ａ。

３ｂとの接続部及び芯線３０を埋設する工程を実施する
。この工程では、先ず、前記発熱抵抗線４と該発熱抵抗
線４とリード線３ａ、３ｂとの接続部及び芯線３０の周
囲に、電気泳動法や溶射あるいはデイツプ法等によって
アルミナ粉末とガラス粉末の混合物を付着させ、その後
、該粉末付着状態でこれらを高温炉で焼成し、通気性を
得る間隙がアルミナ粉末粒子の間に残る程度に焼結する
ことが行なわれる。

ところで、高温炉での焼成において、白金の発熱抵抗線
４が約１３００℃以上の高温に晒されると白金の再結晶
が起って脆くなり、また、抵抗値の温度係数も変化して
しまう問題がある。従って、焼成はこのような問題が発
生しないように１２００℃以下の低い温度で行なう必要
がある。

このような低温焼結材料としては、アルミナと硼珪酸鉛
ガラスが好適である。アルミナは白金やモリブデン等と
反応しにくい性質で且つ入手しやすく、また、ガラスは
低温（１２００℃以下の温度）で溶融してアルミナ粉末
の粒子間を接着する接着剤として好適である。

また、アルミナ粉末とガラス粉末の混合比は、アルミナ
を１としたときにガラス粉末が０．０５〜０．３が好適
である。第３図にアルミナ粉末に対するガラス粉末の混
合比と被覆ガラスの浸透度及び強度との関係を示してい
る。ガラスの割合が少なすぎると焼結後の機械的強度が
不足して後の工程でのハンドリングが困難になり、多す
ぎると後述する被覆ガラス層４の形成工程で該被覆ガラ
スが混合物層６に浸透しにくくなる問題が発生する。ガ
ラス粉末の混合比が多すぎると被覆ガラスが混合物層６
に浸透しにくくなる原因は、該混合物層６の焼成時に多
量のガラスがあるとこれがアルミナ粉末の粒子間を密に
接合して被覆ガラスが浸透する間隙が少なくなり、更に
、該混合物Ｎ６内のガラスが芯線３０（モリブデン）の
影響を受は結晶化して流動化温度が高くなり、被覆ガラ
ス層４の焼成時に該混合物層６内のガラスが溶けないこ
とにある。その結果、発熱抵抗線４は混合物層６と熱的
及び機械的な接触密度が低下して温度特性が不均一にな
る問題を招来する。また、完成時の機械的強度も低下す
る。

一方、この混合物層６に代えて低温で焼成可能なガラス
層のみで発熱抵抗線４や両端のリード線接続部を埋設す
ることも考えられるが、ガラス粉末のみであると焼成時
に流動して発熱抵抗線４の形状に歪が発生し、温度特性
にバラツキが生じ易くなる。これに対してアルミナ粉末
は焼成時に流動じないので形状維持に好都合であり、温
度特性のバラツキを軽減する。

次に、（ｇ）のように、芯ｇ３ｏの除去工程を実施する
。モリブデンは、７９５℃以上の酸化雰囲気（大気）中
ではＭｏｏ、（気体）を生成して昇華する。従って、前
記した混合物層６の焼成時にその後半に８００℃以上の
酸化雰囲気に晒すと。

芯線３０は昇華して無くなってしまう。すなわち、モリ
ブデンの芯８３０は、酸化雰囲気炉内でＭｏｂ、となり
、混合物層６の粉末粒子間の間隙を通って抜出てしまう
。これと同時に、混合物層６は高温で焼結されて、その
内部に空洞６ａを有する概略円筒形状体となる。

次に、（ｈ）のように、混合物Ｍ６の外周面に被覆ガラ
ス層７を形成する被覆ガラス層形成工程を実施する。こ
の被覆ガラス層７は、比較的低融点のガラス材を用いて
行なう。前述したように。

白金の発熱抵抗線４は１３００℃以上の高温に晒すと脆
くなるために混合物層６は１２００℃以下の低温で焼成
されており、従って十分な焼結強度が得られず、また、
混合物層６の表面が粗面であると空気中の塵埃が付着堆
積して熱伝達性が低下して温度特性が悪くなる問題があ
る。被覆ガラス層７は、このような問題を解決するため
に形成される。

被覆ガラス層７は、混合物層６の外周表面に電気泳動法
またはガラス粉末を分散させた溶液を用いたデイツプ法
等によりガラス粉末を付着し、焼成することによって形
成する。焼成中に溶けたガラスは、混合物層６の間隙中
に浸透して該混合物層６の機械的強度を高め、同時にそ
の表面を滑らかにする。

本発明になる巻線型抵抗素子は、このようにして製造で
きるので、リード線を小さい穴に嵌入固定するような微
妙な作業７の製造工程が不要となって自動化が容易にな
り、更に、発熱抵抗線とリード線接続部を埋設する混合
物層の外周をガラス層で被覆することによって強固な抵
抗素子とすることができる。

第４図は本発明になる巻線型抵抗素子の他の実施例を示
す縦断側面図である。

この実施例は、構造的には、混合物層８内に形成された
空洞８ａの両端が開口（８ｂ、８ｃ）している点で前記
実施例と相違している。しかし。

この両端の開口８ｂ、８ｃも、その後、被覆ガラス層７
によって封止される。この実施例によれば、芯線３０は
開口８ｂ、８ｃを通して除去することができるので、昇
華による除去の外に混酸溶液（例えば硫酸５０％、硝酸
３０％、水％）中に浸漬するエツチング除去法を採用す
ることができ、従って、芯１ｉｔ３０としてモリブデン
以外にＦｅ−Ｎｉ線や樹脂線等を使用することができる
。

この実施例では、混合物層８を形成するに当って芯線３
０の両端部にアルミナ粉末とガラス粉末の付着を防止す
るマスクを形成するためにマスク剤を塗布する。このマ
スク形成は、例えば塩化ビニール系樹脂をデイツプ法等
で塗布して行なう。

その後、前記実施例と同様にアルミナ粉末とガラス粉末
を付着させて焼成する。これにより、芯線３０の両端部
には混合物層８が形成されないので、該芯線３０のマス
クされた両端部が混合物／！！Ｆ８の両端に露出する。

これを混酸溶液中に浸漬すればこの露出部分から混酸溶
液が侵入して芯線３０をエツチング除去することができ
る。

また、本発明は発熱抵抗線４として、白金に限らずニッ
ケルや白金コバルト合金等によって形成した抵抗線を使
用することもできる。

このような巻線型抵抗素子１を流量計として使用する例
を第５図〜第７図を参照して説明する。

第５図は流量計の一部縦断側面図、第６図はそのＶＩ−
ＶＩ断面図、第７図は検出回路図である。

内燃機関の吸気通路に設けられる円筒状の吸気筒１０の
流入開口端には整流部材１１が設けられ、吸入空気が該
整流部材１１を通過することによって該吸気筒１０内に
ほぼ平行な空気流が形成されるようにする。吸気筒１０
の中心部には内筒体１２が設けられ、該内筒体１２内の
導電性の支持部材１３．１４に前記した巻線型抵抗素子
１を使用した流速検出素子１５と温度検出素子１６とが
取付けられる。支持部材１３．１４は接続電極として利
用され、これに前記雨検出素子１５．１６のリード線が
点溶接やろう付けによって固定されてれて検出回路１７
に接続される。　　　　　　。

この検出回路１７は、前記流速検出素子１５と抵抗１８
の直列接続回路と、この直列接続回路と並列接続された
前記温度検出素子１６と抵抗１９゜２０の直列接続回路
とを備え、前記抵抗１８゜２０の接続点が接地され、前
記流速検出素子１５と温度検出素子１６の接続点がトラ
ンジスタ２１のエミッタに接続され、このトランジスタ
２１のコレクタには電源が接続され、更に、前記流速検
出素子１５と抵抗１８の接続点と、前記抵抗１９と抵抗
２０の接続点とが差動増幅器２２の入力端子に接続され
、該差動増幅器２２の出力で前記トランジスタ２１のベ
ースを制御するようにした流量検出ブリッジを備える。

この流量検出ブリッジは、流速ゼロの状態で流速検出素
子１５が所定の温度になるように該流速検出素子１５に
流れる電流が調整され、この状態で該流量検出ブリッジ
は平衡状態とされる。

以上の構成において、内燃機関の吸気によって吸気筒１
０内に空気流が発生するとこの空気流速に応じて流速検
出素子１５の温度が低ＦＬ、この温度の変化による該流
速検出素子１５の抵抗値の変化が、該吸気筒１０を流れ
る吸気の流量に対応付けられた流量検出信号として該流
量検出ブリッジから出力される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明になる巻線型抵抗素子は。

抵抗線及び該抵抗線とリード線との接続部を埋設するア
ルミナとガラスの混合物層によって支持しているのでリ
ード線を嵌入固定するような微妙な作業の製造工程が不
要となり、大型化することなく製造工程の自動化が容易
になる。

また、前記混合物層はその外周をガラス層で被覆される
ことによって強固な巻線型抵抗素子となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる巻線型抵抗素子の縦断側面図、第
２図のＣａ）〜（ｈ）は巻線型抵抗素子製造工程説明図
、第３図はアルミナ粉末に対するガラス粉末の混合比と
被覆ガラスの浸透度及び強度との関係を示す特性図、第
４図は本発明になる巻線型抵抗素子の他の実施例を示す
縦断側面図、第５図は流量計の一部縦断側面図、第６図
はそのＶｌ−Ｖｌ断面図、第７図は検出回路図、第８図
は従来の巻線型抵抗素子の一部縦断側面図である。 １・・・・・・巻線型抵抗素子、３ａ、３ｂ・・・・・
・リード線、４・・・・・・発熱抵抗線、６・・・・・
・混合物層、７・・・・・被覆ガラス層。 第１図 １：層線を抵ｖＬ素チ ３ａ、３ｂ：リード腹 ４：亮彰、狛坑礫 ６：見合＠１ ４親１１／？ラス漫 第２図 Ｃｑ）　　　［＝＝＝＝＝＝＝ザ＝＝＝＝＝＝＝］　Ｏ
て−欣（剣先１款゛リフ゛テ”°し］ｅ１ａ 第３図 ｏ　　　　　　　　　　　　　　　ｏ、ａ　　　　　　
　　　　　　　　ｔ、。 がラスのう尼今に 第４図 ａ ４ａ　　　　　／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コイル状に巻回された抵抗線と、該抵抗線の両端に
   接続されたリード線と、前記抵抗線及び該抵抗線と前記
   リード線との接続部を概略円筒状の無機材料層で被覆し
   た巻線型抵抗素子において、前記無機材料層は、前記抵
   抗線及び該抵抗線と前記リード線との接続部を埋設する
   アルミナとガラスの混合物層と、該混合物層の外周を被
   覆するガラス層とを備えたことを特徴とする巻線型抵抗
   素子。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記混合物層は前
   記抵抗線とリード線接続部を覆うようにアルミナとガラ
   スの粉末を付着させた後にこれらを焼結したものである
   ことを特徴とする巻線型抵抗素子。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記混合物層は通
   気性をもつ程度に焼結されたものであることを特徴とす
   る巻線型抵抗素子。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記抵抗線は白金
   線で形成され、前記混合物層は前記抵抗線とリード線接
   続部を覆うようにアルミナとガラスの粉末を付着させた
   後にこれらを焼結したものであることを特徴とする巻線
   型抵抗素子。