JPH05121201A

JPH05121201A - 抵抗体素子

Info

Publication number: JPH05121201A
Application number: JP3309894A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Yajima; 泰人矢島
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定流体に放散させられるべき抵抗体素子
の熱が、リードを通じて外部に逃げてしまうことを抑制
して、抵抗体の温度が被測定流体の流量乃至は流速に良
好に追随し得るように為し、素子の検出精度を高め、ま
た始動時間を短くして、応答性を高める。【構成】セラミック基体としてのボビン１２と、ボビ
ン１２上に設けられた抵抗体薄膜１８と、ボビン１２に
対して導電性接着剤により接着、固定されて、抵抗体薄
膜１８に導通せしめられるリード１４とを含む抵抗体素
子において、リード１４として、中空のパイプ形状のも
のを用いることにより、リード断面積を実質的に低減せ
しめ、リード１４を通じて伝達される熱量が減少せしめ
られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、抵抗体素子、特に抵抗体の電気
抵抗値の温度依存性を利用して、例えば、内燃機関にお
ける流体の流量或いは流速を検出する熱式流量計等に好
適に用いられる抵抗体素子に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、この種の抵抗体素子としては、
筒形構造のものや板状構造のものが知られており、例え
ば前者の構造の素子にあっては、図１に示されるよう
に、アルミナ等からなる、外径が０．５mm程度のセラミ
ックパイプ２の外表面に、所定の抵抗値を有するように
白金薄膜８がパターン形成される一方、該セラミックパ
イプ２の両端部には、０．２mmφ程度の白金線等からな
るリード４が挿入され、そしてそれが、白金とガラスの
混合ペースト等の導電性の接着剤を用いて接着せしめら
れることによって、かかるセラミックパイプ２に対する
リード４の固定が実現されると共に、リード４と白金薄
膜８との電気的接続部６が形成され、該セラミックパイ
プ２の両端部において、前記白金薄膜８とリード４とが
導通せしめられるようになっている。なお、ここでは、
導電性の接着剤を用いて、リード４の固定と同時に、リ
ード４と白金薄膜８との電気的接続が実現されている
が、これに変えて、セラミックパイプ２に対するリード
４の固定を固着力の強い接着剤にて行なう一方、リード
４と白金薄膜８との電気的接続を、導電性に優れたペー
ストを用いる等して別個に行なうこともある。

【０００３】しかしながら、このような構造の抵抗体素
子にあっては、特に熱伝導率が高い白金線をリードとし
て用いる場合において、本来、被測定流体に放散させら
れるべき抵抗体素子の熱が、リードを通じて外部に逃げ
てしまうという大きな問題を有していた。そして、これ
によって、抵抗体の温度が被測定流体の流量乃至は流速
に対応し得なくなって、その検出精度が低下する欠点が
あり、また始動時間が長くなるという欠点も内在してい
たのである。

【０００４】

【解決課題】本発明は、このような事情を背景として為
されたものであって、その解決課題とするところは、抵
抗体素子の熱がリードを伝わって外部に逃げてしまうこ
とを効果的に抑制して、抵抗体の温度が被測定流体の流
量乃至は流速に良好に対応し得るようにすることにあ
る。

【０００５】

【解決手段】そして、上記課題を解決するために、本発
明にあっては、セラミック基体と、該基体上に設けられ
た抵抗体と、前記基体に対して接着剤により接着、固定
されて、該抵抗体に電気的に導通せしめられるリードと
を含んで構成される抵抗体素子において、前記リード
を、中空のパイプ形状としたことを、その要旨とするも
のである。

【０００６】

【作用・効果】すなわち、本発明に従う抵抗体素子にあ
っては、中空のパイプ形状を呈するリードが用いられて
いるところから、従来の中実のリード線を用いる場合と
比較して、外径は変わらなくても、実質的にリード断面
積が低減されている分、該リードを通じて伝達される熱
量が効果的に減少せしめられることとなるのであり、そ
れによって、抵抗体素子の熱が、該リードを通じて外部
へ逃げることが効果的に抑制され得るのである。従っ
て、かかる抵抗体素子は、被測定流体の流量や流速の変
化に良好に追随して、検出精度が高くなるのであり、ま
た始動時間が短く、応答性が良好となる特徴を発揮する
のである。

【０００７】

【具体的構成・実施例】ところで、本発明に従う抵抗体
素子は、リードを除き、従来の素子と同様な構造を有す
るものであって、その一例が、図２に示されている。そ
こにおいて、セラミック基体としては、アルミナ等の公
知のセラミック材料からなるパイプ状のボビン１２が用
いられており、その外周面には、白金等からなる抵抗体
薄膜１８が、従来と同様にして、所定パターンにおいて
設けられている。また、ボビン１２の両端部には、後述
するリード１４，１４が、それぞれ所定長さ挿入せしめ
られ、そしてそれが、白金とガラスの混合ペースト等の
導電性の接着剤により接着せしめられて、ボビン１２に
対して固定せしめられている。更に、この抵抗体素子で
は、ボビン１２の全体を覆うように、ガラス等からなる
保護コーティング層２０が設けられている。

【０００８】なお、かかる抵抗体素子にあっては、リー
ド１４を固定する接着剤として、導電性接着剤を用いて
いることから、該導電性接着剤によって、リード１４が
ボビン１２に対して固定されると共に、リード１４と抵
抗体薄膜１８との電気的接続部１６が同時に形成され、
以てボビン１２の両端部において、リード１４と抵抗体
薄膜１８とが導通せしめられるようになっている。ま
た、そのような導電性接着剤には、セラミックと金属を
接合するための従来から公知のものを使用することがで
き、通常は、接着強度を高めるためにガラスが配合され
た白金ペーストが選択される。特に、ガラスの中でも、
ＺｎＯ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系等の結晶化ガラスを配合
することが望ましく、それによって強度を効果的に向上
させることができる。

【０００９】而して、図２より明らかなように、前記リ
ード１４は、中空のパイプ形状を呈しており、これによ
って所定の外径を維持しつつ、リード断面積が有利に低
減されていることから、該リード１４を通じて抵抗体素
子の熱が外部へ逃げることが効果的に抑制され得るよう
になっているのである。そして、それ故、かかる抵抗体
素子は、被測定流体の流量や流速の変化に良好に追随し
て、検出精度が高くなるのであり、また始動時間が短
く、応答性が良好となるのである。

【００１０】ここで、上記の如きリード１４の材質とし
ては、従来からリード線に使用されている各種のものが
何れも使用され得るが、リード１４を固定する際に前述
の白金ペーストを使用する場合には、その白金ペースト
との間の接着性を高めるために、白金や白金系合金が好
ましく選択されることとなり、特に融点や熱伝導率の点
から、白金系合金が有利に用いられる。更に、その合金
成分としては、耐熱性の点から、貴金属、特に、ルテニ
ウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム
といった白金族元素が、有利に選択されることとなり、
その添加量は、耐蝕性の点から、１〜３０重量％程度と
するのが好ましい。

【００１１】また、かかるパイプ形状のリード１４は、
従来より公知の各種手法を採用して製造されることとな
る。例えば、白金や白金系合金からなるパイプ材の内孔
に、該パイプ材よりも融点の低い材質の棒材を嵌め合わ
せた状態で、該パイプ材を抽伸し、所望の寸法に加工し
た後、棒材の融点にまで加熱して、棒材を溶かし出すこ
とにより、極めて細い径のパイプ材を得ることができる
のである。また、酸などにより、化学的に棒材を溶かし
出しても良い。そして、このパイプ形状のリード１４で
は、外径に対する内径の比が大になる程、該リード１４
を通じての外部への熱の逃げが効果的に抑制され得る
が、その半面、該リード１４の強度が低下せしめられる
こととなる。そのため、該リード１４の材質や大きさに
応じて、最も有利な内径の大きさが適宜に設定されるこ
ととなる。

【００１２】次に、図３には、本発明に従う抵抗体素子
の別の例が示されている。この素子では、セラミック基
体としてのボビン２２の外周面に巻回された白金線２８
によって、抵抗体が形成されており、また、ボビン２２
の両端部に、中空のパイプ形状のリード２４，２４が、
それぞれ所定長さ挿入せしめられ、そしてそれが、固着
力の高いガラスペーストによって接着せしめられること
により、固定部２６，２６において、ボビン２２に対し
て固定されている。一方、リード２４，２４と抵抗体
（白金線２８）との電気的接続は、白金線２８の両端が
リード２４，２４に対してそれぞれスポット溶接される
ことにより、実現されている。更に、かかるボビン２２
の全体を覆うように、ガラス等からなる保護コーティン
グ層３０が設けられている。

【００１３】このような構造の抵抗体素子にあっては、
白金ペーストでリードを接着する場合のように、接着性
の観点から、リードの材質を白金や白金系合金にする必
要がないため、より熱伝導率の低い材質を選択すること
によって、熱の逃げを一層有利に抑制することができる
利点がある。例えば、ニクロム、錫青銅、モネルメタ
ル、アンバー、ステンレス鋼、ニッケル−鉄合金等は、
何れも白金の１／３或いはそれ以下の熱伝導率を示すも
のであり、リードの材質として好適である。

【００１４】加えて、かかる抵抗体素子においても、リ
ード２４に中空のパイプ形状のものを使用しており、リ
ード断面積が有利に低減されていることから、該リード
２４を通じて外部へ熱が逃げることが効果的に抑制され
得るようになっているのである。それ故に、かかる抵抗
体素子は、被測定流体の流量や流速の変化に良好に追随
することができるのであり、検出精度が高くなると共
に、始動時間が短く、応答性が良好となる。

【００１５】ところで、このような本発明に従う抵抗体
素子の優れた特徴は、また、以下に示す試験例の結果よ
り、容易に認識され得るところである。

【００１６】（試験例１）先ず、図２に示される如き
抵抗体素子を得るべく、内径：０．２mmφ、外径：０．
５mmφ、長さ２mmのアルミナ製のボビン１２をセラミッ
ク基体として用い、その外周面に白金薄膜（厚さ：０．
４μｍ）を公知のスパッタリング手法により形成した
後、レーザートリミングによってスパイラル状の切り溝
を入れ、抵抗値が２０Ωとなるように、抵抗体薄膜１８
を形成した。そして、かかるボビン１２に対して、下記
表１に示される如き構成の、Ｐｔ若しくはＰｔ−Ｐｄ合
金（Ｐｔ／Ｐｄ＝９０wt％／１０wt％）からなる各種の
パイプ状乃至は中実のリード１４を、白金系接着剤によ
って接着固定した後、全体にガラスをかけて、焼成する
ことにより、保護コーティング層２０を形成せしめ、各
種抵抗体素子を完成した。なお、白金系接着剤には、白
金：６０容量％とガラス：４０容量％からなる白金ペー
ストを使用した。

【００１７】次いで、かくして得られた各抵抗体素子に
ついて、始動時間及び電力印加時の素子温度を測定し、
その結果を下記表１に併せて示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】かかる表１の結果より明らかなように、Ｐ
ｔ製のリード、Ｐｔ−Ｐｄ合金製のリードの何れを用い
る場合にあっても、パイプ形状を有していないリード
（内径：０mm）を用いた素子に比較して、パイプ形状を
有しているリードを用いた素子は、電力印加時の素子温
度が高く、また始動時間も速くなっている。従って、抵
抗体素子の熱がリードを伝って外部に逃げることが効果
的に抑制されていることが判る。また、パイプ形状のリ
ードにおいて、外径に対する内径の比が大きくなるにつ
れて、一層その効果が高くなっていることが判る。

【００２０】（試験例２）先ず、図３に示される如き
抵抗体素子を得るべく、内径：０．２mmφ、外径：０．
５mmφ、長さ２mmのアルミナ製のボビン２２をセラミッ
ク基体として用い、その外周面に、０．０２mmφの白金
線２８を巻回して（約４０巻）、抵抗値が２０Ωとなる
ようにして、抵抗体を形成した。そして、かかるボビン
２２に対して、下記表２に示される如き構成の、Ｆｅ−
Ｎｉ合金（Ｆｅ／Ｎｉ＝６０wt％／４０wt％）からなる
各種のパイプ状乃至は中実のリード２４を、ガラスペー
ストによって接着固定した後、該リード２４，２４に白
金線２８の両端をそれぞれスポット溶接により固定し
て、それらを互いに導通させた。更に、全体にガラスを
かけて、焼成することにより、保護コーティング層３０
を形成せしめ、各種抵抗体素子を完成した。

【００２１】次いで、かくして得られた各抵抗体素子に
ついて、始動時間及び電力印加時の素子温度を測定し、
その結果を下記表２に併せて示した。

【００２２】

【表２】

【００２３】かかる表２の結果より明らかなように、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金製のリードを用いる場合も、パイプ形状を
呈していない中実のリード（内径：０mm）を用いた素子
に比較して、パイプ形状を有しているリードを用いた素
子は、電力印加時の素子温度が高く、また始動時間も速
くなっている。従って、抵抗体素子の熱がリードを伝っ
て外部に逃げることが効果的に抑制されていることが判
る。また、パイプ形状のリードにおいて、外径に対する
内径の比が大きくなるにつれて、一層効果が高くなって
いることが判る。

【００２４】以上、本発明の代表的な実施例について詳
細に説明してきたが、本発明が、そのような実施例の記
載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、
言うまでもないところである。また、本発明には、本発
明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであ
ることが、理解されるべきである。

【００２５】例えば、以上の説明では、ボビン型のセラ
ミック基体を用いた抵抗体素子について詳述したが、本
発明が板型の基体を用いた抵抗体素子等にも適用され得
ることは言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の抵抗体素子の一例を示す断面説明図であ
る。

【図２】本発明に従う抵抗体素子の一例を示す断面説明
図である。

【図３】本発明に従う抵抗体素子の他の例を示す断面説
明図である。

【符号の説明】

１２ボビン１４リード１６電気的接続部１８抵抗体薄膜２０保護コーティング層２２ボビン２４リード２６固定部２８白金線３０保護コーティング層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基体と、該基体上に設けられ
た抵抗体と、前記基体に対して接着剤により接着、固定
されて、該抵抗体に電気的に導通せしめられるリードと
を含んで構成される抵抗体素子であって、前記リードが、中空のパイプ状とされていることを特徴
とする抵抗体素子。