JPH07229777A - Resistor element - Google Patents
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- JPH07229777A JPH07229777A JP6024104A JP2410494A JPH07229777A JP H07229777 A JPH07229777 A JP H07229777A JP 6024104 A JP6024104 A JP 6024104A JP 2410494 A JP2410494 A JP 2410494A JP H07229777 A JPH07229777 A JP H07229777A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、温度依存性を示す電気
抵抗を有する抵抗体素子に係り、特に、内燃機関の吸入
空気流量を計測するに好適な抵抗体素子に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resistance element having an electric resistance exhibiting temperature dependence, and more particularly to a resistance element suitable for measuring an intake air flow rate of an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、流体の流速を計測する抵抗体
素子として、円筒状または板状の絶縁性を有するセラミ
ックなどの基体上に、細線状または薄膜状の抵抗体を形
成したものが知られている。そして、この抵抗体と電気
的に導通されるリード線の材料として、耐食性より貴金
属単体または貴金属の合金が選ばれていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a resistor element for measuring the flow velocity of a fluid, there is known a resistor element in which a thin-line or thin-film resistor is formed on a cylindrical or plate-like ceramic body having an insulating property. Has been. As the material of the lead wire electrically connected to the resistor, a noble metal simple substance or an alloy of noble metal has been selected because of its corrosion resistance.
【０００３】しかし、耐食性を重要視すると、流量計測
の応答性に難点が残る。この点を向上させた抵抗体素子
として、例えば、特開平5−52626号公報に開示されてい
るものがある。これは、抵抗体素子のリード線に貴金属
等より熱伝導率の低い材料を用い、抵抗体で発熱させた
熱がリード線を伝って容易に逃げないようにし応答性の
向上を図るものである。具体的には、リード線は、鉄−
ニッケル合金等の熱伝導率の低い材質からなる芯線と、
製造時の酸化を防止するために芯線の表面に白金族の合
金をクラッドした被覆層とから形成されたものである。However, if importance is attached to the corrosion resistance, there remains a problem in the response of the flow rate measurement. As a resistor element in which this point is improved, for example, there is one disclosed in JP-A-5-52626. This is to improve the responsiveness by using a material having a lower thermal conductivity than a noble metal or the like for the lead wire of the resistor element so that the heat generated by the resistor does not easily escape through the lead wire. . Specifically, the lead wire is iron-
A core wire made of a material having a low thermal conductivity such as a nickel alloy,
It is formed of a coating layer in which a platinum group alloy is clad on the surface of the core wire in order to prevent oxidation during manufacturing.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来技術のように、鉄
−ニッケル合金の芯線を酸化防止用の被覆層で保護した
クラッド線を抵抗体素子のリード線として用いた場合、
溶接などにより抵抗体素子を支持部材に固定する際、熱
により溶接部近傍の該被覆層が剥離し、鉄−ニッケル合
金部が露出する。そして、自動車のエンジンルーム内の
ような苛酷な使用環境条件下においては、その露出した
部分が腐食し、性能や品質を低下させるという問題があ
った。When a clad wire obtained by protecting an iron-nickel alloy core wire with a coating layer for preventing oxidation is used as a lead wire of a resistor element as in the prior art,
When the resistor element is fixed to the support member by welding or the like, the coating layer in the vicinity of the welded portion is peeled off by heat and the iron-nickel alloy portion is exposed. Then, under severe operating environment conditions such as in the engine room of an automobile, the exposed portion is corroded, and there is a problem that performance and quality are deteriorated.
【０００５】従って、鉄−ニッケル合金を外気に露出さ
せないための溶接作業が必要で製作の面で難しい点を持
っているものであった。Therefore, it is necessary to carry out a welding operation to prevent the iron-nickel alloy from being exposed to the outside air, which is a problem in manufacturing.
【０００６】また、鉄−ニッケル合金に白金族の合金を
クラッドしたリード線は、貴金属等のリード線に比べ材
料費は低減できるが、クラッド加工の加工費を含めた原
価を計算すると必ずしも安いものではなく、抵抗体素子
のコストアップに繋がっているものであった。A lead wire obtained by clad an iron-nickel alloy with an alloy of the platinum group can have a lower material cost than a lead wire made of a noble metal or the like, but it is not necessarily cheap when the cost including the processing cost of the clad process is calculated. Instead, the cost of the resistor element was increased.
【０００７】さらに、リード線はセラミックなどの基体
にガラスまたはガラスを含む導電体で接着固定されてい
るが、リード線とガラスとの密着強度は耐食性と裏腹な
関係にあり、耐食性を良くすると密着強度が低下すると
いう問題もある。Further, the lead wire is adhered and fixed to a substrate such as ceramics with glass or a conductor containing glass, but the adhesion strength between the lead wire and the glass is contrary to the corrosion resistance, and if the corrosion resistance is improved, the adhesion is improved. There is also the problem of reduced strength.
【０００８】本発明の第１の目的は、抵抗体素子のリー
ド線として耐食性と低熱伝導率とを兼備し、信頼性の向
上と低コストに結び付く抵抗体素子を提供することにあ
る。It is a first object of the present invention to provide a resistor element which has both corrosion resistance and low thermal conductivity as a lead wire of the resistor element, which leads to improved reliability and low cost.
【０００９】また、第２の目的は、適度に酸化皮膜が得
られてリード線と基体との密着強度が向上する抵抗体素
子を提供するものである。A second object is to provide a resistor element in which an oxide film is appropriately obtained and the adhesion strength between the lead wire and the substrate is improved.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、温度
依存性を示す電気抵抗を有する抵抗体と、抵抗体に電気
的に導通され電気抵抗を取り出すリード線とを含む抵抗
体素子において、リード線の材料が、貴金属元素のうち
少なくとも３種類の元素を主成分とする合金であること
により達成される。A first object of the present invention is to provide a resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance. The material of the lead wire is an alloy mainly containing at least three kinds of precious metal elements.
【００１１】また、リード線の材料が白金族元素のうち
少なくとも３種類の元素を主成分とする合金、あるいは
リード線の材料が白金族元素のうち少なくとも１種類の
元素と白金族元素を除く面心立方格子結晶構造を有する
遷移金属元素とを含む３種類または３種類以上の元素を
主成分とする合金、あるいはリード線の材料が少なくと
も白金、パラジウムおよびイリジウムの３元素を主成分
とする合金であっても、達成される。Further, the material of the lead wire is an alloy containing at least three elements of the platinum group elements as main components, or the material of the lead wire is at least one element of the platinum group elements and a surface excluding the platinum group elements. An alloy mainly composed of three or more elements including a transition metal element having a centered cubic crystal structure, or an alloy mainly composed of at least platinum, palladium and iridium as a lead wire material. Even if there is, it will be achieved.
【００１２】さらにまた、リード線の材料が、白金とイ
リジウムと該白金と該イリジウムを除く貴金属元素のう
ち少なくとも１種類の元素とを主成分とする合金であっ
て、白金とイリジウムとの合計重量に対するイリジウム
の重量パーセントが１５％〜７０％であること、あるい
はイリジウムとイリジウムを除く貴金属元素のうち少な
くとも２種類の元素とを主成分とする合金であって、該
合金の総重量に対するイリジウムの重量パーセントが２
０％以下であることによっても達成される。Furthermore, the material of the lead wire is an alloy containing platinum, iridium, and at least one element of the platinum and noble metal elements other than iridium as main components, and the total weight of platinum and iridium is The weight percentage of iridium to 15% to 70%, or an alloy mainly composed of iridium and at least two kinds of noble metal elements other than iridium, the weight of iridium with respect to the total weight of the alloy. Percent is 2
It is also achieved by being 0% or less.
【００１３】そして、第２の目的を達成する抵抗体素子
は、電気絶縁性を有する基体と、基体上に形成された抵
抗体と、基体にガラスまたはガラスを含む導電体で固定
され抵抗体に電気的に導通されたリード線とを含み構成
された抵抗体素子において、リード線の材料が、パラジ
ウムとパラジウムを除く白金族元素のうち少なくとも２
種類の元素とを主成分とする合金からなるものである。A resistor element that achieves the second object is a base having electrical insulation, a resistor formed on the base, and a resistor fixed to the base with glass or a conductor containing glass. In a resistor element including an electrically conducting lead wire, the material of the lead wire is at least 2 of palladium and a platinum group element other than palladium.
It is made of an alloy whose main component is a kind of element.
【００１４】[0014]
【作用】本発明の抵抗体素子は、リード線を耐食性に富
んだ貴金属元素を主成分とした合金で構成しているた
め、酸化防止のための被覆層を設けなくてもエンジンル
ーム内のような苛酷な使用環境条件下でも腐食すること
がなく、従って、加工作業により該被覆層が剥離しその
露出部分が腐食すると言うような問題がないので、性能
や品質の信頼性向上と低コストに結び付けることができ
る。In the resistor element of the present invention, the lead wire is made of an alloy containing a precious metal element having a high corrosion resistance as a main component. It does not corrode even under severe operating environment conditions. Therefore, there is no problem that the coating layer peels off during processing and its exposed part corrodes, improving reliability of performance and quality and reducing cost. Can be tied together.
【００１５】そして、貴金属元素を主成分とした合金で
あるが、３元素合金またはそれ以上の多元素合金を採用
し、熱伝導率の低いものとしている。その結果、抵抗体
で発熱した熱がリード線から容易に逃げず、また、逆に
外部の熱がリード線を伝って侵入してくることがないの
で、抵抗体素子の応答性を高めることができる。特に、
リード線の外表面から逃げる熱量の影響が少なくなり、
その効果は大きい。Although it is an alloy containing a noble metal element as a main component, a three-element alloy or a multi-element alloy of more than three elements is adopted to have a low thermal conductivity. As a result, the heat generated by the resistor does not easily escape from the lead wire, and on the contrary, external heat does not penetrate through the lead wire, so that the responsiveness of the resistor element can be improved. it can. In particular,
The influence of the amount of heat escaping from the outer surface of the lead wire is reduced,
The effect is great.
【００１６】さらに、リード線の熱絶縁性が向上する
と、電源投入時の熱バランス安定時間が短くなりこの点
からも出力特性のバラツキが低減され応答性を高めるこ
とができる。Further, if the thermal insulation of the lead wire is improved, the heat balance stabilization time at the time of turning on the power is shortened, and also from this point, the variation of the output characteristic is reduced and the responsiveness can be improved.
【００１７】一般に、貴金属を合金化すると、元の貴金
属単体に比較して、熱伝導率は低下することが知られて
いる。例えば、リード線として一般的に用いられている
白金単体および白金−イリジウム合金については、図５
に示されたように確認されている。これによれば、純白
金にイリジウムを含有させるほど純白金よりその熱伝導
率が低下することが判る。そして、イリジウムの含有率
（重量パーセント）が２０％から５０％位で熱伝導率が
顕著に低下している。しかし、イリジウムの含有率が増
加するに伴い、硬く脆くなると言ったイリジウム本来の
性質が表面化して来る。そのため、リード線のような伸
線加工する物のイリジウム含有率は、２０％以下に限定
される。特に、自動車部品のように常に振動を受けるも
のでは、脆い材質であると断線の危険性があり、従っ
て、白金−イリジウム合金であれば、実用的な含有率は
１０％から１５％である。It is generally known that alloying a noble metal lowers the thermal conductivity as compared with the original noble metal alone. For example, FIG. 5 shows a simple substance of platinum and a platinum-iridium alloy generally used as lead wires.
Have been confirmed as shown in. According to this, it is understood that the thermal conductivity of pure platinum is lower than that of pure platinum as iridium is contained in the pure platinum. The thermal conductivity is remarkably reduced when the iridium content (weight percentage) is about 20% to 50%. However, as the iridium content increases, the original property of iridium, which becomes hard and brittle, comes to the surface. Therefore, the iridium content of a wire-drawn product such as a lead wire is limited to 20% or less. In particular, if the material is subject to constant vibration such as automobile parts, there is a risk of wire breakage if it is a brittle material. Therefore, in the case of a platinum-iridium alloy, a practical content is 10% to 15%.
【００１８】上記のように、一方の貴金属に他方の貴金
属を含有させ熱伝導率を下げようとしても、２元素合金
のリード線では、加工性や機械的特性などに問題が生
じ、その含有率、即ち配合の自由度が限定され、思うよ
うに熱伝導率を下げることが困難である。As described above, even if one noble metal is mixed with the other noble metal to reduce the thermal conductivity, a lead wire made of a two-element alloy causes problems in workability and mechanical properties. That is, the degree of freedom of formulation is limited, and it is difficult to lower the thermal conductivity as desired.
【００１９】そこで、上記の白金−イリジウム合金の場
合であれば、熱伝導率が低い値を示すイリジウム含有率
３０％位を確保し、且つイリジウム含有率を脆性の点で
問題のない１５％に抑えるために、白金とイリジウム以
外の第３の貴金属を含有させて合金化することが考えら
れる。Therefore, in the case of the above platinum-iridium alloy, an iridium content rate of about 30%, which shows a low thermal conductivity, is secured, and the iridium content rate is set to 15%, which is not problematic in terms of brittleness. In order to suppress it, it is considered that a third noble metal other than platinum and iridium is contained and alloyed.
【００２０】具体的には、白金３５％、イリジウム１５
％および第３の貴金属５０％からなる３元素合金とす
る。このようにすれば、「白金とイリジウムの合計」に
対するイリジウム含有率（重量パーセント）３０％は確
保され、合金全体に対するイリジウム含有率（重量パー
セント）は１５％に抑えられる。従って、脆性を増すこ
となく熱伝導率を低下させることができる。Specifically, 35% platinum, 15 iridium
% And a third noble metal 50%, a three-element alloy. In this way, the iridium content (weight percent) of 30% with respect to the "total of platinum and iridium" is secured, and the iridium content (weight percent) of the entire alloy is suppressed to 15%. Therefore, the thermal conductivity can be reduced without increasing brittleness.
【００２１】よって、本発明による抵抗体素子のリード
線は、貴金属元素を主成分とした３元素または多元素の
合金配合とすることによって、その配合の自由度を高め
発生する実用上の問題点を払拭し、純貴金属または２元
素合金と比較し低い値の熱伝導率を示すものとなる。Therefore, when the lead wire of the resistor element according to the present invention is mixed with an alloy of three elements or multi-elements containing a noble metal element as a main component, the degree of freedom of the composition is increased to cause practical problems. Is wiped off to show a low value of thermal conductivity as compared with a pure precious metal or a binary alloy.
【００２２】一方、セラミックの基体とリード線との固
定に、ガラスまたはガラスを含有する導電体からなる接
着剤を用いる場合、ガラスとリード線の密着強度を増加
させる方法として、リード線の表面に薄く酸化被膜を形
成させ、該酸化被膜とガラスのイオン結合力を利用し密
着強度を増加させる方法がある。On the other hand, when an adhesive agent made of glass or a conductor containing glass is used to fix the ceramic base and the lead wire, a method of increasing the adhesion strength between the glass and the lead wire is There is a method of forming a thin oxide film and increasing the adhesion strength by utilizing the ionic bond between the oxide film and glass.
【００２３】本発明によれば、白金族元素を主成分とし
た３元素合金または多元素合金のうち１種類の元素をパ
ラジウムとする。これにより、白金族の中にあって比較
的酸化し易いパラジウムが、約７００℃の熱処理により
リード線の表面で酸化パラジウム（ＰｄＯ）の酸化被膜
を形成するので、目的が達成される。According to the present invention, one element of the three-element alloy or the multi-element alloy containing the platinum group element as the main component is palladium. As a result, palladium, which is relatively easy to oxidize in the platinum group, forms an oxide film of palladium oxide (PdO) on the surface of the lead wire by heat treatment at about 700 ° C., so that the object is achieved.
【００２４】[0024]
【実施例】以下、本発明による実施例について図面によ
り説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】本発明による第１の実施例について、図１
および図２を用いて説明する。FIG. 1 shows the first embodiment according to the present invention.
And it demonstrates using FIG.
【００２６】図１は、本発明に係る空気流量計測装置の
断面を示す図である。空気流量計測装置は、図に示すよ
うに、ボディ７内に自動車のエンジンに供給される空気
を流すための主空気通路１と、流量計測用の空気を流す
ための副空気通路２と、副空気通路２内にあって吸入空
気流量を検出するための発熱抵抗体素子４と、吸入空気
温度を検出するための感温抵抗体素子５と、それぞれの
素子が固定される支持部材６と、ボディ７の外周に設け
られた制御モジュール３と、から構成されている。FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an air flow rate measuring device according to the present invention. As shown in the drawing, the air flow rate measuring device includes a main air passage 1 for flowing air supplied to an engine of an automobile in a body 7, a sub air passage 2 for flowing air for flow rate measurement, and a sub air passage. A heating resistor element 4 for detecting the intake air flow rate in the air passage 2, a temperature sensitive resistor element 5 for detecting the intake air temperature, and a support member 6 to which each element is fixed, The control module 3 is provided on the outer periphery of the body 7.
【００２７】制御モジュール３は、発熱抵抗体素子４と
感温抵抗体素子５で検出された信号を、空気流量に対応
した電気信号として出力するものである。The control module 3 outputs the signals detected by the heating resistor element 4 and the temperature sensitive resistor element 5 as an electric signal corresponding to the air flow rate.
【００２８】図２は、本発明による一実施例の抵抗体素
子の断面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a resistor element according to an embodiment of the present invention.
【００２９】発熱抵抗体素子４および感温抵抗体素子５
（両方を含めて以下、抵抗体素子等と言う。）は、リー
ド線１１を除き従来の抵抗体素子等と同様の構造であ
る。その概要は、アルミナ等のセラミック材料から成る
円筒状の基体８の内部に、リード線１１がガラス材料等
から成る接着剤９により固着され、その後、基体８の外
周面に、リード線１１に電気的に導通された白金等の細
線を巻線して成る抵抗体１０とガラス材料等から成るコ
ーティング層１２とが形成されたものである。Heating resistor element 4 and temperature sensitive resistor element 5
(Including both, it is referred to as a resistor element or the like hereinafter) has the same structure as the conventional resistor element or the like except for the lead wire 11. The outline is that a lead wire 11 is fixed inside a cylindrical base body 8 made of a ceramic material such as alumina by an adhesive 9 made of a glass material or the like, and then the lead wire 11 is electrically connected to the outer peripheral surface of the base body 8. A resistor 10 formed by winding a thin wire of platinum or the like that is electrically connected and a coating layer 12 formed of a glass material or the like are formed.
【００３０】本実施例において、リード線１１は、白
金、イリジウム等の貴金属元素を主成分とした合金であ
る。そのため、酸化防止用の被覆層を設けなくても良好
なる耐食性を有している。従って、エンジンルーム内の
ような苛酷な使用環境条件下であっても腐食することが
なく性能や品質の信頼性が確保される。In this embodiment, the lead wire 11 is an alloy whose main component is a noble metal element such as platinum or iridium. Therefore, it has good corrosion resistance without providing a coating layer for preventing oxidation. Therefore, the performance and quality can be ensured without being corroded even under severe operating environment conditions such as in the engine room.
【００３１】本実施例の抵抗体素子等は、前記構成とす
ることにより、リード線１１の耐食性を良好にし、且
つ、抵抗体１０で発熱した熱量のうちリード線１１を伝
わって逃げる熱量を、あるいは、ボディ７側からリード
線１１を伝わって侵入してくる熱量を抑えることができ
る。With the resistance element and the like of this embodiment having the above structure, the corrosion resistance of the lead wire 11 is improved, and the amount of heat generated by the resistor 10 that escapes through the lead wire 11 is Alternatively, it is possible to suppress the amount of heat that penetrates through the lead wire 11 from the body 7 side and enters.
【００３２】ところで、一般に純金属における熱伝導率
λ(Ｗ／ｍ℃)は、比抵抗率σ(μΩ・ｃｍ)と、温度Ｔ
(℃)の関数であり、次式で表され、 λ＝2．43×Ｔ×（１／σ） （数１） これより、純金属においては、熱伝導率λと比抵抗率σ
の間に反比例の関係が成り立つことが知られている。By the way, in general, the thermal conductivity λ (W / m ° C.) of a pure metal is the resistivity σ (μΩ · cm) and the temperature T
It is a function of (℃) and is expressed by the following formula: λ = 2.43 × T × (1 / σ) (Equation 1) Therefore, in pure metal, thermal conductivity λ and specific resistance σ
It is known that there is an inversely proportional relationship between.
【００３３】この式は、純金属以外のものについて当て
嵌まるものではないが、貴金属を主成分とする貴金属合
金については、表１に示す通り、比抵抗率が大きいほど
熱伝導率が小さくなる。従って、貴金属を主成分とする
合金からなるリード線１１の熱伝導率を小さくする元素
の配合は、元の純貴金属の比抵抗率より貴金属合金の比
抵抗率を大きくする配合であると言える。This formula does not apply to other than pure metals, but for noble metal alloys containing a noble metal as a main component, as shown in Table 1, the larger the specific resistance, the smaller the thermal conductivity. Therefore, it can be said that the composition of the element that reduces the thermal conductivity of the lead wire 11 made of an alloy containing a noble metal as a main component is a composition that makes the specific resistance of the noble metal alloy larger than the specific resistance of the original pure noble metal.
【００３４】[0034]
【表１】 [Table 1]
【００３５】一般に、合金の比抵抗率σgは、その合金
の主成分である元の金属単体の比抵抗率σ0より高い値
を示す。これは、合金の結晶粒界中に存在する介在物が
抵抗となるためであり、合金全体としての比抵抗率を高
めるからであると云われている。In general, the specific resistance σg of the alloy is higher than the specific resistance σ 0 of the original simple metal which is the main component of the alloy. It is said that this is because the inclusions present in the crystal grain boundaries of the alloy serve as resistance, which increases the resistivity of the alloy as a whole.
【００３６】本実施例のリード線１１は、貴金属を主成
分とする３元素合金あるいは多元素合金であるため、結
晶粒界中に存在する介在物がさらに多種で複雑に存在す
る。従って、その合金の主成分である元の貴金属単体の
比抵抗率のいずれの値よりも、合金の比抵抗率の値が大
きくなる。それだから比抵抗率に反比例し熱伝導率が小
さくなり、断熱効果を向上させることができる。Since the lead wire 11 of this embodiment is a three-element alloy or a multi-element alloy containing a noble metal as a main component, the inclusions existing in the crystal grain boundaries are more diverse and complicated. Therefore, the value of the resistivity of the alloy is larger than any value of the resistivity of the original simple noble metal which is the main component of the alloy. Therefore, the thermal conductivity decreases in inverse proportion to the specific resistance, and the heat insulating effect can be improved.
【００３７】尚、貴金属元素は、ルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金お
よび金の８元素を指すものである。この８元素の中から
選択された少なくとも３元素を主成分とする合金であれ
ば、耐食性に優れ、且つ比抵抗率に反比例し熱伝導率が
小さい合金となる。The noble metal element means eight elements of ruthenium, rhodium, palladium, silver, osmium, iridium, platinum and gold. An alloy containing at least three elements selected from the eight elements as a main component is an alloy excellent in corrosion resistance, inversely proportional to the specific resistance, and small in thermal conductivity.
【００３８】以上のように、貴金属を主成分とする３元
素合金あるいは多元素合金からなるリード線を用いるこ
とにより、耐食性が良好で信頼性が高く、リード線を伝
わる熱量を抑え応答性が優れた抵抗体素子等を提供する
ことができる。特に、リード線の外表面から逃げる熱量
の影響が少なくなり、その効果は大きい。さらに、リー
ド線の熱絶縁性が向上すると、電源投入時の熱バランス
安定時間が短くなりこの点からも出力特性のバラツキが
低減され応答性を高めることができる。As described above, by using the lead wire made of a three-element alloy or a multi-element alloy containing a noble metal as a main component, the corrosion resistance is good and the reliability is high, the heat quantity transmitted through the lead wire is suppressed and the response is excellent. It is possible to provide a resistor element and the like. In particular, the effect of the amount of heat escaping from the outer surface of the lead wire is reduced and the effect is large. Further, if the thermal insulation of the lead wires is improved, the heat balance stabilization time at power-on is shortened, and also from this point, variations in output characteristics are reduced and responsiveness can be improved.
【００３９】本発明による第２の実施例について説明す
る。耐食性を更に確実なものとするために、リード線１
１の材料を、貴金属元素の中でも特に白金族元素に限定
し、このうちの少なくとも３種類の元素を主成分とする
合金とするものである。A second embodiment according to the present invention will be described. Lead wire 1 for more reliable corrosion resistance
The material of No. 1 is limited to the platinum group element among the noble metal elements, and is an alloy containing at least three of these elements as the main components.
【００４０】白金族元素はいずれも化学的に安定である
ので優れた耐食性を示し、これらの元素のみの組合せの
合金の耐食性は、更に確実なものとなる。Since all the platinum group elements are chemically stable, they show excellent corrosion resistance, and the corrosion resistance of the alloy composed only of these elements becomes more reliable.
【００４１】尚、白金族元素は、ルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金の
６元素を指すものである。前述したと同様にこの６元素
の中から選択された少なくとも３元素を主成分とする合
金であれば、耐食性に優れ、且つ比抵抗率に反比例し熱
伝導率が小さい合金となる。The platinum group element refers to the six elements ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum. As described above, if the alloy contains at least three elements selected from the six elements as a main component, the alloy has excellent corrosion resistance, is inversely proportional to the specific resistance, and has a small thermal conductivity.
【００４２】従って、本実施例により、応答性に優れ、
耐食性に富んだ抵抗体素子を提供できる。Therefore, according to this embodiment, excellent responsiveness,
It is possible to provide a resistor element having excellent corrosion resistance.
【００４３】また、本発明による第３の実施例について
説明する。リード線１１の材料が、白金族元素のうち少
なくとも１種類の元素と白金族元素を除く面心立方格子
結晶構造を有する遷移金属元素とを含む３種類または３
種類以上の元素からなる合金である場合である。The third embodiment of the present invention will be described. The material of the lead wire 11 includes at least one element of the platinum group elements and a transition metal element having a face-centered cubic lattice crystal structure excluding the platinum group elements, or three types.
This is the case when the alloy is composed of more than one kind of element.
【００４４】通常、２種類の金属元素を容易に合金化す
る場合、即ち２種類の金属元素の固溶体を容易に形成す
る場合、それらの元素が同じ結晶構造を持ち、両者の原
子半径の差が１５％以内に近接してしていることが必要
条件とされている。Usually, when two kinds of metal elements are easily alloyed, that is, when a solid solution of two kinds of metal elements is easily formed, those elements have the same crystal structure and the difference in atomic radius between them is large. It is a necessary condition that they are close to each other within 15%.
【００４５】白金族元素は、ルテニウム、オスミウムを
除き面心立方格子結晶構造を持ち、原子半径は、ルテニ
ウムの１．３３Åから白金の１．３９Åまでと非常に近
接している。従って、貴金属元素以外の遷移金属元素で
あっても、面心立方格子結晶構造を持つ遷移金属元素に
限定すれば、白金族元素と容易に固溶体を形成するもの
である。The platinum group elements have a face-centered cubic lattice crystal structure except ruthenium and osmium, and the atomic radii are very close to 1.33Å of ruthenium and 1.39Å of platinum. Therefore, even a transition metal element other than a noble metal element can easily form a solid solution with a platinum group element if it is limited to a transition metal element having a face-centered cubic lattice crystal structure.
【００４６】ところで、遷移金属元素の面心立方格子結
晶構造を持つ元素の中には、ニッケルや鉄などの耐食性
に劣る元素も含まれている。しかし、このような元素も
合金配合する元素によっては耐食性を上げることが可能
である。例えば、ニッケル−モリブデン−鉄で構成した
ハステロイ合金の場合、クロムを配合することにより、
腐食速度を１／２×１０4まで抑えらることが知られて
いる。By the way, the elements having a face-centered cubic lattice crystal structure of transition metal elements include elements having poor corrosion resistance such as nickel and iron. However, such an element can also improve the corrosion resistance depending on the element to be alloyed. For example, in the case of a Hastelloy alloy composed of nickel-molybdenum-iron, by adding chromium,
It is known to suppress the corrosion rate to 1/2 × 10 4 .
【００４７】よって、白金族元素を主成分とし、仮りに
耐食性に劣る遷移金属元素を含有させてもそれを補う別
の金属元素を配合させれば、耐食性を問題の無いレベル
まで改善できる。従って、この実施例においても、応答
性に優れ耐食性に富んだ抵抗体素子を提供できる。Therefore, even if a transition metal element having a platinum group element as a main component and having a poor corrosion resistance is contained, if another metal element is added to supplement the transition metal element, the corrosion resistance can be improved to a problem-free level. Therefore, also in this embodiment, it is possible to provide a resistor element having excellent responsiveness and excellent corrosion resistance.
【００４８】さらに、本発明による第４の実施例につい
て説明する。リード線１１の材料である貴金属元素の合
金において、少なくとも白金、パラジウムおよびイリジ
ウムの３種類を主成分として含有しているものである。Further, a fourth embodiment according to the present invention will be described. The alloy of the noble metal element that is the material of the lead wire 11 contains at least three types of platinum, palladium, and iridium as main components.
【００４９】抵抗体素子等に用いるリード線１１は、一
般的に、強度と断熱性のバランスが考慮され、直径0．1
mmから0．3mmの細線である。しかし、このような細線
は、伸性が小さく加工中にクラックや断線を生じること
があり、細線化できない場合もある。The lead wire 11 used for the resistor element or the like generally has a diameter of 0.1 in consideration of the balance between strength and heat insulation.
It is a thin line from mm to 0.3 mm. However, such a fine wire has a low ductility and may cause cracks or breaks during processing, and in some cases, the fine wire cannot be made thin.
【００５０】一般に、白金とパラジウム、または白金と
イリジウムの２元素合金は、伸性が良く加工し易い配合
であることが知られている。従って、少なくとも白金、
パラジウムおよびイリジウムの３種類を主成分とする合
金からなるリード線１１は、伸線加工が容易で、上記の
ような場合にも対処することができる。It is generally known that a binary element alloy of platinum and palladium or platinum and iridium has a good ductility and is easy to process. Therefore, at least platinum,
The lead wire 11 made of an alloy containing three kinds of palladium and iridium as a main component can be easily drawn, and the above case can be dealt with.
【００５１】一例であるが、白金１５％、パラジウム７
０％、イリジウム１５％の合金の場合、当発明者の実測
値によれば熱伝導率λは１８（Ｗ／ｍ℃）を示し、白金
の熱伝導率の約１／４であることが判明した。且つ、伸
線加工も容易であった。従って、これらの合金からなる
リード線を用いれば、優れた抵抗体素子等を提供するこ
とができる。As an example, platinum 15%, palladium 7
In the case of an alloy of 0% and 15% iridium, the thermal conductivity λ shows 18 (W / m ° C.) according to the actual measurement value by the present inventor, which is about 1/4 of the thermal conductivity of platinum. did. Moreover, wire drawing was also easy. Therefore, if a lead wire made of these alloys is used, an excellent resistor element or the like can be provided.
【００５２】上記の白金１５％、パラジウム７０％、イ
リジウム１５％の合金においては、白金とイリジウムと
の合計重量に対するイリジウム含有率（重量パーセン
ト）は５０％である。これ位のイリジウム含有率でも熱
伝導率が低い値を示すことを当発明者は確認している。
そして、上記の確認結果と図５に示されたデータから、
白金とイリジウムと、該白金と該イリジウムを除く貴金
属元素のうち少なくとも１種類の元素とを主成分とする
合金においては、白金とイリジウムとの合計重量に対す
るイリジウム含有率（重量パーセント）は、１５％〜７
０％の範囲位が望ましいと言える。In the above alloy of 15% platinum, 70% palladium and 15% iridium, the iridium content (weight percentage) is 50% with respect to the total weight of platinum and iridium. The present inventor has confirmed that the thermal conductivity is low even at this iridium content.
Then, from the above confirmation result and the data shown in FIG. 5,
In an alloy containing platinum and iridium and at least one element of the platinum and at least one element of noble metal elements other than iridium as a main component, the iridium content (% by weight) based on the total weight of platinum and iridium is 15%. ~ 7
It can be said that the range of 0% is desirable.
【００５３】また、合金の総重量に対するイリジウム含
有率（重量パーセント）が２０％であると、脆くて実用
的でないことを当発明者は確認している。The inventor has confirmed that an iridium content (weight percentage) of 20% based on the total weight of the alloy is brittle and impractical.
【００５４】図３は、本発明による抵抗体素子を採用し
た空気流量計と従来の空気流量計の応答性を比較した一
実験結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment comparing the responsiveness of an air flow meter employing the resistor element according to the present invention with that of a conventional air flow meter.
【００５５】本発明品のリード線の材料は、白金１５
％、パラジウム７０％、イリジウム１５％の３種類の元
素から成る合金である。従来品のリード線の材料は、白
金単体である。当発明者による実験によって、本発明に
よる抵抗体素子を用いた空気流量計の方が、応答性、即
ち測定精度の向上が得られることが確認された。The material of the lead wire of the present invention is platinum 15
%, 70% palladium, 15% iridium. The material of the conventional lead wire is platinum alone. Experiments by the present inventor have confirmed that the air flowmeter using the resistor element according to the present invention can improve the responsiveness, that is, the measurement accuracy.
【００５６】図４は、本発明による他の実施例の抵抗体
素子を示す斜視図である。図において、発熱抵抗体素子
４および感温抵抗体素子５の構造は、それ自体の電気抵
抗が温度依存性を示す白金等の細線を抵抗体１０として
用い、その抵抗体１０をリード線１１と電気的に導通
し、ホルダ１４により固定したものである。FIG. 4 is a perspective view showing a resistor element according to another embodiment of the present invention. In the figure, the structure of the heat-generating resistor element 4 and the temperature-sensitive resistor element 5 uses a thin wire such as platinum whose electric resistance shows temperature dependence as a resistor 10, and uses the resistor 10 as a lead wire 11. It is electrically conductive and is fixed by the holder 14.
【００５７】この実施例に用いられるリード線の材料に
は、これまで記述してきた全ての合金が適用されるの
で、前述と同様に、応答性と耐食性に優れた抵抗体素子
等を提供することができる。Since all the alloys described so far are applied to the material of the lead wire used in this example, it is necessary to provide a resistor element and the like having excellent responsiveness and corrosion resistance as described above. You can
【００５８】一方、図２に戻って、基体８とリード線１
１との密着強度について説明する。On the other hand, returning to FIG. 2, the substrate 8 and the lead wire 1
The adhesion strength with No. 1 will be described.
【００５９】本実施例のような抵抗体素子等において
は、基体８とリード線１１の接合に、ガラスまたはガラ
スを含有する導電体からなる接着剤が一般に用いられ、
その密着強度はリード線１１の金属表面に対するガラス
の密着性に依存されている。そして、金属とガラスとの
密着性に関しては、金属表面の酸化被膜の存在が密着強
度を高める必要条件であると知られている。In the resistor element and the like as in the present embodiment, an adhesive made of glass or a conductor containing glass is generally used for joining the base 8 and the lead wire 11.
The adhesion strength depends on the adhesion of the glass to the metal surface of the lead wire 11. Regarding the adhesion between metal and glass, it is known that the presence of an oxide film on the metal surface is a necessary condition for increasing the adhesion strength.
【００６０】これは、金属とガラスの機械的結合に加え
て酸化皮膜とガラスのイオン結合が付加されるためであ
る。しかし、従来の抵抗体素子に用いられたリード線の
材料である白金や白金−イリジウム合金では、リード線
１１の表面に酸化被膜を形成させることが困難で、基体
８とリード線１１との密着強度に限界があった。This is because the ionic bond between the oxide film and the glass is added in addition to the mechanical bond between the metal and the glass. However, it is difficult to form an oxide film on the surface of the lead wire 11 with platinum or a platinum-iridium alloy, which is the material of the lead wire used in the conventional resistor element, and thus the base body 8 and the lead wire 11 are adhered closely. There was a limit to strength.
【００６１】そこで、本実施例では、白金族元素の中に
あって比較的酸化し易いパラジウムをリード線１１に含
有させ、約７００℃の加熱によりリード線１１の表面に
酸化パラジウム（ＰｄＯ）の酸化被膜を形成させるもの
である。これより、ガラスを含んだ接着剤９の焼成工程
（７００℃以上）を介して、容易にリード線１１の表面
に酸化被膜を形成させることができ、密着強度の向上が
図られる。In view of this, in this embodiment, the lead wire 11 contains palladium, which is a platinum group element and is relatively easy to oxidize, and the surface of the lead wire 11 is heated to about 700 ° C. with palladium oxide (PdO). It forms an oxide film. As a result, an oxide film can be easily formed on the surface of the lead wire 11 through the baking step (700 ° C. or higher) of the adhesive 9 containing glass, and the adhesion strength can be improved.
【００６２】リード線１１をパラジウムを含む合金とす
ることにより、応答性、耐食性に優れ、更に基体８とリ
ード線１１との密着強度も高い抵抗体素子等を提供でき
る。When the lead wire 11 is made of an alloy containing palladium, it is possible to provide a resistor element having excellent responsiveness and corrosion resistance and having a high adhesion strength between the substrate 8 and the lead wire 11.
【００６３】以上の記述では、円筒形状の基体に巻線し
て成る抵抗体素子について説明したが、円筒形状以外の
板状の基体に抵抗膜を形成して成る抵抗体素子などにつ
いてもリード線を用いたものであれば適用され得ること
は言うまでもない。In the above description, the resistor element formed by winding on the cylindrical base is explained, but the lead element is also applicable to the resistor element formed by forming the resistive film on the plate-shaped base other than the cylindrical shape. It goes without saying that any method using can be applied.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明により、耐食性と応答性に優れた
抵抗体素子を得ることができる。そのため性能や品質の
信頼性と測定精度の向上が図られる。また、リード線は
クラッド加工のないものであり溶接作業も容易であるの
で、コスト低減が図られる。According to the present invention, a resistor element having excellent corrosion resistance and responsiveness can be obtained. Therefore, the reliability of the performance and quality and the measurement accuracy can be improved. Further, since the lead wire has no clad processing and the welding work is easy, the cost can be reduced.
【００６５】さらに、ガラスとリード線の密着強度を増
加させることができるので、基体とリード線間の剥離に
よる弊害が無くなり製品信頼性の向上が図られる。Furthermore, since the adhesion strength between the glass and the lead wire can be increased, the adverse effect due to the peeling between the substrate and the lead wire is eliminated, and the product reliability is improved.
【図１】本発明に係る空気流量計測装置の断面を示す図
である。FIG. 1 is a view showing a cross section of an air flow rate measuring device according to the present invention.
【図２】本発明による一実施例の抵抗体素子を示す断面
図である。FIG. 2 is a sectional view showing a resistor element according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明による抵抗体素子を採用した空気流量計
と従来の空気流量計の応答性を比較した一実験結果を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment comparing the responsiveness of an air flow meter that employs a resistor element according to the present invention and a conventional air flow meter.
【図４】本発明による他の実施例の抵抗体素子を示す斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a resistor element according to another embodiment of the present invention.
【図５】白金−イリジウム合金におけるイリジウム含有
率と熱伝導率の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between iridium content and thermal conductivity in a platinum-iridium alloy.
１・・主空気通路、２・・副空気通路、３・・制御モジュー
ル、４・・発熱抵抗体素子、５・・感温抵抗体素子、６・・支
持部材、７・・ボディ、８・・基体、９・・接着剤、10・・抵抗
体、11・・リード線、12・・コーティング層。1 ・ ・ Main air passage, 2 ・ ・ Sub air passage, 3 ・ ・ Control module, 4 ・ ・ Heating resistor element, 5 ・ ・ Temperature sensitive resistor element, 6 ・ ・ Supporting member, 7 ・ ・ Body, 8 ・・ Substrate, 9 ・ ・ Adhesive, 10 ・ ・ Resistor, 11 ・ ・ Lead wire, 12 ・ ・ Coating layer
───────────────────────────────────────────────────── 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字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 高橋 実 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Izumi Watanabe 2477 Kashima Yatsu, Takaba, Katsuta-shi, Ibaraki Prefecture 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (72) Minor Takahashi 2520, Takata, Katsuta-shi, Ibaraki Stocks Company Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division
Claims (10)
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、貴金属元素のうち少なくとも３
種類の元素を主成分とする合金であることを特徴とする
抵抗体素子。1. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein the material of the lead wire is a noble metal. At least 3 of the elements
A resistor element, which is an alloy containing various kinds of elements as main components.
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、白金族元素のうち少なくとも３
種類の元素を主成分とする合金であることを特徴とする
抵抗体素子。2. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence, and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein the material of the lead wire is platinum. At least 3 of the group elements
A resistor element, which is an alloy containing various kinds of elements as main components.
成分は、元の少なくとも３種類の前記元素単体の比抵抗
率のいずれの値よりも前記合金の比抵抗率の値が大きい
ものであることを特徴とする抵抗体素子。3. The alloy according to claim 1 or 2, wherein the main component has a resistivity value larger than any of the original resistivity values of the at least three kinds of elemental elements. A resistor element characterized by being present.
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、白金族元素のうち少なくとも１
種類の元素と白金族元素を除く面心立方格子結晶構造を
有する遷移金属元素とを含む３種類または３種類以上の
元素を主成分とする合金であることを特徴とする抵抗体
素子。4. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein the material of the lead wire is platinum. At least one of the group elements
A resistor element, which is an alloy mainly composed of three kinds or three or more kinds of elements including kinds of elements and transition metal elements having a face-centered cubic lattice crystal structure excluding platinum group elements.
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、少なくとも白金、パラジウムお
よびイリジウムの３元素を主成分とする合金であること
を特徴とする抵抗体素子。5. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence, and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein a material of the lead wire is at least A resistor element, which is an alloy containing three elements of platinum, palladium and iridium as main components.
セントが、白金１５％、パラジウム７０％およびイリジ
ウム１５％であることを特徴とする抵抗体素子。6. The resistor element according to claim 5, wherein the weight percentage of the main component is 15% platinum, 70% palladium and 15% iridium.
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、白金と、イリジウムと、前記白
金と前記イリジウムを除く貴金属元素のうち少なくとも
１種類の元素とを主成分とする合金であって、前記白金
と前記イリジウムとの合計重量に対する前記イリジウム
の重量パーセントが１５％〜７０％であることを特徴と
する抵抗体素子。7. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein the material of the lead wire is platinum. And iridium, and an alloy containing, as a main component, iridium, and at least one element of the noble metal elements other than iridium, wherein the weight percentage of iridium with respect to the total weight of platinum and iridium is 15%. A resistor element, which is ˜70%.
と、前記抵抗体に電気的に導通され前記電気抵抗を取り
出すリード線とを含む抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、イリジウムとイリジウムを除く
貴金属元素のうち少なくとも２種類の元素とを主成分と
する合金であって、前記合金の総重量に対する前記イリ
ジウムの重量パーセントが２０％以下であることを特徴
とする抵抗体素子。8. A resistor element including a resistor having an electric resistance exhibiting temperature dependence and a lead wire electrically connected to the resistor to take out the electric resistance, wherein the material of the lead wire is iridium. And a noble metal element other than iridium, which is an alloy containing at least two elements as main components, wherein the weight percentage of iridium with respect to the total weight of the alloy is 20% or less.
形成された抵抗体と、前記基体に固定され前記抵抗体に
電気的に導通されたリード線とを含み構成された抵抗体
素子において、前記リード線の材料が、請求項１から請
求項８までに記載されたいずれかの合金であることを特
徴とする抵抗体素子。9. A resistor element including an electrically insulating substrate, a resistor formed on the substrate, and a lead wire fixed to the substrate and electrically connected to the resistor. In the resistor element, the material of the lead wire is any one of the alloys described in claims 1 to 8.
に形成された抵抗体と、前記基体にガラスまたはガラス
を含む導電体で固定され前記抵抗体に電気的に導通され
たリード線とを含み構成された抵抗体素子において、 前記リード線の材料が、パラジウムとパラジウムを除く
白金族元素のうち少なくとも２種類の元素とを主成分と
する合金であることを特徴とする抵抗体素子。10. A substrate having electrical insulation, a resistor formed on the substrate, and a lead wire fixed to the substrate with glass or a conductor containing glass and electrically connected to the resistor. A resistor element constituted by including: the lead wire material being an alloy containing palladium and at least two kinds of platinum group elements other than palladium as main components.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0831305A1 (en) * | 1996-09-20 | 1998-03-25 | Hitachi, Ltd. | Thermal type flow meter |
| US7145110B1 (en) * | 2005-10-19 | 2006-12-05 | Howard Rosen | Thermal barrier for a thermistor |
| JP2010145155A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Denso Corp | Device for measuring air flow rate |
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