KR960015063B1 - 열선식 공기유량계 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

열선식 공기유량계 및 그 제조방법

제1도는 본원 발명의 열선식 공기유량계에 사용하는 발열저항체의 길이방향 단면도.

제2a도 내지 제2e도는 제1도의 상기 발열저항체의 제조공정도.

제3도는 본원 발명의 다른 실시예의 발열저항체의 길이방향 단면도.

제4a도 내지 제4d도는 제3도의 발열저항체의 제조공정도.

제4e도는 제4d도에 나타낸 발열저항체의 일부분의 확대도.

제5도는 본원 발명의 발열저항체의 제조방법의 다른 실시예를 나타내기 위한 설명도.

제6도는 본원 발명의 다른 실시예의 발열저항체의 길이방향 단면도.

제7a도 내지 제7e도는 제6도의 발열저항체의 제조공정도.

제8도는 세라믹스와 유리를 심선에 감겨진 발열저항체에 부착시킨 상태를 나타내는 단면도.

제9도는 유리성분의 체적%와 압괴강도의 관계를 나타내는 그래프.

제10도는 유리성분의 체적%와 응답시간의 관계를 나타내는 그래프.

제11a도 내지 제11d도는 제6도의 발열저항체의 제조공정의 다른 실시예를 나타내는 설명도.

제12a도 내지 제12d도는 막회로를 구비한 발열저항체의 제조공정을 나타내는 단면도.

제13도는 본원 발명의 다른 실시예에 사용하는 막회로를 구비한 발열저항체의 실시예의 사시도.

제14도는 열선식 공기유량계의 단면도.

제15도는 제14도의 열선식 공기유량계의 구동회로의 배선도.

제16도는 제14도의 열선식 공기유량계의 응답특성을 나타내는 그래프.

본원 발명은 열선식 공기유량계 및 그 제조방법에 관한 것이며, 특히 자동차용 내연기관의 흡입공기량의 검출에 적합한 열선식 공기유량계 및 제조방법에 관한 것이다.

열선식 공기유량계는 유량(流量)을 측정하는 공기유통로중의 발열저항체에 열선을 설치하고, 공기류에 의해 열선이 냉각되는 것을 해소하기 위해서 그 열선을 흐르는 전류를 증가하여 이것을 가열시키고, 이 전류의 증가량에 의해 공기유량을 검지하도록 한 것이며, 가동부분이 없고 더우기 질량유량을 직접 검출할 수 있으므로 자동차용 내연기관의 공연비제어용 등에 널리 채용되고 있다.

이 유량계에 사용하고 있는 발열저항체는 매우 미세한 예를 들면 직경이 수십미크론의 백금 등의 금속와이어가 사용되고 있으며, 그때문에 예를 들면 일본국 실개소 56(1981)-96326호 공보에 기재되어 있는 발열저항체는 이 발열저항선이 되는 금속와이어를 세라믹스 등의 심선(心線) 즉 보빈에 감아서 구성하고 있었다.

또 다른 방식으로서 금속와이어를 코일모양으로 감고, 발열저항체의 지지체에 용접하는 양끝부를 제외하고 유리코팅한 보빈이 없는 보빈레스방식의 발열저항체가 출원되어 있다.

상기 종래기술중 금속와이어를 세라믹스 등의 심선 즉 보빈에 감은 발열저항체에서는 보빈자체를 가열하는 열 및 보빈을 타고 발열저항체의 지지체에 전해지는 열량을 무시할 수 없고, 특히 공기유량의 변동에 대하여 과도응답이 지연되기 때문에, 자동차의 급가감속시에 서징이 발생하는 문제가 있었다. 또 제조공정에서 발열저항체의 1개마다 권선작업을 할 필요가 있기 때문에 작업의 자동화가 곤란하였다.

이것에 대하여 보빈레스방식에서는 응답성의 개선이 이루어지고, 권선작업도 발열저항체를 복수개 연속으로 행할 수 있으므로 자동화율이 증대되나, 유리코팅하지 않고 남겨놓은 양끝의 금속와이어의 취급이 곤란하고, 지지체에 지지시키는 조립작업 등에 충분한 작업성을 얻을 수 없는 제조상의 문제가 있었다. 또 코일 모양의 금속와이어를 지지하고 있는 지지부재는 코팅한 유리이지만, 제품으로서 충분한 강도를 확보하기 위해서는 유리층의 두께를 그다지 얇게할 수 없고, 열전도성이 나쁜 유리층에 의해서 금속와이어와 공기류와의 사이의 열전달에 지연이 일어나 얇게할 수 없고, 열전도성이 나쁜 유리층에 의해서 금속와이어와 공기류와의 사이의 열전달에 지연이 일어나 과도응답성을 손상한다고 하는 문제가 있었다.

또 상술한 보빈레스방식에서는 상기 유리코팅으로 된 원통부재의 내벽면(금속와이어가 나선형으로 설치되어 있는 면)이 외기와 접촉하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에 계측해야할 공기의 유량에 있어서의 상기 공기중에 먼지, 이온성 물질이 포함되어 있는 경우, 이들 먼지, 이온성 물질이 상기 원통부재의 내벽면에 부착되고, 최악의 경우에는 충진된 상태로 되고 만다. 이와 같은 경우, 와이어에서 발열된 열이 상기 먼지를 매체로 하여 전도되어 버려 보빈레스방식으로 한 메리트가 손상되게 된다. 또 이온성 물질이 부착, 충진된 경우 코일모양의 인접하는 금속와이어간에 단락이 발생하여 발열저항체로서의 특성 그 자체가 변화되고 만다는 문제점을 갖는다. 또 종래의 보빈빈레스방식의 발열저항체의 제조방법에 있어서는 보빈에 코일모양의 금속와이어를 감은 후, 상기 보빈을 제거하는 방법을 채용하고 있으며, 그 보빈제거수단으로써 화학적 에칭을 사용한 것이다. 이 때문에 에칭공정을 특히 필요로 하는 것이며 작업을 복잡하게 한 것이었다.

본원 발명의 목적은 높은 자동화율로 제조할 수 있고 취급이 용이하며 더우기 충분한 응답성을 가진 열선식 공기유량계 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또 본원 발명은 공기중의 먼지, 이온성 물질에 의해서도 응답성이 손상되지 않으은 물론, 특성열화도 발생시키지 않은 열선식 공기유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 제조를 간단히하고, 작업의 번잡화를 해소한 열선식 공기유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 발열저항체를 코일모양으로 감은 금속와이어와, 그 양끝에 접속된 금속리드선과, 상기 금속와이어와 금속리드선의 접속부 및 접속부 사이에 있는 금속와이어를 피복지지하는 지지부재 예를 들면 유리 부재에 의해 구성하므로써 달성된다.

또 이와 같은 발열저항체는 소정의 길이의 금속심선 또는 유리심선과 이것에 감은 발연저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하고, 이어서 상기 용접부도 덮도록 유리재로 금속와이어를 오버코트하여 소성한 후, 금속심선을 제거하여 제작된다. 그러나 유리심선을 사용한 경우에는 제거하지 않아도 된다.

본원 발명에서는 길이방향으로 연속된 복수개의 발열저항체를 만드는데 소요되는 길이를 가진 금속심선 또는 유리심선에 금속와이어를 연속적으로 감는다. 이때 연속된 복수개의 발열저항체에 금속와이어가 자동권선기에 의해 연속적으로 권선작업이 행하여지므로 제조의 자동화율을 현저하게 높인다.

다음에 이와 같이아혀 금속와이어를 감은 심선을 소정의 길이로 절단하여, 그 양끝에 리드선을 용접한다. 용접부는 용접부간의 금속와이어와 함께 유리로 오버코트되어 일체적으로 고정된다. 따라서 최종적으로 발열저항체는 리드선과 유리부재로 지지(일체적 고정)되고, 미소한 금속와이어부를 발열저항체의 지지체에 접속하기도 하는 작업이 없어지므로 취급이 용이해진다.

금속심선은 도전성이 있기 때문에 리드선 사이를 단락시켜 버리므로 산에 의한 에칭 등으로 금속심선을 제거한다. 발열부는 오버코트한 유리로 기계적 강도 및 내식성을 갖게 할 수 있다. 이것에 의해 금속와이어에 통전하므로써 발생된 열이 종래의 보빈식과 같이 열용량이 큰 보빈을 가열하거나, 보빈을 거쳐 지지체에 도피하지 않고 거의가 공기에 열전달된다. 따라서 공기유량이 급변할 경우 등의 과도응답성이 대폭 향상되며, 공기량 변화에 따라서 열선식 공기유량계가 신호를 보내기 때문에 항상 적절한 연료공급량 제어에 의해 서징발생 등의 문제를 해소할 수 있다.

유리심선을 사용한 경우는 절연성이므로 유리심선을 제거할 필요가 없다. 이 때에는 기계적 강도를 이 심선으로 갖게할 수 있으므로 유리의 오버코트의 두께는 얇아도 되며, 전체의 열용량을 적게할 수 있으므로 응답성은 금속심선을 제거한 경우에 비하여 악화되지 않는다.

그리고 금속심선을 제거한 후에 그곳을 유리로 메우는 제조방법도 가능하다. 특성은 유리심선을 사용한 경우와 마찬가지이다.

금속와이어는 통상은 내열성, 내식성이 높은 백금선이 사용되는데 텅그스텐선을 사용할 수도 있다. 리드선은 백금이리듐합금선 등이 사용된다.

유리를 소성할 때에 너무 고온으로 가열하면 백금선이 취화(脆化)되어 전기적인 특성이 변화된다. 1200℃ 이상에서 장시간 가열하는 것은 피하지 않으면 안된다. 따라서 발열저항체를 지지하는 유리부재는 온도가 800℃ 내지 850℃에서 점도가 10⁴포이즈 이상 10⁷포이즈 이하의 특성을 갖는 것을 사용하여 1200℃ 이하에서 소성하는 것이 필요하다. 유리의 열팽창계수는 반드시 백금선의 열팽창계수(90×10^-7/℃)에 합치될 필요는 없으나, 사용시의 열사이클에 의한 응력을 완화하기 위해서는 가까운쪽이 유리하다. 또 심선을 산으로 에칭제거할 경우에, 유리가 대폭 침식되어서는 안된다. 유리의 내산성은 점도특성과 마찬가지로 유리구조의 결합강도에 관계하고 있으며, 이 점도강도를 갖는 유리라면 에칭할때의 침식깊이를 1㎛ 이하로 억제할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 유리라면 사용시의 내수성, 내유성도 충분하다. 점도가 더욱 저온에서 저하하는 유리는 낮은 온도에서 소성할 수가 있으며, 내산성, 내수성, 내유성 등이 불충분하다.

상기와 같은 특성을 갖는 유리는 연칼리유리, 연소다유리, 연칼리소다유리, 소다석회유리, 소다바리움유리,칼리석회유리, 칼리바리움유리, 붕규산유리중에서 발견된다.

금속심선으로서는 몰리브덴선이나 니켈철합금선이 사용된다. 이것들에 대해서도 대기중에서 1200℃ 이상으로 가열하는 것은 산화의 점에서 바람직하지 못하며, 상기의 특성의 유리를 사용하므로써 조합해서 사용할 수가 있다. 특히 니켈철합금선은 백금선과 열팽창계수를 맞출 수가 있고, 유리소성시의 열응력을 작게할 수 있다.

또 상기 목적을 달성하기 위해서 본원 발명은 지지부재로서의 유리부재와, 이 유리부재내에 중심축을 동일하게 하여 상기 유리부재의 내벽면을 따라서 나선형으로 설치되고, 양끝이 상기 유리부재 밖으로 전기적으로 인출된 코일을 구비하는 동시에 상기 유리부재의 양끝이 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체로 한 것이다.

또 상기 발열저항체를 제조하는 경우 승화성(昇華性)의 심선주위에 발열저항체로서의 금속와이어를 나선형으로 감는 공정과, 감겨진 상기 와이어의 양끝의 전기 인출부만을 제외하고 상기 와이어를 상기 심선마다 다공질 유리재로 피복하는 공정과, 열처리에 의해서 상기 심선의 승화와 상기 유리재의 소결을 행하는 공정을 최소한 구비하도록 한 것이다.

이와 같이, 내벽면을 따라서 코일이 형성된 원통형의 유리부재의 양끝은 폐쇄되어 있기 때문에 공기중의 먼지, 이온성 물질이 상기 유리부재의 내벽면에 부착 또는 충진되는 일은 전혀 없어진다. 이 때문에 상기 코일면에는 전혀 이물이 침입하는 일이 없기 때문에 열적인 면 또는 전기적인 면에서 안정이 도모되어 상기의 목적이 달성된다.

또 제조에 있어서는 심선에 승화성 물질을 사용하고 있으며, 유리소결시 그 소결작업에 소요되는 열로 상기 심선을 승화시키도록 하고 있다. 이 때문에 상기 심선의 제거에 있어서 에칭공정을 필요없게 할 수 있으므로 공정작업의 용이화를 도모할 수 있게 된다.

또 본원 발명의 상기 목적은 발열저항선 즉 금속와이어와 이것에 접속된 리드선 및 발열저항선을 피복지지하는 지지부재를 구비한 발열저항체에 있어서 상기 지지부재가 세락믹스와 유리의 복합재층으로 형성되는 발열저항체에 의해서 달성된다.

이 발열저항체가 중공부를 가지며, 지지부재를 형성하는 복합재층에 포함되는 유리성분이 표면층을 이루며, 또한 이 유리성분이 상기 중공부에 달하는 연속상(連續相)이 되도록 하면 효과적이다.

또 상기 복합재층에 포함되는 세라믹스를 열전도율이 최소한 10W/m·K인 세라믹스로 하는 것도 효과적이며, 상기 복합재층에 함유되는 유리성분의 비율은 2-60체적%로 하면 좋다. 또한 상기 복합재층에 함유되는 유리성분에 연화점이 700℃ 이하의 유리성분과 700℃ 보다도 연화점이 높은 유리성분을 포함시키는 것이 유효하다.

발열저항선이 세라믹스 기판상에 형성된 막회로로 이루어지며, 지지부재가 회로를 피복하는 세라믹스와 유리의 복합재층 및 상기 세라믹스 기판으로 이루어지는 발열저항체로 해도 된다.

또한 상기 과제는 소정의 길이의 금속심선과 이것에 감겨진 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 접속된 리드선으로 이루어지는 부재를 구비하는 공정과, 감겨진 금속와이어에 세라믹스입자를 부착시켜 피복하여 소성하는 공정과, 상기 금속심선을 제거하는 공정과, 유리성분을 용융하여 상기 소정층에 코팅하고 이 유리성분을 상기 세라믹스 소성층에 침투시켜서 복합재층을 형성하는 공정을 포함하는 공기유량계용 발열저항체의 제조방법에 의해서도 달성된다. 여기서 금속심선과 금속와이어와 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정에 있어서는 먼저 금속심선에 발열저항이 되는 금속와이어를 연속적으로 감고, 그것을 소정의 길이로 절단한 후 이 금속와이어의 양끝에 리드선을 접속하는 방법, 또는 소정의 길이의 금속심선의 양끝에 리드선을 접속한 후, 다시 이 리드선의 한쪽에 발열저항선이 되는 금속와이어의 한쪽끝을 접속하고, 이것을 금속심선에 감은 후에 다른끝은 다른 한쪽의 리드선에 접속하는 방법을 취할 수가 있다.

또 세라믹스입자와 유리입자를 혼합한 것을 감겨진 금속와이어에 부착시켜 피복 소성하여 세라믹스와 유리의 복합재층을 형성해도 되며, 이것으로 형성된 복합재층위에 다시 유리를 용융코팅해도 된다.

세라믹스입자와 유리입자를 혼합하는 대신에 세라믹스와 유리의 복합재의 입자를 제조하고, 이것을 금속심선에 감겨진 금속와이어에 부착시켜 피복, 소성하는 방법으로 할 수도 있다.

이제까지 기술한 발열저항체와, 이 발열저항체의 전류를 제어하는 동시에 이 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 가진 자동차용 공기유량계에 의해서도 상기 발열저항체와 이 발열저항체의 온도를 검출하는 수단을 구비한 풍속계에 의해서도 상기 과제는 달성된다.

본원 발명에 있어서는 금속와이어의 양끝은 리드선에 접속되므로 가는 금속와이어부를 지지체에 접속하기도 하는 작업이 없어지고, 취급성이 용이해진다. 특히 통상은 금속와이어와 리드선의 접속부를 포함해서 지지부재로 금속와이어를 피복하여 금속와이어와 리드선이 고정되므로, 최종적으로 발열저항체는 리드선과 지지부재로 지지되고 취급하기에 적합한 구조가 된다.

금속심선은 도전성이기 때문에 리드선 사이를 단락시키므로, 산에 의한 에칭이나 대기중 승온에 의한 산화 및 승화 등으로 금속심선을 제거한다. 발열부는 피복된 복합재에 의해 기계적 강도 및 내환경성을 갖게 할 수 있다. 금속와이어에 통전하므로써 발생한 열은 복합재층을 거쳐서 공기에 전달된다. 이때 유리의 열전도율이 1W/m·K 정도인 것에 대하여 열전도율이 10W/m·K 이상의 세라믹스와 복합화하므로써 복합재층의 열전도율을 유리의 약 10배 또는 그 이상으로 할 수 있다. 따라서 금속와이어를 유리만으로 코팅한 경우와 같이 공기류의 변화에 의한 열전달량의 변화에 커다란 지연이 발생되는 일없이 과도응답성이 개선된다.

금속와이어의 피복층을 소성하는 경우에 너무 고온으로 가열하면 백금선이 취화되어 전기적인 특성이 변화해버린다. 1200℃ 이상에서 장시간 가열하는 것은 피하지 않으면 안된다. 따라서 열전도성이 좋은 세라믹스만을 피복한 경우는 소성이 충분히 이루어지지 않으며 발열저항체의 강도가 부족된다. 유리를 용융코팅하여 세라믹스와의 소성층에 침투시켜서 복합재층으로 하므로써 강도와 높은 열도전성이 확보되며, 금속와이어에 세라믹스와 유리를 동시에 부착시켜 소성한 경우에는 1200℃ 이하에서도 유리의 소결작용에 의해 강도가 높은 피복복합재층을 얻을 수 있다. 복합재층을 공극이 남아있을 경우에는 또한 유리를 용융코팅하므로써 높은 강도가 얻어진다.

유리와 세라믹스의 복합재층의 입자를 금속와이어에 부착시켜서 피복, 소성하면 복합재층의 균일성이 높아지고 배합비 제어가 정확하게 된다.

코팅에 사용하는 유리로서 연화점이 700℃ 이하의 유리를 사용하면 작업성이 좋다.

복합재층의 유리성분이 연속상을 이루고 있으면 강도가 크고, 유리성분이 지나치게 적으면 강도가 부족하다. 지나치게 많으면 열전도성을 높이기 위해 세라믹스를 복합화한 효과가 없어져 버린다. 복합재층중에 점하는 유리성분의 비율은 2-60체적%가 적당하다.

금속심선으로서 사용되는 몰리브덴선이나 니켈철합금선은 산에 의한 에칭으로 제거된다. 몰리브덴선의 경우는 대기중에서 산화하므로써 승화되므로 피복층을 소성하는 공정에서 동시에 제거할 수도 있다.

알루미나기판위에 발열회로가 막모양으로 형성되고, 이 막회로와 알루미나기판을 피복하는 지지부재가 배설된 공기유량센서소자 즉 발열저항체는 두께가 작은 소자가 된다.

[실시예 1]

제1도는 본원 발명의 제1실시예의 구조도이다. 흡입공기량을 검출하는 발열저항체(1)는 코일형으로 감은 백금와이어(2)와, 그 양끝에 접속된 백금이리듐합금의 리드선(3)과 그들 접속부(21) 및 백금와이어(2)를 지지하는 유리부재(4)를 포함한다.

이 발열저항체(1)의 제조방법은 제2a도 내지 제2e도에 의거하여 설명한다.

제2a도는 백금와이어를 감기 위한 직경 0.5mm의 52%의 Ni을 함유하는 Ni-Fe심선 즉 보빈(5)이다. 제2b도는 심선(5)에 자동권선기에 의해 직경 20㎛의 백금와이어(2)를 발열 저항체 복수개분의 길이에 걸쳐 연속적으로 감은 상태를 나타낸다. 제2c도는 그것을 길이 6mm로 절단하고 양끝에 직경 0.13mm의 백금이리듐합금의 리드선(3)을 접속부(21)에서 용접한 상태를 나타낸다. 제2d도는 접속부(21) 및 백금와이어(2)를 지지부재로서의 유리재(4)로 오버코트하고 소성한 상태를 나타낸다. 여기서 사용한 유리재는 조성이 SiO₂56중량%, PbO 30중량%, K₂O 6중량%, Na₂O 6중량%, CaO 1중량%, Al₂O₃1중량%의 연칼리소다유리이다. 이 유리의 점도는 800℃에서 10^6.3포이즈, 850℃에서 10⁶포이즈였다. 오버코트시에는 변성알콜과 물을 용매로 하고, 질산마그네슘과 질산알미늄을 전해질로 하여 상기 유리를 분산시킨 전착액(電着液)을 만들고, 제2c도의 상태의 백금와이어를 음극, 알미늄판을 양극으로 하여 양 전극간에 전착액 속에서 30V의 전압을 걸어서 전기영동(電氣永動)에 의해 백금와이어에 유리분말을 부착시켰다. 이것을 전기로안에서 800℃에서 6분간 가열하여 소성하였다. 소성후의 유리의 두께는 약 100㎛이다. 제2e도는 이것을 질산과 황산의 혼산에 온도 80℃에서 1시간 침지시켜서 심선(5)을 제거한 상태를 나타낸다.

혼산에 침지하므로써 유리의 침식깊이는 1㎛이하였다. 제2e도의 상태에서 발열저항체(1)는 핀센트로 취급할 수 있는 강도를 가지며, 단일 소자로서 취급할 수 있으므로 그후의 조립에 있어서도 취급이 용이하고 충분한 작업성을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지로 하여 여러가지 유리를 사용해서 제1도에 나타낸 구조의 발열저항체를 제작하였다.

제1 표에 사용한 유리의 조성을 나타낸다. 제2 표에 각기 유리의 800℃와 850℃에 있어서의 점도, 소성한 온도, 소성에 의한 백금선의 취화의 유무, 심선제거후의 발열저항체를 핀센트로 집었을 때의 파손의 유무를 나타낸다. 그리고 파손에는 심선을 에칭했을 때에 유리가 침식되어 백금선이 노출되어 풀린 것 등도 포함된다.

제2 표에서 알 수 있는 바와 같이, 800℃에서 점도가 10⁷포이즈를 초과하는 유리는 1200℃ 이상에서 소성할 필요가 있으며, 백금선의 취화를 초래하는 폐해가 있다. 또 850℃에서 점도가 10⁴포이즈를 하회하는 유리는 소성온도는 낮아도 되지만 에칭시에 산에 침식되기 쉽고 강도도 낮다는 결점이 있다.

제2 표에서 백금선의 취화도 파손도 없었던 발열저항체(유리 b,e,f,h,i를 사용한 것)를 사용하여 제14도의 열선식 공기유량계를 제작하였다. 어느것이나 종래의 보빈식 발열저항체를 사용한 공기유량계에 비하여 제16도에 나타내는 바와 같이 응답성이 대폭적인 향상이 확인되었다.

[실시예 3]

심선(5)으로서 직경 0.5mm의 Mo선을 사용하여 제2a도, 제2b도, 제2c도에 나타내는 제조공정과 마찬가지로 하여 백금와이어를 감아서 절단한 후에 리드선을 용접하였다. 이것의 용접부 및 백금와이어에 딥(dip)법으로 유리를 부착시켰다. 사용한 유리의 조성은 SiO74중량%, CaO 9중량%, KO 8중량%, NaO 8중량%, AlO1중량%이다. 이 유리의 점도는 800℃에서 10 포이즈, 850℃에서 10 포이즈였다. 이어서 전기로안에서 1000℃에서 30분간 가열하고, 유리를 소성하였다. 이때 전기로안의 분위기는 대기로 하고 소성과 동시에 Mo 심선을 산화시키고 승화시켜서 제거하였다. 이렇게 해서 제2e도와 같은 발열저항체를 얻었다.

얻어진 발열저항체는 그 후의 조립에 지장없는 작업강도를 가지며, 이것을 사용한 공기유량계는 제16도에 나타내는 바와 같은 높은 응답성을 나타냈다.

유리의 부착법, 심선의 제거법에 의하지 않고 본원 발명이 유효하다는 것을 알 수 있다.

[실시예 4]

직경 10㎛의 무알카리유리섬유를 묶어서 직경 0.3mm의 유리선으로 하고, 이것을 심선으로 하여 백금와이어를 감은 후, 길이 10mm로 절단하였다. 양끝에 리드선을 용접한 다음, 실시예 1과 같은 유리를 전기영동법으로 부착시켰다. 이때 용접부를 포함해서 심선 및 백금와이어는 모두 부착된 유리로 덮어지도록 하고, 또 부착된 유리의 두께는 실시예 1의 2/5가 되도록 하였다. 이어서 900℃에서 10분간 가열하여 유리를 소성하였다.

얻어진 발열저항체는 실시예 1의 발열저항체 보다도 더욱 강도가 높고, 1m 높이에서 바닥에 낙하시켜도 파괴되지 않았다. 응답성은 실시예 1보다도 상승이 약간 급했으나, 100kg/h 이상에서 상승이 늦어지고, 30ms 이후는 실시예 1과 같았다.

[실시예 5]

실시예 1과 같이하여 제2e도에 나타내는 발열저항체를 제작하였다. 이때 부착 소성한 유리의 두께를 실시예 1의 절반으로 하였다. 이어서 조성이 SiO35중량%, PbO 58중량%, KO 7중량%의 유리를 유기용매에 분산시켜 발열저항체의 심선을 제거한 공동내부에 충진하였다. 이것을 전기로안에서 650℃에서 10분간 가열하여 소성하였다.

내부의 충진된 제2의 유리는 소성후에 기공을 많이 포함하고 있으나, 얻어진 발열저항체는 실시예 1의 발열저항체와 같은 강도를 나타냈다. 응답성도 실시예 1과 같았다.

[실시예 6]

제3도는 본원 발명에 의한 열선식 공기유량계용 발열저항체의 다른 일실시예를 나타내는 구성도이다.

이 도면에 있어서, 원통형상의 유리부재(4)가 있다. 이 유리부재(4)의 내부에는 중심축을 동일하게 하여 상기 유리부재(4)의 내벽면을 따라서 나선형 설치된 백금와이어(2)를 구비하고 있다. 이 백금와이어(2)의 양끝 각부는 각기 상기 유리부재(4)에 지지된 리드선(3)에 접속되고 전기적으로 유리부재(4)의 외부에 연재되어 있다. 그리고 상기 유리부재(4)의 양끝은 이 유리부재와 동일재료에 의해서 폐쇄된 상태로 되어 있다.

[실시예 7]

다음에 이와 같이 구성한 발열저항체의 제조방법의 일실시예를 제4a도 내지 제4d도를 사용하여 설명한다.

제4a도는 자동권선기에 의해 직경 20㎛의 백금와이어(2)를 직경 0.4mm의 몰리브덴심선(5)에 연속적으로 감은 상태를 나타낸다. 제4b도는 제4a도에 나타내는 부재에서 발열저항체 1개분의 길이 약 6mm로 절단하고, 양끝에 직경 0.13㎜의 백금이라듐합금의 리드선을 접속부(21)에서 용접한 상태를 나타낸다. 제4c도는 백금와이어(2)를 몰리브덴심선(5)에 감은 주위에 전기영동법에 의해 유리부재(41)를 피복하고, 산화성 분위기의 상태에서 소성한 상태를 나타낸다. 여기서 사용한 유리부재(41)는 예를 들면 SiO-BO-PbO계 유리이며, 온도가 800℃에서의 점도가 10 포이즈, 850℃에서의 점도가 10 포이즈의 특성을 갖는다. 이 유리부재(41)의 소성에 있어서 온도가 상승함에 따라 몰리브덴심선(5)의 산화가 진행되어 MoO가 되고, 온도가 795℃에 달하면 MoO가 승화되는데, 온도 800℃에서의 점도가 10 포이즈의 유리부재(41)는 충분한 간극을 유지하기 때문에, MoO의 승화물은 유리부재(41)의 입자간의 간극으로부터 휘산(揮散)하고 몰리덴심선(5)은 제거된다. 그 다음 온도 950℃에서 20분간 유지하여 유리부재(41)의 소성을 끝내는데, 유리부재(41)는 승화한 MoO와 반응하여 유동성이 저하되기 때문에 다공질로 되어 표면의 평활도도 충분하지 않으므로, 제4d도에 나타내는 바와 같이 2층째의 유리부재(42)를 피복하고 산화성 분위기의 전기로에서 소성하였다. 여기서 사용한 유리부재(42)는 예를 들면 ZnO-BO-SiO계 유리이며, 온도 600℃에서의 점도가 10 포이즈, 690℃에서의 점도가 10 포이즈의 특성을 갖는다. 그 때문에 온도 720℃에서 20분간 소성하므로써 다공질이었던 초층유리부재(41)의 홀(hole)부를 충분히 메우는 동시에 표면이 평활하게 되고 제3도에 나타낸 발열저항체(1)를 얻는다. 또 이 방법과 같이 몰리브덴심선(5)이 승화후에 2층째 유리부재(42)를 피복하고 소성하여 얻은 발열저항체는 제4e도에 확대해서 나타내는 바와 같이 코일모양으로 감은 백금와이어(2)의 안쪽까지 유리부재가 덮여 있으므로, 백금와이어(2)를 보다 견고하게 지지할 수 있다.

이와 같이 구성한 발열저항체는 내벽면을 따라서 코일이 형성된 원통형의 유리부재의 양끝은 폐쇄되어 있기 때문에 공기중의 먼지, 이온성 물질이 상기 유리부재의 내벽면에 부착 또는 충진되는 일은 전혀 없다. 이 때문에 상기 코일면에는 전혀 이물질이 침입하는 일이 없기 때문에 열적인 면 또는 전기적인 면에서 안정이 도모되는 것이다.

또 상술한 발열저항체의 제조방법은 승화성의 재료로 이루어지는 심선 예를 들명 몰리브덴심선(5)을 사용하므로써 유리부재 소결시에 승화를 할 수 있게 된다. 이것은 특히 에칭 등의 작업을 하지 않고 심선을 제거할 수 있는 것이며, 작업의 번잡성을 없앨 수가 있다.

[실시예 8]

다음에 제3도에 나타낸 발열저항체의 제조방법의 다른 실시예를 설명한다.

자동권선기에 의해 직경 20㎛의 백금선(2)을 직경 0.4mm의 몰리브덴심선(5)에 감고, 소자 즉 발열저항체 1개분의 길이 6mm로 절단한 양끝부에 직경 0.13mm의 백금이리듐합금의 리드선(3)을 용접부(21)에서 용접하고, 백금와이어(2)와 리드선(3)의 외측에서 유리부재(4)를 전기영동법으로 피복하며, 단 몰리브덴심선(5)의 양끝은 피복하지 않은채로 두고, 이것을 산화성 분위기의 전기로에서 소성한 상태를 제5도에 나타낸다. 여기서 사용한 유리부재(4)는 ZnO-BO계 유리이며, 온도 680℃에서의 점도가 10 포이즈인데, 750℃에서 결정화되고, 재용융온도가 1000℃ 이상의 특성을 갖는다. 이 유리부재(4)의 소성에 있어서, 온도의 상승에 따라 몰리브덴심선(5)의 산화가 진행되어 MoO가 되고, 연화된 유리부재는 온도 680℃에서 봉착되는데 720℃에 달하면 결정화되어 형상이 안정된다. 그 다음 온도를 상승시켜서 MoO를 승화시킴으로써 몰리브덴심선(5)을 제거하고, 950℃에서 20분간 유지하여 소성을 끝내는데, 유리부재(4)의 양끝부에 MoO가 승화휘산할 때의 개구부가 남아 있으므로, 이것을 화염의 열로 유리를 녹여서 막음으로써 제3도에 나타낸 발열저항체를 얻는다.

[실시예 9]

또한 제3도에 나타낸 발열저항체의 제조방법의 다른 실시예를 다음에 설명한다.

자동권선기에 의해 직경 20㎛의 백금선(2)을 직경 0.4mm의 몰리브덴심선(5)에 감고, 소자 즉 발열저항체 1개분의 길이 6mm로 절단한 양끝부에 직경 0.13mm의 백금이리듐합금의 리드선(3)을 접속부(21)에서 용접하여 유리부재(4)를 전기영동법으로 피복한 후, 산화성 분위기의 전기로에서 소성한 상태를 제3도에 나타낸다. 여기서 사용한 유리부재(4)는 AlO-PO계 유리이며, 온도 820℃에서의 점도가 10 포이즈, 910℃에서의 점도가 10 포이즈의 특성을 갖는다. 이 유리부재의 소성에 있어서, 온도가 상승함에 따라 몰리브덴심선(5)은 산화하고, 795℃에 달하면 승화하여 제거되고, 1080℃에서 1시간 유지하여 소성을 완료하여 제3도에 나타내는 발열저항체(1)를 얻는다.

이상 제3도에 나타내는 유리부재에 대하여 여러가지 소성의 유리부재(4)를 사용하여 실시하였는데, 그들 유리부재가 온도 800℃에서의 점도가 10 포이즈 이상, 1000℃에서의 점도가 10 포이즈 이하의 특성을 갖는 것이면, 제3도의 나타내는 발열저항체(1)를 얻을 수 있다. 또 제5도에 나타내는 유리부재에 대하여 여러 가지 조성의 유리부재를 사용하여 실시하였는데, 그들 유리부재가 결정성을 가지며, 그 결정화 온도가 790℃ 이하이고 또한 900℃ 이하의 온도에서는 형상이 붕괴되지 않는 것이면 제3도에 나타내는 열선식 공기유량센서(1)를 얻을 수가 있다.

상술한 각 실시예에서는 유리부재를 피복하는데에 전기영동법을 사용하였으나, 전기영동법 이외라도 예를 들면 페이스트 형상으로 한 유리부재를 도포하는 방법이라도 제3도에 나타내는 발열저항체(1)를 얻을 수 있다.

[실시예 10]

제6도는 본원 발명에서 제작한 발열저항체의 다른 실시예의 구조도이다. 코일모양으로 감은 백금와이어로 이루어지는 발열저항선(2)의 양끝에 백금이리듐합금의 리드선(3)이 접속되어 있으며, 그들 접속부(21)를 포함해서 발열저항선(2)이 지지부재 즉 세라믹스와 유리의 복합재층(4)으로 피복되어 있다.

이 발열저항체의 제조방법을 제7a도-제7e도에 의거하여 설명한다.

제7a도는 백금와이어를 감기위한 직경 0.5mm 몰리브덴(Mo)심선(5)이다. 이 심선(5)은 5mm 길이의 대경부의 양끝에 2mm의 길이의 평탄부(5A)가 형성되어 있으며, 이것이 반복되어 있다. 제7b도는 이 심선(5)에 자동권선기에 의해 직경 30㎛의 백금와이어(발열저항)(2)을 복수개분 연속적으로 감은 상태를 나타낸다. 제7c도는 그것을 평탄부의 중앙에서 절단하고, 양끝에 직경 0.13mm의 백금이리듐합금의 리드선(3)을 접속부(21)에서 용접한 상태를 나타낸다. 평탄부(5A)는 리드선(3)을 심선(5)에 설치하는데 용이하고 또한 작업성을 향상시키기 위해 설정하는 것이다. 이 부분은 누름에 의한 소성가공에 의해 형성된다. 평탄부는 상하 대칭으로 형성되는 것이 작업성의 점에서 바람직하다. 제7d도는 발열저항선(2)을 복합재(4)로 피복하고, 소성한 상태를 나타낸다.

여기서 피복할 때에는 변성알콜과 물을 용매로 하고, 질산마그네슘과 질산알미늄을 전해질로 하여 알루미나와 PbO-SiO계 유리의 입자를 95 : 5의 비율로 분산시킨 전착액을 만들고, 제7c도의 상태의 백금와이어를 음극, 알루미늄판을 양극으로 하여 양전극간에 전착액중에서 40V의 전압을 걸어서 전기영동에 의해 백금와이어에 알루미나와 유리의 입자를 부착시켰다. 제8도는 이 상태를 모식적으로 나타내며, Mo 심선(51)에 감겨진 백금와이어(52)의 주위에 구멍(54)을 포함하는 알루미나와 유리층(53)이 부착되어 다공질층으로 되어 있다. 제7d도는 이것을 전기로안에서 900℃에서 1시간 유지하여 Mo 심선을 산화시켜 승화시킨 후, 다시 1100℃로 승온하여 30분간 유지하여 전착층을 소성한 상태를 나타낸다. 소성층(4)의 두께는 약 80㎛이다. 이때 사용한 유리의 연화점은 850℃이고, 소성층(5)은 다공질 상태로 되어 있는데 취급에 충분한 강도를 가지고 있었다. 제7e도는 이것에 연화점이 680℃의 PbO-BO-SiO계 유리분말을 코팅하고 850℃에서 90분간 소성하여 소성층(4)에 침투시켜 복합재층으로 한 상태를 나타낸다. 얻어진 발열저항체의 단면을 관찰한 결과에 의하면, 코팅한 유리는 표면층을 이루며, 또한 몰리브덴심선이 제거된 후의 중공부에까지 달하여, 연속상을 이루고 있으며, 복합재층중에 접하는 유리의 체적률은 32%였다. 또 얻어진 발열저항체를 파쇄하는데 필요한 힘은 종래기술의 경우의 압괴강도 0.5kg 정도에 대해 2.1kg였다.

[실시예 11]

심선으로서 직경 0.5mm의 니켈 53% 함유하는 Ni-Fe선을 사용하여, 제7a도-제7e도에 나타낸 공정과 마찬가지로 하여 백금와이어를 감아 절단한 후에 리드선을 용접하였다. 이것의 용접부 및 백금와이어에 딥법으로 알루미나입자를 부착시켰다. 딥법이라는 것은 유기용매(테르피네올)에 알루미나입자를 분산시킨 용액을 작성하고, 이것에 심선에 백금와이어를 감아 리드선을 붙인 발열저항체를 침지(딥)하여 끌어올려 이것에 의해 발열저항체에 알루미나입자를 부착시키는 방법이다. 이때 심선의 한쪽끝이 노출되도록 하였다. 이어서 전기로안에서 1500℃로 2분간 가열하여 알루미나를 소성하였다. 이어서 질산과 황산의 혼산에 온도 80℃에서 3시간 침지시켜서 심선을 에칭제거하였다. 이것에 연화점이 600℃의 PbO-SiO계 유리분말을 코팅하고, 820℃에서 90분간 소성하여 알루미나 소성층안에 침투시켜 복합재층으로 하였다. 얻어진 발열저항체의 압괴강도는 1.8kg이었다. 또 복합재층에 있어서의 코팅유리의 체적률은 41%였다.

[실시예 12]

실시예 10, 11과 마찬가지로 하여, 복합재층에 있어서의 유리성분의 체적률이 다른 발열저항체를 제작하였다. 유리성분의 체적률이 적은 발열저항체는 백금와이어에 세라믹스입자와 유리입자를 실시예 10과 마찬가지의 전기영동법에 의해 소정의 비율로 동시에 부착시켜 유리가 충분히 용융하는 조건으로 소성하고, 계속되는 유리코팅은 하지 않고 제작하였다. 이때에 미리 세라믹스입자와 유리입자를 소정의 비율로 혼합하고 가열하여 유리를 용융시켜 고화시킨 후에 분쇄하고, 복합재 입자를 미리 체적률 백금와이어에 부착시키면 복합재층의 균일성이 높아졌다. 예를 들면 전기영동법으로 입자를 부착시키는 경우, 입자의 표면전하의 작용을 이용하므로 입자의 종류에 의해서 붙는 방법이 다르다. 따라서 전기영동법으로 분산시켰을 때의 세라믹스와 유리의 배합비와 전혀 같은 배합비로 부착한다고는 할 수 없으며, 장소에 따라 부착된 배합비에 불균일한 것이 생길 가능성이 있다. 그러나 1개씩 입자를 소정의 배합비의 복합재 입자로 미리 해둠으로써 이 문제가 회피된다. 세라믹스 성분으로서는 알루미나외에 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄을 사용하였다. 열전도율은 알루미나가 21W/m·K 탄화규소가 40W/m·K, 질화규소가 12W/m·K, 질화알루미늄이 21W/m·K이다. 알루미나 이외를 사용한 경우에는 부착후의 소성을 불활성 개스속에서 행하였다.

제조된 발열저항체에 대하여 압괴강도와 응답시간을 조사하였다. 제9도는 횡축에 복합재층중에 유리성분이 점유하는 체적을 R(%)을 종축에 압괴강도 F(kg)를 취하여 양자의 관계를 표시한 그래프이다. 파선 Fo은 발열저항체로서 요구되는 압괴강도를 나타내며, 실선 C 및 D로 에워싸인 구역이 본 실시예로 제조된 발열저항체가 나타낸 압괴강도가 존재하는 범위이다. 사용한 세라믹성분의 종류 등에 의해 압괴강도에 폭이 생기고 있다. 제10도는 횡축에 제9도와 같이 유리성분의 체적률 R(%)을 종축에 발열저항체의 응답시간 T(ms)를 취하여 양자의 관계를 나타낸 그래프이다. 응답시간에 대해서도 사용된 세라믹스의 종류 등에 의해 차가 생기고 있다.

복합재층의 유리성분의 체적률이 2% 미만인 경우는 피복층의 강도가 약하고, 핀센트 등으로 취급할 수 없었다. 또한 강도를 올리기 위해 고온으로 장시간 소성하면 백금선의 특성이 변화되기 때문에 발열저항체로서 부적합하였다.

복합재층의 세라믹스성분의 체적률이 40% 미만인 경우, 즉 유리성분의 체적률이 60%를 초과하는 경우는 공기유량계로서의 응답성이 유리만으로 백금와이어를 피복한 경우와 마찬가지로 나쁘며, 세라믹스와 유리를 복합화했을 때의 효과가 나타나지 않았다.

[실시예 13]

실시예 10-12에 있어서는 금속심선에 발열저항선이 되는 금속와이어를 연속적으로 감고, 이것을 소정의 길이로 절단한 후에 리드선을 접속하였으나, 본 실시예에 있어서는 금속심선을 소정의 길이로 절단하여 이 금속심선의 양끝에 리드선을 접속한 후, 다시 이 리드선의 한쪽에 발열저항선이 되는 금속와이어의 한쪽끝을 접속하고 이것을 금속심선에 감은후에 다른쪽 끝은 또다른 리드선에 접속하였다. 제11a도-제11d도는 이와 같이하여 제조한 발열저항체의 제조순서를 나타내며, 제11a도는 양끝에 평탄부를 설치한 직경 0.5mm의 몰리브덴심선(5)의 양끝에 직경 0.13mm의 백금이리듐합금의 리드선(3)을 접속한 상태, 제11b도는 리드선(3)의 한쪽에 직경 30㎛의 백금와이어(발열저항)(2)을 접속부(21)에서 용접한 후, 심선(5)에 감고, 다른쪽 끝을 또 한쪽의 리드선(3)에 접속부(21)에서 용접한 상태, 제11c도는 발열저항선(2)을 복합재로 피복하여 소성한 상태, 제11d도는 유리분말을 코팅하고 소성하여 소성층(4)에 침투시켜 복합재층으로 한 상태이다.

[실시예 14]

제12a도-제12d도 및 제13도에 의해 알루미나기판위에 형성된 발열저항체의 예를 설명한다. 폭 4mm, 길이 10mm, 두께 0.3mm의 알루미나기판(91)위에 리프트오프(lift-off)법으로 백금막의 회로(94)를 형성하였다. 제12a도-제12d도는 리프트오프법의 주요한 순서를 나타내며, 제12a도는 기판(91)위에 훗레지스트로 마스크(92)를 형성하는 공정을 나타내며, 제12b도는 그 위에 백금페이스트(93)를 도포하여 막을 형성하는 공정을 나타내며, 제12c도는 이어서 현상액으로 레즈스트를 팽윤시켜서 막을 전단(煎斷)하는 공정을 나타내며, 제12d도는 마스크(92)를 에칭제거하고 소성하여 백금막 회로(94)를 형성하는 공정을 각기 발열저항체의 단면도로 나타내고 있다, 백금막 회로의 선폭을 400㎛, 선간격을 100㎛로 하여 패턴을 형성하고, 저항치를 12Ω으로 하였다. 패턴의 양끝에 넓은 면적의 부분을 설정하여 여기에 백금이리듐합금의 리드선(95)을 납땜에 의해 접속하였다. 이어서 백금막 회로가 피복되도록 연화점이 600℃의 PbO-SiO계 유리와 알루미나를 2 : 3의 비율로 함유하는 페이스트를 도포하고, 800℃에서 15분간 소성하여 복합재층(96)을 형성하였다. 얻어진 발열저항체(100)를 사용한 공기유량계의 응답속도는 회로를 유리만으로 피복한 경우의 2배였다.

본원 발명의 발열저항체(1)를 사용한 열선식 공기유량계의 일실시예를 제14도에 나타낸다. 그리고 이 실시예에서는 발열저항체(1)와 같은 것이 공기온도 측정용으로서 체적률 사용되며, 그것을 공기온도측정저항체(6)로 나타내고 있다. 발열저항체(1) 및 공기온도측정저항체(6)는 제14도에 나타내는 바와 같이, 흡입공기의 대부분이 통과하는 메인통로(71) 및 흡입공기의 일부가 분류하는 바이패스통로(72)를 갖는 보디(73)의 바이패스통로(72)중의 지지체(8)에 고정된다.

제15도는 열선식 공기유량계의 구동회로의 실시예이며, 발열저항체(1), 공기온도측정저항체(6), 오폐앰프(9), (10), 파워트랜지스터(11), 콘덴서(12), 저항(13)-(17)로 구성되어 있다. 또 파워트랜지스터(11)의 콜렉터단자(18)에는 배터리(도시되지 않음)의 (+)극이, 저항(13)의 어스단자(19)에는 배터리(도시되지 않음)의 (-)극이, 그리고 저항(13)과 발열저항체(1)의 접속점(20)에는 본 열선식 공기유량계의 출력신호를 사용하여 엔진제어를 행하는 마이크로컴퓨터(도시되지 않음)의 입력단자가 각기 접속된다.

이와 같은 구성에 있어서, 파워트랜지스터(11)에 의해서 발열저항체(1)에 전류를 공급하여 가열하고, 그 온도가 공기온도측정저항체(6)보다 항상 일정한 온도만큼 높아지도록 제어한다. 이때 공기온도측정저항체(6)에는 발열을 무시할 수 있는 정도의 미소전류밖에 흐르지 않고, 이것에 의해 흡입공기온도를 검출하도록 하여 흡입공기의 온도보정용으로서 사용하고 있다. 여기서 공기류가 발열저항체(1)에 닿으면 구동회로의동작에 의해서 상술한 바와 같이, 발열저항체(1)와 공기온도측정저항체(6)의 온도차가 항상 일정하게 되도록 제어되는데, 이 동작은 발열저항체(1)의 양끝의 전압차를 저항(14), (15)로 분할한 전압과, 발열저항체(1)를 흐른 전류에 의해서 생기는 저항(13)의 전압강하를 오폐앰프(9)로 증폭한 전압이 항상 같아지도록 귀환시킴으로써 행하여지고 있다. 따라서 공기유량이 변화하면 발열저항체(1)를 흐르는 전류가 변화하고, 그 전류에 따라서 저항(13)에 나타나는 전압강하로 공기유량이 측정된다.

제16도는 본 실시예의 열선식 공기유량계의 응답특성도이다. 횡축에 시간(ms)을 취하고, 종축에 유량(kg/h)을 취한다. 공기유량을 저유량 약 20kg/h에서 고유량 약 200kg/h로 전환했을 때의 열선식 공기유량계의 출력전압을 측정하고 유량으로 환산하여 종축에 표시하였다. 곡선 B에 나타내는 종래의 보빈식 발열저항체를 사용한 공기유량계에 비하여 본원 발명의 공기유량계는 곡선 A에 나타낸다. 최종치 도달시간이 대폭 향상되고 있다는 것을 알 수 있다.

이 때문에 자동차의 급가속, 감속시에도 공기량 변화에 따라서 열선식 공기유량계가 신호를 보낼 수 있기 때문에 적절한 인젝터의 분사량을 결정할 수 있어 서징의 문제는 해소된다.

이와 같이 응답성능이 대폭 향상된 것은 발열저항체(1)와 백금와이어(2)에 발생하는 열이 종래의 보빈식 발열저항체와 같이 보빈 즉 심선을 가열하거나 보빈을 거쳐 지지체에 도피하지 않고 거의 공기에 전달되어 있어 공기량의 변화에 민감하게 반응하기 때문이다.

본원 발명의 발열저항체와, 그 저항치의 변화에서 온도를 검출하여 풍속으로 환산하는 회로를 조합해서 제작한 풍속계도 마찬가지로 높은 응답성을 나타냈다.

Claims (33)

1. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하며, 상기 발열저항체는 금속와이어로 감겨진 코일과, 그 양끝에 접속된 리드선과, 상기 코일과 상기 리드선의 접속부와, 상기 접속부와 이 접속부 사이에 있는 상기 코일을 피복 지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지부재가 온도 800℃-850℃에서 점도가 10⁴-10⁷포이즈의 유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지부재가 50-60중량%의 SiO₂, 20-35중량%의 PbO, 10-25중량%의 R₂O(R₂O는 K₂O와 Na₂O의 합)를 주성분으로 하는 연칼리유리, 연소다유리 또는 연칼리소다유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지부재가 65-75중량%의 SiO₂, 4-1중량%의 RO(RO는 MgO, CaO와 BaO의 합), 10-20중량%의 R₂O(R₂O는 K₂O와 Na₂O의 합)을 주성분으로 하는 소다석회유리, 소다바리움유리, 칼리석회유리 또는 칼리바리움유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
5. 제1항에 있어서, 상기 지지부재가 붕규산유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
6. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하는 열선식 공기유량계의 제조방법에 있어서, 소정의 길이의 금속심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 이어서 이 용접부 사이에 있는 상기 금속와이어에 유리를 오버코트하여 소성하는 공정과, 상기 금속심선을 제거하는 공정을 포함하는 발열저항체를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
7. 소정의 길이의 유리심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 이어서 이 용접부 사이의 상기 금속와이어에 유리를 오버코트하여 소성하는 공정을 포함하는 발열저항체를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 금속와이어에 오버코트하는 유리가 온도 800℃-850℃에서 점도가 10⁴-10⁷포이즈인 유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 금속와이어에 오버코트하는 유리가 연칼리유리, 연소다유리, 연칼리소다유리, 소다석회유리, 소다바리움유리, 칼리석회유리, 칼리바리움유리, 붕규산유리의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
10. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하며, 상기 발열저항체는 원통형의 유리부재와, 이 유리부재내에 중심축을 동일하게 하여 상기 유리부재의 내벽면을 따라서 나선형으로 배설되고 양끝이 상기 유리부재 밖으로 전기적으로 인출된 금속와이어의 코일을 구비하는 동시에, 상기 유리부재의 양끝이 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
11. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하는 열선식 공기유량계의 제조방법에 있어서, 승화성의 심선의 주위에 금속와이어를 나선형으로 감는 과정과, 감겨진 상기 와이어의 양끝의 전기인출부만을 제외하고 상기 와이어와 상기 심선을 다공성 유리재로 피복하는 공정과, 열처리에 의해서 상기 심선의 승화와 상기 유리재의 소결을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
12. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하며, 상기 발열저항체는 발열저항선이 되는 금속와이어 코일과, 상기 코일에 접속된 리드선과, 상기 코일을 피복지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재가 세라믹스와 유리의 복합재층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
13. 제12항에 있어서, 상기 발열저항체에 중공부를 가지며, 상기 지지부재를 형성하는 복합재층중에 포함되는 유리성분이 상기 지지부재의 표면층을 이루는 동시에 이 유리성분이 상기 중공부에 달하는 연속상(連續相)인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
14. 제12항에 있어서, 상기 지지부재를 형성하는 복합재층에 포함되는 세라믹스성분이 최소한 10W/m·K의 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
15. 제12항에 있어서, 상기 지지부재를 형성하는 복합재층이 유리성분을 2-60체적% 함유하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
16. 제12항에 있어서, 상기 지지부재를 형성하는 복합재층이 연화점이 700℃ 이하의 유리성분과, 연화점이 700℃ 이상의 유리성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
17. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하며, 상기 발열저항체는 세라믹스기판상에 형성된 막회로로 이루어진 발열저항선과, 상기 막회로를 피복지지하는 세라믹스 및 유리의 복합재층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계.
18. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하는 열선식 공기유량계의 제조방법에 있어서, 소정의 길이의 금속심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 감겨진 상기 금속와이어에 세라믹스입자를 부착피복하여 소정하는 공정과, 상기 금속심선을 제거하는 공정과, 유리성분을 용융코팅하여 세라믹스의 상기 소성층에 침투시켜서 복합재층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 금속심선의 끝에 평탄부를 갖는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
20. 공기통로중에 설치된 공기유량을 측정하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 전류를 제어하여 상기 발열저항체의 출력전압을 공기유량에 대응한 신호로서 출력하는 구동회로부를 포함하는 열선식 공기유량계의 제조방법에 있어서, 소정의 길이의 금속심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 감겨진 상기 금속와이어에 세라믹스입자와 유리입자를 부착시켜 피복소성하여 복합재층을 형성하는 공정과, 상기 금속심선을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
21. 제20항에 있어서, 복합재층을 형성한 후에 이 복합재층에 유리를 용융코팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
22. 제20항에 있어서, 감겨진 금속와이어에 부착시키는 세라믹스입자가 미리 작성된 세라믹스와 유리의 복합재층 입자인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계의 제조방법.
23. 특허청구의 범위 제12항의 열선식 공기유량계의 흡기통로내에 구비하고, 상기 흡기통로의 공기유량의 급변에 대한 과도응답성이 향상되어 적절한 양의 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
24. 코일형으로 감은 금속와이어와, 그 양끝에 접속된 금속리드선과, 상기 금속와이어와 상기 금속리드선의 접속부와, 상기 접속부와 이 접속부 사이에 있는 상기 금속와이어를 피복지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체.
25. 제24항에 있어서, 상기 지지부재가 온도 800℃-850℃에서 점도가 10⁴-10⁷포이즈의 유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체.
26. 제24항에 있어서, 상기 지지부재가 50-60중량%의 SiO₂, 20-35중량%의 PbO, 10-25중량%의 R₂O(R₂O는 K₂O와 Na₂O의 합)을 주성분으로 하는 연칼리유리, 연소다유리 또는 연칼리소다유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체.
27. 제24항에 있어서, 상기 지지부재가 65-75중량%의 SiO₂, 4-15중량%의 RO(RO는 MgO, CaO와 BaO의 합), 10-20중량%의 R₂O(R₂O는 K₂O와 Na₂O의 합)을 주성분으로 하는 소다석회유리, 소다바리움유리, 칼리석회유리 또는 칼리바리움유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체.
28. 제24항에 있어서, 상기 지지부재가 붕규산유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체.
29. 소정의 길이의 금속심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 이어서 이 용접부 사이에 있는 상기 금속와이어에 유리를 오버코트하여 소성하는 공정과, 상기 금속심선을 제거하는 공정을 포함하는 발열저항체를 형성하는 공정과, 상기 발열저항체의 리드선을 발열저항체를 지지하기 위한 지지체에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체의 제조방법.
30. 소정의 길이의 유리심선과, 이것에 감은 발열저항선이 되는 금속와이어 및 이 금속와이어의 양끝에 용접된 리드선으로 이루어지는 부재를 준비하는 공정과, 이어서 이 용접부 사이에 있는 상기 금속와이어에 유리를 오버코트하여 소성하는 공정을 포함하는 발열저항체를 형성하는 공정과, 상기 발열저항체의 리드선을 발열저항체를 지지하기 위한 지지체에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체의 제조방법.
31. 제29항에 있어서, 상기 금속와이어에 오버코트하는 유리는 800℃-850℃에서 점도가 10⁴-10⁷포이즈의 유리인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체의 제조방법.
32. 제29항에 있어서, 상기 금속와이어에 오버코트하는 유리는 연칼리유리, 연소다유리, 연칼리소다유리, 소다석회유리, 소다바리움유리, 칼리석회유리, 칼리바리움유리, 붕규산유리의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열선식 공기유량계용 발열저항체의 제조방법.
33. 청구범위 제24항의 발열저항체와, 이 발열저항체의 온도를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍속계.

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