JPH0277619A - Hot-wire type air flowmeter and preparation thereof - Google Patents
Hot-wire type air flowmeter and preparation thereofInfo
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- JPH0277619A JPH0277619A JP63244142A JP24414288A JPH0277619A JP H0277619 A JPH0277619 A JP H0277619A JP 63244142 A JP63244142 A JP 63244142A JP 24414288 A JP24414288 A JP 24414288A JP H0277619 A JPH0277619 A JP H0277619A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は熱線式空気流量計と、それに使用する発熱抵抗
体に関する、特に自動車用内燃機関の吸入空気量の検出
に好適な熱線式空気流量計とそれに使用する発熱抵抗体
並びにその製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a hot wire air flow meter and a heating resistor used therein, and is particularly suitable for detecting the intake air amount of an internal combustion engine for an automobile. This invention relates to a meter, a heating resistor used therein, and a manufacturing method thereof.
熱線式空気流量計は流量を測定すべき空気流通路中に発
熱抵抗体の熱線を設置し、空気流により熱線が冷却する
のを打消すためにその熱線を流れる電流を増加してこれ
を加熱させ、この電流の増加量により空気流量を検知す
るようにしたもので、可動部分がなく、しかも、質量流
量を直接検出できるため、自動車用内燃機関の空燃比制
御用などに広く採用されている。A hot wire air flow meter installs a hot wire of a heating resistor in the air flow path where the flow rate is to be measured, and heats it by increasing the current flowing through the hot wire to counteract the cooling of the hot wire by the air flow. This device detects the air flow rate based on the amount of increase in this current.There are no moving parts and the mass flow rate can be directly detected, so it is widely used for controlling the air-fuel ratio of internal combustion engines for automobiles. .
この流量計に使用している発熱抵抗体は、極めて細い1
例えば、直径が数十ミクロンの白金などの金属ワイヤが
用いられており、そのため、例えば、実開昭56−96
326号公報に記載の発熱抵抗体は、この発熱抵抗線と
なる金属ワイヤをセラミックス等を芯線すなわちボビン
に巻回して構成していた。The heating resistor used in this flowmeter is extremely thin.
For example, a metal wire such as platinum with a diameter of several tens of microns is used.
The heating resistor described in Japanese Patent No. 326 was constructed by winding a metal wire serving as the heating resistance wire around a core wire, ie, a bobbin, using ceramics or the like.
また別の方式として、金属ワイヤをコイル状に巻回し、
発熱抵抗体の支持体に溶接する両端部を除いてガラスコ
ーティングしたボビンのないボビンレス方式の発熱抵抗
体が出願されている。Another method is to wind a metal wire into a coil.
An application has been filed for a bobbin-less heating resistor in which the heating resistor is coated with glass except for both ends to be welded to the support of the heating resistor.
また、特開昭62−83622号公報には、金属ワイヤ
をMo線にコイル状に巻回し、その外表面をガラスで被
覆するとともに、Mo線をエツチングによって除去した
ボビンレ°ス発熱抵抗体が開示されている。Furthermore, JP-A-62-83622 discloses a bobbinless heating resistor in which a metal wire is wound around a Mo wire in a coil shape, the outer surface of the wire is coated with glass, and the Mo wire is removed by etching. has been done.
上記従来技術のうち金属ワイヤをセラミックス等の芯線
すなわちボビンに巻回した発熱抵抗体では、ボビン自体
を加熱する熱及びボビンを伝わって発熱抵抗体の支持体
に伝わる熱量が無視できず、特に、空気流量の変動に対
し過渡応答が遅れるため、自動車の急加速、減速時にサ
ージングが発生するといった問題があった。また、製造
工程で、発熱抵抗体の一個ごとに巻線作業を行う必要が
あるため、作業の自動化が困難であった。Among the above-mentioned conventional techniques, in a heating resistor in which a metal wire is wound around a core wire of ceramics or the like, that is, a bobbin, the heat that heats the bobbin itself and the amount of heat transmitted to the support of the heating resistor through the bobbin cannot be ignored. Because the transient response to changes in air flow rate is delayed, there has been a problem in that surging occurs when a car suddenly accelerates or decelerates. Further, in the manufacturing process, it is necessary to perform winding work for each heating resistor, making it difficult to automate the work.
これに対して、ボビンレス方式では、応答性の改善が行
われ、巻線作業も発熱抵抗体を複数個連続に行うことが
できるので自動化率が増すが、ガラスコーティングせず
に残した両端の金属ワイヤの取扱いが困難で、支持体に
保持させる組立作業等に充分な作業性が得られないとい
う製造上の問題があった。また、コイル状の金属ワイヤ
を支持している支持部材はコーティングしたガラスであ
るが、製品として充分な強度を確保するためにはガラス
層の厚さをあまり薄くできず、熱伝導性の悪いガラス層
によって金属ワイヤと空気流との間の熱伝達に遅れを生
じ、過渡応答性を損うという問題があった。On the other hand, with the bobbinless method, the response is improved and the winding work can be performed on multiple heating resistors in succession, increasing the automation rate. There was a manufacturing problem in that it was difficult to handle the wire and sufficient workability could not be obtained for assembly work such as holding it on a support. In addition, the support member that supports the coiled metal wire is coated glass, but in order to ensure sufficient strength as a product, the thickness of the glass layer cannot be made too thin, and glass with poor thermal conductivity cannot be used. The problem is that the layers cause a delay in heat transfer between the metal wire and the airflow, impairing transient response.
また、上述したボビンレス゛方式では、前記ガラスコー
ティングでできた円筒部材の内壁面(金属ワイヤが螺設
されている面)が外気と接触する構成となっている。こ
のために、計測すべき空気の流路における前記空気中に
、座埃、イオン性の物質が含まれている場合、これら塵
埃、イオン性の物質が前記円筒部材の内壁面に付着、ま
た最悪の場合充填された状態となってしまう。このよう
な場合、ワイヤから発熱された熱が前記塵埃を媒体とし
て伝導してしまうことになり、ボビンレス方式としたメ
リットが損なわれることになる。また、イオン性の物質
が付着、充填された場合、コイル状の隣接する金属ワイ
ヤ間に短絡が生じ、発熱抵抗体としての特性それ自体が
変化してしまうという間厘点を有する。また、従来のボ
ビンレス方式の発熱抵抗体の製造方法にあっては、ボビ
ンにコイル状に金属ワイヤを巻回した後、前記ボビンを
除去する方法を採用しており、そのボビン除去手段とし
て化学的エツチングを用いたものである。Further, in the above-mentioned bobbinless method, the inner wall surface (the surface on which the metal wire is threaded) of the cylindrical member made of the glass coating is in contact with the outside air. For this reason, if the air in the air flow path to be measured contains dust or ionic substances, these dust or ionic substances may adhere to the inner wall surface of the cylindrical member, or in the worst case, In this case, it will be in a filled state. In such a case, the heat generated from the wire will be conducted using the dust as a medium, and the merits of the bobbinless system will be lost. Furthermore, when an ionic substance is attached and filled, a short circuit occurs between adjacent coiled metal wires, and the characteristics of the heating resistor itself change. In addition, in the conventional bobbin-less manufacturing method for heating resistors, a method is adopted in which a metal wire is wound around a bobbin in a coil shape and then the bobbin is removed. It uses etching.
このため、エツチング工程を特に必要とするものであり
作業を複雑化していたものであった。For this reason, an etching process is particularly required, which complicates the work.
本発明の目的は、高い応答性を持った熱線式空気流量計
とその発熱抵抗体並びにそれらの製法を提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a hot wire air flow meter with high responsiveness, a heating resistor thereof, and a method for manufacturing the same.
また、本発明は、空気中の塵埃、イオン性物質によって
も、応答性が害されないことはもちろんのこと、特性劣
化をも生ゼしぬない熱線式空気流量計とその発熱抵抗体
並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする6
また、本発明は製造を簡単にし、高い自動化率で製造で
き1作業の煩雑化を解消した熱線式空気流量計とその発
熱抵抗体並びにそれらの製造方法を提供することを目的
とする。The present invention also provides a hot-wire air flowmeter, a heat-generating resistor thereof, and a heat-generating resistor therefor, which not only does not have its responsiveness impaired by dust or ionic substances in the air, but also does not cause characteristic deterioration. Another object of the present invention is to provide a hot-wire air flowmeter, a heating resistor thereof, and a method for manufacturing the same, which can be easily manufactured, can be manufactured at a high automation rate, and eliminates the complexity of one operation. The purpose is to provide
本発明は、空気通路中に設置された空気流量を測定する
発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発
熱抵抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号を取出す
駆動回路を含む熱線式空気流量計において1発熱抵抗体
は、コイル状に巻回した金属ワイヤと、その両端に接続
した金属リード線と、前記金属ワイヤと金属リード線の
接続部及び接続部間に在る金属ワイヤを被覆支持する支
持部材、たとえばガラス部材により構成することで達成
される。The present invention includes a heating resistor installed in an air passage to measure the air flow rate, and a drive circuit that controls the current of the heating resistor and outputs an output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In a hot wire air flow meter, one heat generating resistor is located between a metal wire wound into a coil, a metal lead wire connected to both ends of the metal wire, and a connection portion between the metal wire and the metal lead wire, and a connection portion between the metal wire and the metal lead wire. This can be achieved by constructing a support member that covers and supports the metal wire, such as a glass member.
また、このような発熱抵抗体は、所定の長さの金属芯線
、あるいはガラス芯線と、これに巻回した発熱抵抗線と
なる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に溶接された
リード線とから成る部材を準備し、次いで前記溶接部も
覆うようにガラス材で金属ワイヤをオーバーコートして
焼成した後。In addition, such a heating resistor consists of a metal core wire or a glass core wire of a predetermined length, a metal wire wound around this to become a heating resistance wire, and lead wires welded to both ends of the metal wire. After preparing the part and then overcoating the metal wire with a glass material so as to also cover the welded part and firing.
金属芯線を除去して作製される。しかしガラス芯線を用
いた場合は除去しなくてもよい。Manufactured by removing the metal core wire. However, if a glass core wire is used, it is not necessary to remove it.
また、上記目的を達成するために、本発明は。Moreover, in order to achieve the said object, this invention.
円筒状の支持部材としてのガラス部材と、このガラス部
材内に中心軸を同一にして前記ガラス部材の内壁面に沿
って螺設され1両端が前記ガラス部材外へ電気的に引き
出されたコイルと、を偉えるとともに、前記ガラス部材
の両端が閉塞されていることを特徴とする熱線式空気流
量計用発熱抵抗体としたものである。A glass member serving as a cylindrical support member, and a coil screwed inside the glass member along the inner wall surface of the glass member with the same center axis and having one both ends electrically drawn out of the glass member. A heating resistor for a hot-wire air flowmeter is characterized in that both ends of the glass member are closed.
また、前記発熱抵抗体を製造する場合、昇華性の芯線の
囲りに発熱抵抗線としての金属ワイヤを螺旋状に回巻す
る工程と、回巻された前記ワイヤの両端の電気引出し部
のみを除いて、前記ワイヤを前記芯線ごとポーラスなガ
ラス材で被覆する工程と、熱処理によって前記芯線の昇
華と前記ガラス材の焼結を行なう工程と、を少なくとも
備えるようにしたものである。In addition, when manufacturing the heating resistor, there is a step of spirally winding a metal wire as a heating resistance wire around a sublimable core wire, and only the electrical lead-out portions at both ends of the wound wire. However, the method includes at least the steps of coating the wire with a porous glass material along with the core wire, and sublimating the core wire and sintering the glass material by heat treatment.
また、本発明の上記目的は、発熱抵抗線すなわち金属ワ
イヤとこれに接続したリード線並びに発熱抵抗線を被覆
支持する支持部材とを備えた発熱抵抗体において、前記
支持部材がセラミックスとガラスの複合材層で形成され
る発熱抵抗体によって達成される。Further, the above object of the present invention is to provide a heating resistor comprising a heating resistance wire, that is, a metal wire, a lead wire connected thereto, and a support member that covers and supports the heating resistance wire, wherein the support member is a composite of ceramics and glass. This is achieved by a heating resistor formed of a layer of material.
該発熱抵抗体が中空部を有し、支持部材を形成する複合
材層に含まれるガラス成分が1表面層をなし、かつ該ガ
ラス成分が前記中空部に達する連続相であるようにする
と効果的である。It is effective if the heating resistor has a hollow part, the glass component contained in the composite layer forming the support member forms one surface layer, and the glass component is a continuous phase that reaches the hollow part. It is.
また、前記複合材層に含まれるセラミックスを。Also, ceramics included in the composite layer.
熱伝導率が少なくとも10W/m−にであるセラミック
スとすることも効果的であり、前記複合材層に含まれる
ガラス成分の割合は、2〜60体積%とするとよい。さ
らに、前記複合材層に含まれるガラス成分に軟化点(リ
トルトンポイントとも云う)が700℃以下のガラス成
分と、700℃よりも軟化点が高いガラス成分を含ませ
ることが有効である。It is also effective to use ceramics having a thermal conductivity of at least 10 W/m-, and the proportion of the glass component contained in the composite layer is preferably 2 to 60% by volume. Furthermore, it is effective to include a glass component having a softening point (also referred to as Littleton point) of 700°C or less and a glass component having a softening point higher than 700°C in the glass component contained in the composite material layer.
発熱抵抗線がセラミックス基板上に形成された膜回路か
らなり、支持部材が回路を被覆するセラミックスとガラ
スの複合材層並びに前記セラミックス基板とからなる発
熱抵抗体としてもよい。A heating resistor may be used in which the heating resistance wire is made of a film circuit formed on a ceramic substrate, and the support member is made of a composite layer of ceramic and glass covering the circuit and the ceramic substrate.
さらに、前記課題は所定の長さの金属芯線と、これに巻
回した発熱抵抗線となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤ
の両端に接続されたリード線とからなる部材を準備する
工程と、巻回した金属ワイヤにセラミックス粒子を付着
させ、被覆して焼成する工程と、前記金属芯線を除去す
る工程と、ガラス成分を溶融して前記焼成層にコーティ
ングし、該ガラス成分を前記セラミックス焼成層に浸透
させて複合材層を形成する工程とを含む空気流量計用発
熱抵抗体の製造方法によっても達成される。Furthermore, the above-mentioned problem includes a step of preparing a member consisting of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal wire to become a heat-generating resistance wire, and lead wires connected to both ends of the metal wire, and a step of winding the wire. a step of attaching ceramic particles to the heated metal wire, coating and firing it; a step of removing the metal core wire; melting a glass component to coat the fired layer; and infiltrating the fired ceramic layer with the glass component. The present invention is also achieved by a method of manufacturing a heat generating resistor for an air flowmeter, which includes a step of forming a composite material layer.
ここで、金属芯線と金属ワイヤとリード線から成る部材
を準備する工程においては、初めに金属芯線に発熱抵抗
となる金属ワイヤを連続的に巻回し、それを所定の長さ
に切断した後、該金属ワイヤの両端にリード線を接続す
る方法、あるいは(所定の長さの)金属芯線の両端にリ
ード線を接続した後、さらにこのリード線の一方に発熱
抵抗線となる金属ワイヤの一端を接続し、これを金属芯
線に巻回した後に他端をもう一方のリード線に接続する
方法をとることができる。Here, in the step of preparing a member consisting of a metal core wire, a metal wire, and a lead wire, first, a metal wire serving as a heat generating resistor is continuously wound around the metal core wire, and after cutting it to a predetermined length, A method of connecting lead wires to both ends of the metal wire, or a method of connecting lead wires to both ends of a metal core wire (of a predetermined length), and then connecting one end of the metal wire that will become a heating resistance wire to one of the lead wires. A method can be adopted in which the other end is connected to the other lead wire after being connected and wound around a metal core wire.
また、セラミックス粒子とガラス粒子を混合したものを
、巻回された金属ワイヤに付着させ被覆・焼成してセラ
ミックスとガラスの複合材層を形成してもよいし、これ
で形成された複合材層の上にさらにガラスを溶融コーテ
ィングしてもよい。Alternatively, a composite layer of ceramics and glass may be formed by adhering a mixture of ceramic particles and glass particles to a wound metal wire, coating it, and firing it, or a composite layer formed from this. Further glass may be melt-coated on top.
セラミックス粒子とガラス粒子を混合するかわりに、セ
ラミックスとガラスの複合材の粒子を製造し、これを金
属芯線に巻回された金属ワイヤに付着させ被覆・焼成す
る方法とすることもできる。Instead of mixing ceramic particles and glass particles, it is also possible to manufacture particles of a composite material of ceramics and glass, and to apply the particles to a metal wire wound around a metal core wire, coat it, and fire it.
これまでに述べた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の電流を
制御するとともに、該発熱抵抗体の出力電圧を空気流量
に対応した信号として取出す駆動回路部とを有する自動
車用空気流量計1こよっても、前記発熱抵抗体と、該発
熱抵抗体の温度を検出する手段とを備えた風速計によっ
ても、前記課題は達成される。1 piece of an air flow meter for an automobile having the heating resistor described above and a drive circuit section that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. Therefore, the above object can also be achieved by an anemometer including the heating resistor and means for detecting the temperature of the heating resistor.
本発明では、長平方向に連続した複数本の発熱抵抗体を
作るに要する長さを持った金属芯線、または、ガラス芯
線に金属ワイヤを連続的に巻回す。In the present invention, a metal wire is continuously wound around a metal core wire or a glass core wire having a length necessary to make a plurality of heating resistors continuous in the longitudinal direction.
このとき連続した複数個の発熱抵抗体について金属ワイ
ヤが自動巻線機により連続的に巻線作業が行われるので
、製造の自動化率を著しく高くできる。At this time, since the metal wire is continuously wound on a plurality of successive heating resistors by an automatic winding machine, the automation rate of manufacturing can be significantly increased.
次に、このようにして金属ワイヤを巻いた芯線を所定の
長さに切り、その両端にリード線を溶接する。溶接部は
溶接部間の金属ワイヤとともにガラスでオーバーコート
され、一体内に固定される。Next, the core wire wound with metal wire in this manner is cut to a predetermined length, and lead wires are welded to both ends of the core wire. The welds are overcoated with glass and secured together with the metal wire between the welds.
従って、最終的に発熱抵抗体はリード線とガラス部材と
で支持(一体的固定)され、細い金属ワイヤ部を発熱抵
抗体の支持体に接続したりする作業がなくなるので、取
扱いが容易になる。Therefore, the heating resistor is ultimately supported (integrally fixed) by the lead wire and the glass member, and there is no need to connect the thin metal wire to the support of the heating resistor, making handling easier. .
金属芯線は導電性があるのでリード線間を短絡されてし
まうので、酸によるエツチングなどで金属芯線を除去す
る。発熱部はオーバーコートしたガラスにより機械的強
度及び耐食性を持たせることができる。これにより、金
属ワイヤに通電することにより発生した熱が従来のボビ
ン式のように熱容量の大きいボビンを加熱したり、ボビ
ンを伝わって支持体に逃げることなく、はとんどが空気
に熱伝達される。従って、空気流量が急変した場合など
の過渡応答性が大幅に向上し、真の空気量変化に追従し
て熱線式空気流量計が信号を出せるため、常に、適切な
燃料供給量制御によりサージング発生等の問題を解消す
ることができる。Since the metal core wire is conductive, the lead wires may be short-circuited, so the metal core wire is removed by etching with acid. The heat generating portion can be provided with mechanical strength and corrosion resistance by overcoating glass. As a result, the heat generated when the metal wire is energized does not heat the bobbin, which has a large heat capacity, as in the conventional bobbin type, nor does it travel through the bobbin and escape to the support, but instead is transferred to the air. be done. Therefore, the transient response when the air flow rate suddenly changes is greatly improved, and the hot wire air flow meter outputs a signal by following the true air flow rate change, so surging can always occur through appropriate fuel supply control. It is possible to solve problems such as
ガラス芯線を用いた場合は、絶縁性なのでガラス芯線を
除去する必要がない。この時は機械的強度をこの芯線で
持たせることができるので、ガラスのオーバーコートの
厚さは薄くて良く、全体の熱容量は小さくできるので応
答性は金属芯線を除去した場合に比べて悪くならない。When a glass core wire is used, there is no need to remove the glass core wire because it is insulating. In this case, the mechanical strength can be provided by the core wire, so the glass overcoat can be made thinner, and the overall heat capacity can be reduced, so the response is not as bad as when the metal core wire is removed. .
なお、金属芯線を除去したあとに、そこをガラスで埋め
る製法も可能である。特性は、ガラス芯線を用いた場合
と同様である。It is also possible to use a manufacturing method in which the metal core wire is removed and then filled with glass. The characteristics are the same as when using a glass core wire.
金属ワイヤには1通常は耐熱性、耐食性の高い白金線が
用いられるが、タングステン線を使うこともできる。リ
ード線には、白金イリジウム合金線などが用いられる。As the metal wire, platinum wire with high heat resistance and corrosion resistance is usually used, but tungsten wire can also be used. A platinum-iridium alloy wire or the like is used for the lead wire.
ガラスを焼成する際に、あまり高温で加熱すると、白金
線が脆化し、電気的な特性が変化してしまう。1200
℃以上で長時間加熱することは避けなければならない。If the glass is heated to too high a temperature, the platinum wire will become brittle and its electrical properties will change. 1200
Prolonged heating above ℃ should be avoided.
従って、発熱抵抗体を支持するガラス部材は、温度が8
00℃から850℃で粘度が104ポアズ以上107ポ
アズ以下の特性を持つものを用い、1200℃以下で焼
成することが必要である。ガラスの熱膨張係数は必ずし
も白金線の熱膨張係数(90X 10−’/℃)に合っ
ている必要はないが、使用時の熱サイクルによる応力を
緩和するためには近い方が有利である。また、芯線を酸
でエツチング除去する場合に、ガラスが大幅に侵食され
てはならない。ガラスの耐酸性は粘度特性と同様にガラ
ス構造の結合強度に関係しており、この粘度特性を持つ
ガラスならばエツチングの際の侵食深さを1μm以下に
おさえられることを確認した。このようなガラスであれ
ば、使用時の耐水性、耐油性等も十分である。粘度がさ
らに低温で低下するガラスは、低い温度で焼成すること
が可能であるが、耐酸性、耐水性、耐油性等が不十分で
ある。Therefore, the temperature of the glass member supporting the heating resistor is 8.
It is necessary to use a material having a viscosity of 104 poise or more and 107 poise or less between 00°C and 850°C, and to bake at 1200°C or less. Although the coefficient of thermal expansion of the glass does not necessarily have to match that of the platinum wire (90×10-'/° C.), it is advantageous for the coefficient of thermal expansion to be close to that of the platinum wire in order to alleviate stress caused by thermal cycles during use. Furthermore, when the core wire is etched away with acid, the glass must not be significantly eroded. The acid resistance of glass is related to the bonding strength of the glass structure as well as its viscosity characteristics, and it was confirmed that glass with this viscosity characteristic can suppress the depth of erosion during etching to 1 μm or less. Such glass has sufficient water resistance, oil resistance, etc. during use. Glass whose viscosity decreases at lower temperatures can be fired at lower temperatures, but it has insufficient acid resistance, water resistance, oil resistance, etc.
前述の支持部材は50〜65重量%のSiO2゜20〜
35重量%のPbO、10〜20重量%のR20(Rz
○はK2OとN a t○の和)を主成分とする鉛カリ
ガラス、鉛ソーダガラスまたは鉛カリソーダガラス、あ
るいは65〜75重量%のSiO2,4〜15重量%(
7)RO(ROはMgOとCaOとBaOの和)、10
〜25重量%のR20(R20はK2OとNa2Oの和
)を主成分とするソーダ石灰ガラス、または、ソーダバ
リウムガラス、または、カリ石灰ガラスまたはカリバリ
ウムガラスが適用される。The above-mentioned support member is made of 50-65% by weight of SiO2°20~
35 wt% PbO, 10-20 wt% R20 (Rz
○ is the sum of K2O and N a t○), or lead-potash glass, lead-soda glass, or lead-potash-soda glass whose main component is 65-75% by weight of SiO2, 4-15% by weight (
7) RO (RO is the sum of MgO, CaO and BaO), 10
Soda-lime glass, soda-barium glass, potash-lime glass, or kalibarium glass containing ~25% by weight of R20 (R20 is the sum of K2O and Na2O) as a main component is applied.
金属芯線としては、モリブデン線やニッケル鉄合金線が
用いられる。これらに対しても大気中で1200℃以上
に加熱するのは酸化の点から好ましくなく、上記の特性
のガラスを用いることによって、組合せて使用が可能に
なる。特にニッケル鉄合金線は白金線と熱膨張係数を合
せることができ、ガラス焼成時に熱応力を小さくするこ
とができる。As the metal core wire, molybdenum wire or nickel-iron alloy wire is used. It is not preferable to heat these to 1200° C. or higher in the atmosphere from the viewpoint of oxidation, and by using glasses with the above-mentioned characteristics, it is possible to use them in combination. In particular, nickel-iron alloy wire can match the coefficient of thermal expansion with platinum wire, and can reduce thermal stress during glass firing.
また、内壁面に沿ってコイルが形成された円筒状のガラ
ス部材の両端が、閉塞されていることにより、空気中の
塵埃、イオン性物質が、前記ガラス部材の内壁面に付着
、あるいは充填されることはまったくなくなる。このた
め、前記コイルの面にはまったく異物が侵入することは
ないことから。In addition, since both ends of the cylindrical glass member with the coil formed along the inner wall surface are closed, dust and ionic substances in the air may adhere to or fill the inner wall surface of the glass member. Nothing will happen at all. Therefore, no foreign matter will enter the surface of the coil.
熱的な面、あるいは電気的な面で安定が図られ、上述の
目的が達成される。Thermal or electrical stability is achieved, and the above objectives are achieved.
また、製造においては、芯線に昇華性物質を用い、ガラ
ス焼結時にその焼結作業に要する熱で前記芯線を昇華さ
せるようにする。このため、前記芯線の除去に際し、エ
ツチング工程を不要とできることから、工程作業の容易
化を図ることができるようになる。Further, in manufacturing, a sublimable substance is used for the core wire, and the core wire is sublimated by the heat required for the sintering operation during glass sintering. Therefore, when removing the core wire, an etching process is not necessary, so that the process work can be facilitated.
支持部材をセラミックスとガラスの複合材層で形成した
場合にも、金属ワイヤの両端はリード線に接続されるの
で、細い金属ワイヤ部を支持体に接続したりする作業が
なくなり、取扱いが容易になる。特に通常は金属ワイヤ
とリード線の接続部を含めて支持部材で金属ワイヤを被
覆し、金属ワイヤとリード線が固定されるので、最終的
に発熱抵抗体はリード線と支持部材とで支持され、取扱
いに適した構造となる。Even when the support member is made of a composite layer of ceramics and glass, both ends of the metal wire are connected to the lead wire, so there is no need to connect the thin metal wire to the support, making handling easier. Become. In particular, usually the metal wire is covered with a support member, including the connection part between the metal wire and the lead wire, and the metal wire and the lead wire are fixed, so the heating resistor is ultimately supported by the lead wire and the support member. , the structure is suitable for handling.
金属芯線は導電性であるため、リード線間を短絡させて
しまうので、酸によるエツチングや大気中昇温による酸
化及び昇華などで金属芯線を除去する。発熱部は被覆し
た複合材により機械的強度及び耐環境性を持たせること
ができる。金属ワイヤに通電することにより発生した熱
は、複合材層を伝わって空気に伝達される。この時、ガ
ラスの熱伝導率がIW/m−に程度であるのに対し、熱
伝導率が10W/m−に以上のセラミックスと複合化す
ることにより複合材層の熱伝導率をガラスの約10倍あ
るいはそれ以上にすることができる。Since the metal core wire is conductive, it will cause a short circuit between the lead wires, so the metal core wire is removed by etching with acid or oxidation and sublimation due to elevated temperature in the atmosphere. The heat generating part can be provided with mechanical strength and environmental resistance by covering the composite material. Heat generated by energizing the metal wire is transferred to the air through the composite layer. At this time, while the thermal conductivity of glass is about IW/m-, by combining it with ceramics whose thermal conductivity is 10 W/m- or more, the thermal conductivity of the composite layer can be reduced to about that of glass. It can be multiplied by 10 times or more.
したがって、金属ワイヤをガラスだけでコーティングし
た場合のように空気流の変化による熱伝達量の変化に大
きな遅れを生じることがなく、過渡応答性が改善される
。Therefore, unlike the case where a metal wire is coated only with glass, there is no large delay in changes in heat transfer due to changes in air flow, and transient response is improved.
金属ワイヤの被覆層を焼成する場合にあまり高温で加熱
すると、白金線が脆化し、電気的な特性が変化してしま
う。1200℃以上で長時間加熱することは避けなけれ
ばならない。従って熱伝導性のよいセラミックスだけを
被覆した場合は焼成が十分行われず、発熱抵抗体の強度
が不足する。If the coating layer of the metal wire is heated at too high a temperature, the platinum wire will become brittle and its electrical characteristics will change. Heating at temperatures above 1200°C for long periods of time must be avoided. Therefore, if only ceramics with good thermal conductivity are coated, firing will not be performed sufficiently and the strength of the heating resistor will be insufficient.
ガラスを溶融、コーティングし、°セラミックスとの焼
成層に浸透させて複合材層とすることにより。By melting glass, coating it and infiltrating it into a fired layer with ceramics to form a composite layer.
強度と高い熱伝導性とが確保され、金属ワイヤにセラミ
ックスとガラスを同時に付着させ、焼成した場合には、
1200℃以下でもガラスの焼結作用により強度の高い
被r!!複合材層が得られる。複合材層に空隙が残って
いる場合には、さらにガラスを溶融、コーティングする
ことにより、高い強度が得られる。Strength and high thermal conductivity are ensured, and when ceramics and glass are simultaneously attached to a metal wire and fired,
Even below 1200℃, the sintering effect of the glass provides a high-strength coating! ! A composite layer is obtained. If voids remain in the composite layer, high strength can be obtained by melting and coating with additional glass.
ガラスとセラミックスの複合材層の粒子を金属ワイヤに
付着させて被覆・焼成すると複合材層の均一性が高くな
り、配合比制御が正確になる。By attaching the particles of the glass-ceramic composite layer to a metal wire, coating it, and firing it, the composite layer becomes more uniform and the blending ratio can be controlled more accurately.
コーティングに使用するガラスとして、軟化点が700
℃以下のガラスを使用すると作業性がよし\。The glass used for coating has a softening point of 700
Workability is better if you use glass with a temperature below ℃.
複合材層のガラス成分が連続相をなしていると強度が大
きく、ガラス成分が少なすぎると強度が不足する。多す
ぎると、熱伝導性を高めるためにセラミックスを複合化
した効果がなくなってしまう。複合材層中に占めるガラ
ス成分の割合は、2〜60体積%が適当である。If the glass component of the composite layer forms a continuous phase, the strength will be high, and if the glass component is too small, the strength will be insufficient. If it is too large, the effect of combining ceramics to improve thermal conductivity will be lost. The proportion of the glass component in the composite material layer is suitably 2 to 60% by volume.
金属芯線として使用されるモリブデン線やニッケル鉄合
金線は酸によるエツチングで除去できる。Molybdenum wires and nickel-iron alloy wires used as metal core wires can be removed by acid etching.
モリブデン線の場合は、大気中で酸化することにより昇
華するので、被覆層を焼成する工程で同時に除去するこ
とも可能である。In the case of molybdenum wire, it sublimates by being oxidized in the atmosphere, so it can be removed at the same time as the coating layer is fired.
アルミナ基板上に発熱回路が膜状に形成され、該膜回路
とアルミナ基板とを被覆する支持部材が設けられた空気
流量センサ素子すなわち発熱抵抗体は厚みの小さい素子
となる。The air flow rate sensor element, that is, the heating resistor, is a thin element in which a heating circuit is formed in the form of a film on an alumina substrate, and a support member covering the film circuit and the alumina substrate is provided.
実施例1
本発明に係る発熱抵抗体1を用いて自動車内燃機の熱線
式空気流量計の構成の一実施例を、第1図に示す。なお
、この実施例では、発熱抵抗体1と同じものが空気温度
測定用として対になって用いられ、それを空気温度測定
抵抗体6で表わしである。発熱抵抗体1及び空気温度測
定抵抗体6は、第1図に示すように、吸入空気の大部分
が通るメイン通路71及び吸入空気の一部が分流するバ
イパス通路72をもつボディ73のバイパス通路72中
の支持体8に固定される。Example 1 FIG. 1 shows an example of the configuration of a hot wire air flowmeter for an automobile internal combustion engine using a heating resistor 1 according to the present invention. In this embodiment, the same heating resistor 1 is used as a pair for measuring air temperature, and is represented by air temperature measuring resistor 6. As shown in FIG. 1, the heating resistor 1 and the air temperature measuring resistor 6 are connected to a bypass passage of a body 73, which has a main passage 71 through which most of the intake air passes and a bypass passage 72 through which a portion of the intake air flows. It is fixed to the support body 8 in 72.
第2図は、熱線式空気流量計の駆動回路の一実施例で、
発熱抵抗体1、空気温度測定抵抗体6、オペアンプ9,
10、パワートランジスタ11、コンデンサ12.抵抗
13〜17で構成されている。また、パワートランジス
タ11のコレクタ端子18にはバッテリー(図示せず)
の(+)極が、抵抗13のアース端子19にはバッテリ
ー(図示せず)’(7)(−)極が、そして抵抗13と
発熱抵抗体1の接続点20には、本熱線式空気流量計の
出力信号を使ってエンジン制御を行うマイクロコンピュ
ータ(図示せず)の入力端子がそれぞれ接続される。Figure 2 shows an example of a drive circuit for a hot wire air flow meter.
Heat generating resistor 1, air temperature measuring resistor 6, operational amplifier 9,
10, power transistor 11, capacitor 12. It is composed of resistors 13-17. In addition, a battery (not shown) is connected to the collector terminal 18 of the power transistor 11.
The (+) pole of the resistor 13 is connected to the ground terminal 19 of the battery (not shown), and the (7) (-) pole of the resistor 13 is connected to the ground terminal 19 of the resistor 13. Input terminals of a microcomputer (not shown) that controls the engine using the output signal of the flowmeter are connected to each of the input terminals.
このような構成において、パワートランジスタ11によ
って発熱抵抗体1に電流を供給して加熱し、その温度が
空気温度測定抵抗体6より常に一定の温度だけ高くなる
ように制御する。この時、空気温度測定抵抗体6には発
熱が無視できる程度の微小電流しか流さず、これにより
吸入空気温度を検出するようにして吸入空気の温度補正
用として使用している。ここで空気流が発熱抵抗体1に
当ると、駆動回路の動作によって前述のように、発熱抵
抗体1と空気温度測定抵抗体6の温度差が常に一定にな
るように制御されるが、この動作は発熱抵抗体1の両端
の電圧差を抵抗14.15で分割した電圧と、発熱抵抗
体1を流れた電流によって生じる抵抗13の電圧降下を
オペアンプ9で増幅した電圧とが常に等しくなるように
帰還をかけることによって行われている。従って、空気
流量が変化すると発熱抵抗体1を流れる電流が変化し、
その電流に応じて抵抗13に現われる電圧降下で空気流
量が測定されることになる。In such a configuration, the power transistor 11 supplies current to the heating resistor 1 to heat it, and controls the temperature thereof to be always higher than the air temperature measuring resistor 6 by a constant temperature. At this time, only a minute current is passed through the air temperature measuring resistor 6 so that heat generation is negligible, and this is used to detect the intake air temperature and correct the temperature of the intake air. When the air flow hits the heating resistor 1, the drive circuit operates so that the temperature difference between the heating resistor 1 and the air temperature measuring resistor 6 is always constant, as described above. The operation is such that the voltage obtained by dividing the voltage difference across the heating resistor 1 by the resistor 14 and 15 is always equal to the voltage obtained by amplifying the voltage drop across the resistor 13 caused by the current flowing through the heating resistor 1 by the operational amplifier 9. This is done by applying feedback to Therefore, when the air flow rate changes, the current flowing through the heating resistor 1 changes,
The air flow rate is measured by the voltage drop appearing across the resistor 13 in accordance with the current.
第3図は1本発明による熱線式空気流量計用発熱抵抗体
の他の一実施例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the heating resistor for a hot wire air flow meter according to the present invention.
同図において、円筒形状のガラス部材4がある。In the figure, there is a cylindrical glass member 4.
このガラス部材4の内部には、中心軸を同一にして前記
ガラス部材4の内壁面に沿って螺設された白金ワイヤ2
を備えている。この白金ワイヤ2の両端各部は、それぞ
れ、前記ガラス部材4に支持されたリードIs!3に接
続され、電気的にガラス部材4の外部に引き出されてい
る。そして、前記ガラス部材4の両端はこのガラス部材
と同一材料によって閉塞された状態となっている。Inside this glass member 4, a platinum wire 2 is screwed along the inner wall surface of the glass member 4 with the same central axis.
It is equipped with Each end of this platinum wire 2 is connected to a lead Is! supported by the glass member 4, respectively. 3 and is electrically drawn out to the outside of the glass member 4. Both ends of the glass member 4 are closed with the same material as the glass member.
次に、このように構成した発熱抵抗体の製造方法の一実
施例を第4図(A)、(B)を用いて説明する。Next, an example of a method for manufacturing a heat generating resistor constructed as described above will be described with reference to FIGS. 4(A) and 4(B).
(A)は、自動巻線機により直径20μmの白金ワイヤ
2を直径0.4mのモリブデン芯線5に連続的に巻付け
た状態を示す。(B)は(A)に示す部材から発熱抵抗
体1個分の長さ約6mlに切断し、両端に直径0.13
mmの白金イリジリム合金のリード線を接続部21で溶
接した状態を示す。(A) shows a state in which platinum wire 2 with a diameter of 20 μm is continuously wound around a molybdenum core wire 5 with a diameter of 0.4 m using an automatic winding machine. (B) is cut from the member shown in (A) to a length of approximately 6 ml, the length of one heating resistor, and has a diameter of 0.13 mm at both ends.
This figure shows a state in which lead wires made of platinum iridyrim alloy of mm are welded at the connecting portion 21.
(C)は、白金ワイヤ2をモリブデン芯線5に巻付けた
周囲に電気泳動法によりガラス部材41を被覆し、酸化
性雰囲気の状態で焼成した状態を示す。ここで用いたガ
ラス部材41は、たとえばS i Oz B2Oa
−P b O系ガラスで、温度が800℃での粘度が1
06・6ポアズ、850℃での粘度が104・2ポアズ
の特性を有する。このガラス部材41の焼成において、
温度が上昇するにつれてモリブデン芯線5の酸化が進み
M o Oaとなり、温度が795℃に達するとMo0
aが昇華するが、温度800℃での粘度が104・5ポ
アズのガラス部材41は充分な隙間を保持するため、M
o0aの昇華物はガラス部材41の粒子間の隙間から揮
散し、モリブデン芯線5は除去される。(C) shows a state in which a glass member 41 is coated around the platinum wire 2 wound around the molybdenum core wire 5 by electrophoresis and fired in an oxidizing atmosphere. The glass member 41 used here is, for example, S i Oz B2Oa
- P b O glass with a viscosity of 1 at a temperature of 800°C
The viscosity at 850° C. is 104.2 poise. In firing this glass member 41,
As the temperature rises, the oxidation of the molybdenum core wire 5 progresses to become MoOa, and when the temperature reaches 795°C, Mo0
a sublimes, but since the glass member 41, which has a viscosity of 104.5 poise at a temperature of 800°C, maintains a sufficient gap, M
The sublimate of o0a is volatilized from the gaps between the particles of the glass member 41, and the molybdenum core wire 5 is removed.
しかる後温度950℃で20分間保持してガラス部材4
1の焼成を終るが、ガラス部材41は昇華したMo0a
と反応して流動性が低下するため、多孔質となり表面の
平滑度も充分でないので、(D)に示すように2層目の
ガラス部材42を被覆し、酸化性雰囲気の電気炉で焼成
した。ここで用いたガラス部材42はたとえばZn0−
B2Oa−8iOz系ガラスで、温度600℃での粘度
が108ポアズ、690℃での粘度が104ポアズの特
性を有する。そのため、温度720℃で20分間焼成す
ることにより、多孔質であった初層ガラス部材41の空
孔部を充分に埋めると共に表面平滑となり、第3図に示
した発熱抵抗体1を得る。After that, the glass member 4 is held at a temperature of 950°C for 20 minutes.
1 is completed, the glass member 41 is sublimated Mo0a.
As the fluidity decreases due to the reaction, the material becomes porous and the surface smoothness is not sufficient. Therefore, as shown in (D), a second layer of glass member 42 was coated and fired in an electric furnace in an oxidizing atmosphere. . The glass member 42 used here is, for example, Zn0-
It is a B2Oa-8iOz glass and has a viscosity of 108 poise at a temperature of 600°C and a viscosity of 104 poise at 690°C. Therefore, by firing at a temperature of 720° C. for 20 minutes, the pores of the first layer glass member 41, which was porous, are sufficiently filled and the surface becomes smooth, thereby obtaining the heating resistor 1 shown in FIG. 3.
またこの方法のように、モリブデン芯線5が昇華後に2
層目ガラス部材42を被覆し、焼成して得た発熱抵抗体
は、(E)に拡大して示すように、コイル状に巻いた白
金ワイヤ2の内側までガラス部材が覆っているので、白
金ワイヤ2をより強固に支持することができる。In addition, as in this method, the molybdenum core wire 5 is
The heating resistor obtained by coating and firing the layered glass member 42 has the glass member covering the inside of the platinum wire 2 wound into a coil, as shown in the enlarged view in (E). The wire 2 can be supported more firmly.
このように構成した発熱抵抗体は、内壁面に沿ってコイ
ルが形成された円筒状のガラス部材の両端は、閉塞され
ていることから、空気中の塵埃、イオン性物質が、前記
ガラス部材の内壁面に付着、あるいは充填されることは
まったくなくなる。このため、前記コイルの面にはまっ
たく異物が侵入することはないから、熱的な面、あるい
は電気的な面で安定が図れることになる。In the heat generating resistor constructed in this way, both ends of the cylindrical glass member with the coil formed along the inner wall surface are closed, so that dust and ionic substances in the air are absorbed by the glass member. No adhesion to or filling of the inner wall surface occurs at all. For this reason, no foreign matter enters the surface of the coil, so stability can be achieved from a thermal or electrical standpoint.
また、上述の発熱抵抗体の製造方法は、昇華性の材料か
らなる芯線、たとえばモリブデン芯線5を用いることに
より、ガラス部材焼結時に昇華を行なうことができるよ
うになる。このことは、特にエッチフグ等の作業を湿式
で行なうことなく、芯線を除去せしめることができるも
のであり、作業性の煩雑さをなくすことができる。Further, in the method for manufacturing a heating resistor described above, by using a core wire made of a sublimable material, for example, a molybdenum core wire 5, sublimation can be performed during sintering of the glass member. This allows the core wire to be removed without having to carry out wet etching or the like, thereby making the work less complicated.
第5図は、本実施例で得た発熱抵抗体を用いた熱線−大
空気流量計の応答特性図である。横軸に時間(ms)を
とり、縦軸に流量(kg/h)をとる。FIG. 5 is a response characteristic diagram of a hot wire-large air flowmeter using the heating resistor obtained in this example. Time (ms) is plotted on the horizontal axis, and flow rate (kg/h) is plotted on the vertical axis.
空気流量を低流量約20 kg/ hから高流量約20
0kg/hに切換えた時の熱線式流量計の出力電圧を測
定し、流量に換算して縦軸に示した。曲線Bに示す従来
のボビン式の発熱抵抗体を使用した空気流量計に比べて
、本発明の空気流量計は曲線Aに示す。最終値到達時間
が大幅に向上していることがわかる。Change the air flow rate from a low flow rate of about 20 kg/h to a high flow rate of about 20 kg/h.
The output voltage of the hot wire flowmeter when switched to 0 kg/h was measured, converted to flow rate, and shown on the vertical axis. Compared to the air flow meter using a conventional bobbin-type heating resistor shown in curve B, the air flow meter of the present invention is shown in curve A. It can be seen that the time to reach the final value has been significantly improved.
このため自動車の急加速、減速時にも、真の空気量変化
に追従して熱線式空気流量計が信号を出せるため、適切
なインジェクタの噴射量を決定でき、サージングの問題
は解消する。Therefore, even when a car suddenly accelerates or decelerates, the hot-wire air flow meter outputs a signal that follows the true change in air volume, allowing the appropriate amount of injection from the injector to be determined and eliminating the surging problem.
このように応答性能が大幅に向上したのは、発熱抵抗体
1の白金ワイヤ2の発生する熱が、従来のボビン式発熱
抵抗体のように、ボビンすなわち芯線を加熱したりボビ
ンを伝わって支持体に逃げることがなく、はとんど空気
に伝達されていて空気量の変化に敏感に反応するためで
ある。The reason why the response performance has been greatly improved is that the heat generated by the platinum wire 2 of the heating resistor 1 heats the bobbin, that is, the core wire, and travels through the bobbin to support the bobbin, unlike conventional bobbin type heating resistors. This is because it does not escape to the body, but is mostly transmitted to the air, and responds sensitively to changes in the amount of air.
本発明の発熱抵抗体と、その抵抗値の変化から温度を検
出し、風速に換算する回路を組合せて作製した風速計も
、同様に高い応答性を示した。An anemometer fabricated by combining the heating resistor of the present invention with a circuit that detects temperature from changes in its resistance value and converts it into wind speed also showed high responsiveness.
実施例2
次に、第3図に示した発熱抵抗体の製造方法の他の実施
例を以下説明する。Example 2 Next, another example of the method for manufacturing the heating resistor shown in FIG. 3 will be described below.
自動巻線機により直径20μmの白金線2を直径0.4
mmのモリブデン芯線5に巻付け、素子すなわち発熱抵
抗体1個分の長さ6IIIlに相断した両端部に直径0
.13mmの白金イリジウム合金のリード線3を溶接部
21で溶接し、白金ワイヤ2とリード線3の外側からガ
ラス部材4を電気泳動法で被覆し、但しモリブデン芯線
5の両端は被覆しないままにし、これを酸化性雰囲気の
電気炉で焼成した状態を第6図に示す。ここで用いたガ
ラス部材4は、ZnO−B2O3系ガラスで、温度68
0℃での粘度が104ポアズであるが、750℃で結晶
化し、再溶融温度が1000℃以上の特性を有する。こ
のガラス部材4の焼成において、温度の上昇につれてモ
リブデン芯線5の酸化が進みMo0aとなり、軟化した
ガラス部材は温度680℃で封着するが、750℃に達
すると結晶化して形状が安定化する。しかる後温度を上
昇してM o Oaを昇華させることにより、モリブデ
ン芯線5を除去し、950℃で20分保持して焼成を終
るが、ガラス部材4の両端部にM o Osが昇華揮散
する際の開口部が残っているので、これを火焔の熱でガ
ラスを溶かして塞ぐことにより第3図に示す発熱抵抗体
を得る。The platinum wire 2 with a diameter of 20 μm is made into a wire with a diameter of 0.4 μm using an automatic winding machine.
It is wound around a molybdenum core wire 5 of mm, and a wire with a diameter of 0.
.. A 13 mm platinum-iridium alloy lead wire 3 is welded at the welding part 21, and a glass member 4 is coated from the outside of the platinum wire 2 and lead wire 3 by electrophoresis, however, both ends of the molybdenum core wire 5 are left uncovered. FIG. 6 shows the state in which this was fired in an electric furnace in an oxidizing atmosphere. The glass member 4 used here is ZnO-B2O3-based glass, and the temperature is 68
It has a viscosity of 104 poise at 0°C, crystallizes at 750°C, and has a remelting temperature of 1000°C or higher. During firing of the glass member 4, as the temperature rises, the molybdenum core wire 5 is oxidized to Mo0a, and the softened glass member is sealed at a temperature of 680°C, but when it reaches 750°C, it crystallizes and its shape becomes stable. Thereafter, the molybdenum core wire 5 is removed by increasing the temperature to sublimate M o Oa, and the firing is completed by holding at 950° C. for 20 minutes, but M o Os is sublimated and volatilized at both ends of the glass member 4. Since the opening remains, the heating resistor shown in FIG. 3 is obtained by sealing the opening by melting glass with the heat of the flame.
実施例3
さらに、第3図に示した発熱抵抗体の製造方法の他の実
施例を以下説明する。Example 3 Further, another example of the method for manufacturing the heating resistor shown in FIG. 3 will be described below.
自動巻線機により直径20μmの白金線2を直径0.4
mmのモリブデン芯線5に巻付け、素子すなわち発熱抵
抗体1個分の長さ6IIWIIに切断した両端部に直径
0.13nnの白金イリジウム合金のリード線3を接続
部21で溶接し、ガラス部材4を電気泳動法で被覆した
後、酸化性雰囲気の電気炉で焼成した状態を第3図に示
す。ここで用いたガラス部材4はAQ2Oa−P2Or
+系ガラスで、温度820′Cでの粘度が108.7ポ
アズ、910℃での粘度が104ポアズの特性を有する
。このガラス部材の焼成において、温度が上昇するにつ
れてモリブデン芯線5は酸化し、795℃に達すると昇
華して除去され、1080℃で1h保持して焼成を完了
し、第3図に示す発熱抵抗体1を得る。The platinum wire 2 with a diameter of 20 μm is made into a wire with a diameter of 0.4 μm using an automatic winding machine.
A platinum-iridium alloy lead wire 3 with a diameter of 0.13 nn is welded to both ends of the glass member 4 by winding it around a molybdenum core wire 5 having a diameter of 0.13 mm and cutting it to a length of 6IIWII corresponding to one element, that is, one heating resistor. FIG. 3 shows the state in which the material was coated by electrophoresis and then fired in an electric furnace in an oxidizing atmosphere. The glass member 4 used here is AQ2Oa-P2Or
It is a + type glass and has a viscosity of 108.7 poise at a temperature of 820'C and a viscosity of 104 poise at 910C. In firing this glass member, the molybdenum core wire 5 oxidizes as the temperature rises, and when it reaches 795°C, it sublimes and is removed.The firing is completed by holding at 1080°C for 1 hour, and the heating resistor shown in Fig. 3 is formed. Get 1.
以上、第3図に示すガラス部材4について、種々な組成
のガラス部材を用いて実施したが、それらのガラス部材
が温度800℃での粘度が104ポアズ以上、1000
℃での粘度が107ポアズ以下の特性を有するものであ
れば、第3図に示す発熱抵抗体1を得ることができる。The above experiments were carried out using glass members of various compositions for the glass member 4 shown in FIG.
If the material has a characteristic that the viscosity at .degree. C. is 107 poise or less, the heating resistor 1 shown in FIG. 3 can be obtained.
また、第6図に示すガラス部材について、種々な組成の
ガラス部材を用いて実施したが、それらのガラス部材が
結晶性を有し、その結晶化温度が790℃以下でかつ9
00℃以下の温度では形状を崩さないものであれば、第
3図に示す熱線式空気流量センサ1を得ることができる
。In addition, experiments were carried out using glass members of various compositions as shown in FIG.
The hot wire air flow sensor 1 shown in FIG. 3 can be obtained as long as it does not lose its shape at temperatures below 00°C.
上述の各実施例では、ガラス部材を被覆するのに電気泳
動法を用いたが、電気泳動性以外であっても、例えばペ
ースト状にしたガラス部材を塗布する方−法であっても
、第3図に示す発熱抵抗体1を得ることができる。In each of the above-mentioned examples, an electrophoretic method was used to coat the glass member, but even methods other than electrophoretic, such as applying a paste-like glass member, may be used. A heating resistor 1 shown in FIG. 3 can be obtained.
実施例4
第7図は本発明の熱線式空気流量計に用いた発熱抵抗体
の第1実施例の断面図である。吸入空気量を検出する発
熱抵抗体1は、コイル状に巻回した白金ワイヤ2と、そ
の両端に接続した白金イリジウム合金のリード線3と、
それらの接続部21及び白金ワイヤ2を支持するガラス
部材°4を含む。Embodiment 4 FIG. 7 is a cross-sectional view of a first embodiment of a heating resistor used in the hot wire air flow meter of the present invention. The heating resistor 1 that detects the amount of intake air includes a platinum wire 2 wound into a coil, a platinum-iridium alloy lead wire 3 connected to both ends of the platinum wire 2,
It includes a glass member °4 supporting those connecting parts 21 and platinum wires 2.
この発熱抵抗体1の製造方法を第8図(A)〜(D)に
基づいて説明する。A method of manufacturing this heating resistor 1 will be explained based on FIGS. 8(A) to 8(D).
(A)は、白金ワイヤを巻回するための直径0.5閣の
52%のNiを含むNi−Fe芯線すなわちボビン5に
自動巻線機により直径20μmの白金ワイヤ2を発熱抵
抗体複数個分の長さにわたり連続的に巻いた状態、(B
)はこれを長さ6膿に切断し、両端に直径0.13no
の白金イリジウム合金のリード線3を、接続部21で溶
接した状態、(D)は接続部21及び白金ワイヤ2を支
持部材としてのガラス材4でオーバーコートし、焼成し
た状態を示す。ここで用いたガラス材は、組成が5iO
z56重量%、Pb030重量%。(A) is a Ni-Fe core wire containing 52% Ni with a diameter of 0.5 mm for winding a platinum wire, that is, a bobbin 5, and a platinum wire 2 with a diameter of 20 μm is wrapped around a plurality of heating resistors using an automatic winding machine. (B
) was cut into lengths of 6 mm, and a diameter of 0.13 mm was placed on both ends.
(D) shows a state in which the lead wire 3 made of platinum-iridium alloy is welded at the connection part 21, and (D) shows a state in which the connection part 21 and the platinum wire 2 are overcoated with a glass material 4 as a support member and fired. The glass material used here has a composition of 5iO
Z56% by weight, Pb030% by weight.
K2O6重量%、Na206重量%、Ca11重量%、
AQ2Oa1重量%の鉛カリソーダガラスである。この
ガラスの粘度は、800℃で10B−3ポアズ、850
℃で104ポアズであった。オーバーコートの際は、変
性アルコールと水を溶媒とし、硝酸マグネシウムと硝酸
アルミニウムを電解質として上記ガラスを分散させた電
着液を作り、白金ワイヤを陰極、アルミニウム板を陽極
として両電極間に電着液中で30Vの電圧をかけて、電
気泳動により白金ワイヤにガラス粉を付着させた。これ
を電気炉中で、800℃で大分間加熱して焼成した。焼
成後のガラスの厚さは約100μmである。これを硝酸
硫酸の混酸に温度80℃で一時間浸漬させて、芯線5を
除去した。混酸に浸漬したことによるガラスの侵食深さ
は、1μm以下であった。得られた発熱抵抗体1はピン
セットで扱える強度を持ち、単一の素子として扱えるた
め、その後の組立てに際しても取扱いが容易で、十分な
作業性を得ることができた。これを用いた空気流量計は
第5図と同様に高い応答性を示すことが確認された。K2O6% by weight, Na206% by weight, Ca11% by weight,
It is lead potassium soda glass containing 1% by weight of AQ2Oa. The viscosity of this glass is 10B-3 poise at 800°C, 850
It was 104 poise at ℃. For overcoating, prepare an electrodeposition solution in which the glass is dispersed using denatured alcohol and water as a solvent, magnesium nitrate and aluminum nitrate as electrolytes, and electrodeposit between the two electrodes using a platinum wire as a cathode and an aluminum plate as an anode. A voltage of 30 V was applied in the liquid, and glass powder was adhered to the platinum wire by electrophoresis. This was fired in an electric furnace by heating at 800° C. for a long time. The thickness of the glass after firing is approximately 100 μm. This was immersed in a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid at a temperature of 80° C. for one hour, and the core wire 5 was removed. The depth of erosion of the glass due to immersion in the mixed acid was 1 μm or less. The heat generating resistor 1 thus obtained was strong enough to be handled with tweezers and could be handled as a single element, so it was easy to handle during subsequent assembly, and sufficient workability could be obtained. It was confirmed that the air flow meter using this device showed high responsiveness as shown in FIG.
実施例5
実施例4と同様にして、いろいろなガラスを用いて第7
図に示した構造の発熱抵抗体を作製した。Example 5 In the same manner as in Example 4, the seventh
A heating resistor with the structure shown in the figure was fabricated.
第1表に用いたガラスの組成を示す。第2表にそれぞれ
のガラスの800℃と850℃における粘度、焼成した
温度、焼成による白金線の脆化の有無、芯線除去後の発
熱抵抗体をピンセットではさんだ時の破損の有無を示す
。なお、破損には、芯線をエツチングした時にガラスが
侵食され、白金線が露出してほぐれてしまったものなど
も含む。Table 1 shows the composition of the glass used. Table 2 shows the viscosity of each glass at 800° C. and 850° C., the firing temperature, the presence or absence of embrittlement of the platinum wire due to firing, and the presence or absence of damage when the heating resistor was pinched with tweezers after the core wire was removed. Note that damage includes cases where the glass is eroded when the core wire is etched, exposing the platinum wire and loosening it.
第2表かられかるように、800℃で粘度が107ポア
ズを越えるガラスは、1000℃以上で焼成する必要が
あり、白金線の脆化をもたらすという弊害がある。また
、850℃で粘度が104ポアズを下回るガラスは、焼
成温度は低くてよいが、エツチング時に酸に侵食されや
すく強度も低いという欠点がある。As can be seen from Table 2, glasses with a viscosity exceeding 107 poise at 800°C must be fired at 1000°C or higher, which has the disadvantage of causing embrittlement of the platinum wire. Further, glass having a viscosity of less than 104 poise at 850° C. may require a low firing temperature, but has the drawback that it is easily attacked by acid during etching and has low strength.
第2表で白金線の脆化も、破損もなかった発熱抵抗体(
ガラスb、e、f、h、iを用いたもの)を用いて、第
1図の熱線式空気流量計を作製した。Table 2 shows the heating resistor (
The hot-wire air flowmeter shown in FIG. 1 was manufactured using glass (b, e, f, h, i).
いずれも、従来のボビン式発熱抵抗体を使用した空気流
量計に比べて、第5図に示す様に応答性の大幅な向上が
認められた。In both cases, a significant improvement in responsiveness was observed, as shown in FIG. 5, compared to the conventional air flow meter using a bobbin-type heating resistor.
第 2 表
尚、本実施例において実施例1と同様に芯線5二して用
いたMo線を被覆ガラスの焼成と同時に〕華によって除
去するやり方にも十分に適用できaことが確認され、応
答性も良好であった。Table 2 In addition, it was confirmed that this example can be sufficiently applied to a method in which the Mo wire used as the core wire 52 is removed by flame at the same time as the coating glass is fired, as in Example 1. The properties were also good.
実施例6
芯線5として直径0 、5 nuのMo線を用い、第3
図(A)〜(D)に示す製造工程と同様に自動1線機に
より直径20μmの白金ワイヤを複数個つ長さにわたり
巻回し、所定の長さに切断した後口リード線を溶接し、
この溶接部及び白金ワイヤこ、デイツプ法でガラスを付
着させた。用いたガラスノ組成は、S i 0274重
量%、Ca09重量%、K2O8重量%、Na2O3重
景%。Example 6 A Mo wire with a diameter of 0 and 5 nu was used as the core wire 5, and the third
Similar to the manufacturing process shown in Figures (A) to (D), a plurality of platinum wires with a diameter of 20 μm are wound over a length using an automatic one-wire machine, and a rear end lead wire cut to a predetermined length is welded.
Glass was attached to this welded part and the platinum wire using the dip method. The glass composition used was 274% by weight of Si0, 9% by weight of Ca, 8% by weight of K2O, and 274% by weight of Na2O3.
−XQ2Os1重量%である。このガラスの粘度は、3
00℃で10B−”ポアズ、850℃で10+5・6ポ
アズであった。次いで電気炉中で1000℃で玉子分間
加熱し、ガラスを焼成した。このとき、電気炉中の雰囲
気は大気とし、焼成と同時にMO芯線を酸化させ、昇華
させて除去した。従って、コイル状白金ワイヤ2の内部
はボビンレスの状態である。-XQ2Os 1% by weight. The viscosity of this glass is 3
It was 10 B-" poise at 00°C and 10+5.6 poise at 850°C. Next, the glass was fired by heating at 1000°C in an electric furnace for an egg minute. At this time, the atmosphere in the electric furnace was air, and the firing At the same time, the MO core wire was oxidized, sublimated, and removed.Therefore, the inside of the coiled platinum wire 2 was in a bobbin-less state.
得られた発熱抵抗体は、その後の組立に支障ない作業強
度を持ち、これを用いた空気流量計は第、 5図に示す
よう高い応答性を示した。The heating resistor obtained had a working strength that did not hinder subsequent assembly, and an air flow meter using it showed high responsiveness as shown in Figure 5.
実施例7
直径10μmの無アルカリガラス繊維を束ねて直径0.
3rrnのガラス線とし、これを芯線として白金ワイヤ
を巻いた後、長さ10mmに切断した。Example 7 Non-alkali glass fibers with a diameter of 10 μm were bundled into a bundle with a diameter of 0.
A glass wire of 3 rrn was used as a core wire, and a platinum wire was wound around it, and then cut into a length of 10 mm.
両端にリード線を溶接した後、実施例4と同様のガラス
を電気泳動法で付着させた。このとき、溶接部を含めて
芯線及び白金ワイヤはすべて付着したガラスでおおわれ
るようにし、また、付着したガラスの厚さは実施例4の
275となるようにした。次いで900℃で十分量加熱
してガラスを焼成した。After welding lead wires to both ends, the same glass as in Example 4 was attached by electrophoresis. At this time, the core wire and platinum wire including the welded portion were all covered with the attached glass, and the thickness of the attached glass was 275 mm as in Example 4. Next, the glass was fired by heating at 900° C. for a sufficient amount.
得られた発熱抵抗体は、実施例1の発熱抵抗体よりもさ
らに強度が高く、1mの高さから床に落下させても破壊
しなかった。応答性は、実施例6よりも立上がりがやや
急であったが、100kg/h以上で上がり方が遅くな
り、30m5以降は実施例6と同様であった。The obtained heating resistor had even higher strength than the heating resistor of Example 1, and did not break even when dropped from a height of 1 m to the floor. The response was a little steeper than in Example 6, but at speeds above 100 kg/h, the speed was slow, and after 30 m5, it was the same as in Example 6.
実施例8
実施例4と同様にして、第2図(E)に示す発熱抵抗体
を作製した。この時、付着、焼成したガラスの厚さを、
実施[4の半分とした。次いで、組成が5iOz35重
量% 、Pb058重量%。Example 8 A heating resistor shown in FIG. 2(E) was produced in the same manner as in Example 4. At this time, the thickness of the attached and fired glass is
Implementation [Half of 4. Next, the composition was 35% by weight of 5iOz and 58% by weight of Pb.
K2O7重量%のガラスを有機溶媒に分散させ、発熱抵
抗体の芯線を除去した空洞内部に充填した。Glass containing 7% by weight of K2O was dispersed in an organic solvent and filled into the cavity from which the core wire of the heating resistor was removed.
これを電気炉中で650℃で十分量加熱して焼成した・
内部に充填した第二のガラスは焼成後に気孔を多く含ん
でいるが、得られた発熱抵抗体は実施例1の発熱抵抗体
と同様の強度を示した。応答性も実施例6と同様であっ
た。This was heated to a sufficient amount at 650°C in an electric furnace and fired. Although the second glass filled inside contains many pores after firing, the resulting heating resistor is similar to the heating resistor of Example 1. showed similar strength. The responsiveness was also similar to Example 6.
実施例9
第9図は本発明で作製した発熱抵抗体の他の実施例の構
造図である。コイル状に巻回した白金ワイヤから成る発
熱抵抗線2の両端に白金イリジウム合金のリード線3が
接続されており、それらの接続部21を含めて発熱抵抗
体2がセラミックスとガラスの複合材層4で被覆されて
いる。Example 9 FIG. 9 is a structural diagram of another example of the heat generating resistor produced according to the present invention. Lead wires 3 made of platinum-iridium alloy are connected to both ends of a heat-generating resistor wire 2 made of a platinum wire wound into a coil, and the heat-generating resistor 2 including the connecting portion 21 is made of a composite material layer of ceramic and glass. Covered with 4.
この発熱抵抗体の製造方法を第10図(A)〜(E)に
基づいて説明する。A method of manufacturing this heating resistor will be explained based on FIGS. 10(A) to 10(E).
(A)は、白金ワイヤを巻回するための直径0.5mm
のモリブデン(Mo)芯線5である。この芯線5は5m
長さの断面が円形の部分に続いて2nmの長さの平坦部
が設けてあり、これがくり返されている。(B)はこの
芯線5に自動巻線機により直径30μmの白金ワイヤ(
発熱抵抗)2を複数個分連続に巻いた状態を示す。(C
)はそれを平坦部の中央で切断し1両端に直径0.13
mの白金イリージウム合金のリード線3を、接続部21
で溶接した状態を示す。平坦部は、リード線3を芯線5
に設置するのに容易にでき5作業性を向上させるために
設けるものである。この部分は抑圧による塑性加工によ
って形成される。平坦部は上下対称に形成されるのが、
作業性の点から好ましい。(D)は発熱抵抗線2を複合
材4で被覆し、焼成した状態を示す。ここで被覆の際に
は、変成アルコールと水を溶媒とし、硝酸マグネシウム
と硝酸アルミニウムを電解質として、アルミナとPbO
−5ift系ガラスの粒子を95:5の割合で分散させ
た電着液を作り、(C)の状態の白金ワイヤを陰極、ア
ルミニウム板を陽極として両電極間に電着液中で40V
の電圧をかけて、電気泳動により白金ワイヤにアルミナ
とガラスの粒子を付着させた。第11図は、この状態を
模式的に示し、MO芯線51に巻回された白金ワイヤ5
2の周囲に孔54を含むアルミナとガラスの層53が付
着され、多孔質層となっている。(D)はこれを電気炉
中で加熱し、900℃で1時間保持してMo芯線を酸化
させ昇華させた後、さらに1100℃に昇温しで30分
間保持し、電着層を焼成した状態を示す。焼成層4の厚
さは約80μmである。この時用いたガラスの軟化点は
850℃で、焼成層5は多孔質状態になっているが、取
扱いに十分な強度を有した。Fig、7Eはこれに軟化
点が680℃のPb07B2Oa−8ioz系ガラス粉
をコーティングし、850℃で90分間焼成して焼成層
4に浸透させ、複合材層とじた状態を示す。得られた発
熱抵抗体の断面を!11察した結果によれば、コーティ
ングしたガラスは表面層をなし、かつMo芯線が除去さ
れたあとの中空部にまで達して連続相をなしており、複
合材層中に占めるガラスの体積率は32%であった。ま
た得られた発熱抵抗体を押しつぶすのに必要な力は、従
来技術の場合の押しつぶし強度0.5kg程度に対し、
2.1kgであった。(A) is a diameter of 0.5 mm for winding platinum wire.
This is a molybdenum (Mo) core wire 5. This core wire 5 is 5m
Following the circular section, a flat section with a length of 2 nm is provided, and this is repeated. (B) is a platinum wire with a diameter of 30 μm (
This figure shows a state in which a plurality of heating resistors) 2 are continuously wound. (C
) is cut at the center of the flat part, and a diameter of 0.13 is attached to both ends.
m platinum iridium alloy lead wire 3 is connected to the connection part 21.
This shows the welded state. For the flat part, connect the lead wire 3 to the core wire 5.
It is provided to improve workability by making it easy to install. This part is formed by plastic working by compression. The flat part is formed vertically symmetrically.
Preferable from the viewpoint of workability. (D) shows the state in which the heat generating resistance wire 2 is covered with the composite material 4 and fired. When coating, denatured alcohol and water are used as solvents, magnesium nitrate and aluminum nitrate are used as electrolytes, alumina and PbO
- Prepare an electrodeposition solution in which particles of 5ift glass are dispersed at a ratio of 95:5, and set the platinum wire in the state (C) as a cathode and the aluminum plate as an anode, and apply 40V in the electrodeposition solution between both electrodes.
Alumina and glass particles were attached to the platinum wire by electrophoresis by applying a voltage of . FIG. 11 schematically shows this state, and shows the platinum wire 5 wound around the MO core wire 51.
A layer 53 of alumina and glass containing pores 54 is deposited around 2, making it a porous layer. (D) was heated in an electric furnace and held at 900°C for 1 hour to oxidize and sublimate the Mo core wire, then further heated to 1100°C and held for 30 minutes to bake the electrodeposition layer. Indicates the condition. The thickness of the fired layer 4 is approximately 80 μm. The softening point of the glass used at this time was 850° C., and although the fired layer 5 was in a porous state, it had sufficient strength for handling. Fig. 7E shows a state in which this is coated with Pb07B2Oa-8ioz glass powder having a softening point of 680°C, fired at 850°C for 90 minutes to penetrate into the fired layer 4, and the composite layer is closed. A cross section of the resulting heating resistor! 11 According to the results, the coated glass forms a surface layer and reaches into the hollow part after the Mo core wire is removed, forming a continuous phase, and the volume percentage of glass in the composite layer is It was 32%. In addition, the force required to crush the obtained heating resistor is approximately 0.5 kg in crushing strength in the case of the conventional technology.
It was 2.1 kg.
実施例1O
芯線として直径0.5mmのニッケルを52%含むNi
−Fe線を用い、第10図(A) 〜(E)に示す工程
と同様にして白金ワイヤを巻いて切断した後にリード線
を溶接した。これの溶接部及び白金ワイヤに、デイツプ
法でアルミナ粒子を付着させた。デイツプ法とは、有機
溶媒(テレピネオール)にアルミナ粒子を分散させた溶
液を作成し。Example 1O Ni containing 52% nickel with a diameter of 0.5 mm as a core wire
Using a -Fe wire, a platinum wire was wound and cut in the same manner as in the steps shown in FIGS. 10(A) to (E), and then lead wires were welded. Alumina particles were attached to the welded part and the platinum wire using the dip method. The dip method involves creating a solution in which alumina particles are dispersed in an organic solvent (terpineol).
これに芯線に白金ワイヤを巻きリード線をつけた発熱抵
抗体を浸漬(デイツプ)して引上げ、これによって発熱
抵抗体にアルミナ粒子を付着させる方法である。この時
、芯線の一端が露出するようにした。次いで電気炉中で
1500℃で2分間加熱し、アルミナを焼成した。次い
で硝酸と硫酸の混酸に温度80℃で3時間浸漬させて、
芯線をエツチング除去した。これに軟化点が600℃の
pb○−3iOz系ガラス粉をコーテングし、820℃
で90分間焼成してアルミナ焼成層中に浸透させ、複合
材層とした。得られた発熱抵抗体の押しつぶし強度は1
.8kgであった。また複合材層におけるコーティング
ガラスの体積率は41%であった。In this method, a heating resistor with a platinum wire wrapped around the core wire and a lead wire attached is dipped in this and pulled up, thereby attaching alumina particles to the heating resistor. At this time, one end of the core wire was exposed. Next, the alumina was fired in an electric furnace at 1500° C. for 2 minutes. Next, it was immersed in a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid at a temperature of 80°C for 3 hours,
The core wire was removed by etching. This was coated with pb○-3iOz glass powder with a softening point of 600°C, and heated to 820°C.
The alumina was fired for 90 minutes to penetrate into the fired alumina layer to form a composite layer. The crushing strength of the heating resistor obtained is 1
.. It weighed 8 kg. Further, the volume fraction of the coating glass in the composite material layer was 41%.
実施例11
実施例9,1oと同様にして、複合材層におけるガラス
成分の体積率の異なる発熱抵抗体を作製した。ガラス成
分の体積率の少ない発熱抵抗体は、白金ワイヤにセラミ
ックス粒子とガラス粒子を実施例9と同様の電気泳動法
により、所定の割合で同時に付着させ、ガラスが十分溶
融する条件で焼成し、続くガラスコーティングは行わず
に作製した。これらの時に、予めセラミックス粒子とガ
ラス粒子を所定の割合で混合し、加熱してガラスを溶融
させ、固化させた後に粒砕し、複合材粒子をあらかじめ
作製してから白金ワイヤに付着させると、複合材層の均
一性が高くなった。例えば、電気泳動法で粒子を付着さ
せる場合1粒子の表面電荷の作用を利用するので、粒子
の種類によって付き方が違う、従って電気泳動液に分散
させたときのセラミックスとガラスの配合比と全く同じ
配合比で付着するとは限らないし、場所により付着した
配合比にムラができる可能性がある。しかし1個ずつの
粒子を所定の配合比の複合材粒子にあらかじめしておく
ことにより、この問題が回避される。セラミックス成分
としては、アルミナのほかに炭化ケイ素、窒化ケイ素、
窒化アルミニウムを用いた。熱伝導率はアルミナが21
W/m−K。Example 11 In the same manner as in Examples 9 and 1o, heating resistors having different volume fractions of the glass component in the composite layer were produced. A heating resistor with a small volume fraction of glass components is obtained by simultaneously depositing ceramic particles and glass particles on a platinum wire at a predetermined ratio using the same electrophoresis method as in Example 9, and firing under conditions that sufficiently melt the glass. It was produced without subsequent glass coating. At these times, if ceramic particles and glass particles are mixed in advance at a predetermined ratio, heated to melt the glass, solidified, and then crushed, composite particles are prepared in advance and attached to a platinum wire. The uniformity of the composite layer is increased. For example, when particles are attached using electrophoresis, the effect of the surface charge of a single particle is used, so the way the particles attach differs depending on the type of particle. It does not necessarily adhere at the same mixing ratio, and there is a possibility that the adhering mixing ratio may be uneven depending on the location. However, this problem can be avoided by preparing each particle in advance into composite particles having a predetermined blending ratio. In addition to alumina, ceramic components include silicon carbide, silicon nitride,
Aluminum nitride was used. Alumina has a thermal conductivity of 21
W/m-K.
炭化ケイ素が40W/m−に、窒化ケイ素が12W/m
−に、窒化アルミニウムが2’lW/m−にである。ア
ルミナ以外を用いた場合は、付着後の焼成を不活性ガス
中で行った。Silicon carbide at 40W/m-, silicon nitride at 12W/m-
-, aluminum nitride is 2'lW/m-. When materials other than alumina were used, the firing after deposition was performed in an inert gas.
製造された発熱抵抗体について、押しつぶし強度と応答
時間を調べた。第12図は横軸に複合材層中にガラス成
分が占める体積率R(%)を、縦軸に押しつぶし強度F
(kg)をとって両者の関係を示したグラフである。The crushing strength and response time of the manufactured heating resistor were investigated. Figure 12 shows the volume ratio R (%) occupied by the glass component in the composite layer on the horizontal axis and the crushing strength F on the vertical axis.
(kg) and shows the relationship between the two.
破線Foは発熱抵抗体として要求される押しつぶし強度
を示し、実線C1及びDで囲まれた区域が本実施例で製
造された発熱抵抗体が示した押しつぶし強度が存在する
範囲である。用いたセラミックス成分の種類等により押
しつぶし強度に幅が生じている。第13図は、横軸に第
12図と同じくガラス成分の体積率R(%)を、縦軸に
発熱抵抗体の応答時間T(、ms)をとって、両者の関
係を示したグラフである。応答時間についても、用いら
れたセラミックスの種類等により、差が生じている。The broken line Fo indicates the crushing strength required for the heating resistor, and the area surrounded by solid lines C1 and D is the range where the crushing strength exhibited by the heating resistor manufactured in this example exists. The crushing strength varies depending on the type of ceramic component used. Figure 13 is a graph showing the relationship between the volume ratio R (%) of the glass component on the horizontal axis and the response time T (, ms) of the heating resistor on the vertical axis, as in Figure 12. be. There are also differences in response time depending on the type of ceramics used.
複合材層のガラス成分の体積率が2%に満たない場合は
、被覆層の強度が弱く、ピンセット等で取扱いができな
かった。また強度を上げるために高温で長時間焼成する
と白金線の特性が変化してしまうため、発熱抵抗体とし
て不適であった。When the volume fraction of the glass component in the composite layer was less than 2%, the strength of the coating layer was so low that it could not be handled with tweezers or the like. Furthermore, when fired at high temperature for a long time to increase strength, the properties of the platinum wire change, making it unsuitable for use as a heat-generating resistor.
複合材層のセラミックス成分の体積率が40%に満たな
い場合、即ちガラス成分の体積率が60%を越える場合
は、空気流量計としての応答性がガラスだけで白金ワイ
ヤを被覆した場合と同様に悪く、セラミックスとガラス
を複合化したときの効果が呪われなかった。If the volume percentage of the ceramic component in the composite layer is less than 40%, that is, if the volume percentage of the glass component exceeds 60%, the response as an air flowmeter will be the same as when platinum wire is covered with glass alone. However, the effect of combining ceramics and glass was not good.
実施例12
実施例9〜11においては、金属芯線に発熱抵抗線とな
る金属ワイヤを連続的に巻回し、これを所定の長さに切
断した後にリード線を接続したが、本実施例においては
、金属芯線を所定の長さに切断し、この金属芯線の両端
にリード線を接続した後、さらにこのリード線の一方に
発熱抵抗線となる金属ワイヤの一端を接続し、これを金
属芯線に巻回した後に他端をもう一方のリード線に接続
した。第14(A)〜(D)は、このようにして側進し
た発熱抵抗体の製造手順を示し、(A)は。Example 12 In Examples 9 to 11, the metal wire serving as the heat generating resistance wire was continuously wound around the metal core wire, and the lead wire was connected after cutting it to a predetermined length. However, in this example After cutting the metal core wire to a predetermined length and connecting lead wires to both ends of the metal core wire, one end of the metal wire that will become the heating resistance wire is connected to one of the lead wires, and this is connected to the metal core wire. After winding, the other end was connected to the other lead wire. 14th (A) to 14th (D) show the manufacturing procedure of the heat generating resistor that has been moved laterally in this way, and (A) is 14th.
両端に平坦部を設けた直径Q、5mmのモリブデン芯線
5の両端に、直径0.13mn+の白金イリジウム合金
のリード線3を接続した状態、(B)は、リード線3の
一方に直径30μmの白金ワイヤ(発熱抵抗)2を接続
部21で溶接した後、芯線5に巻回し、他端をもう一方
のリード線3に接続部21に溶接した状態、(C)は発
熱抵抗線2を複合材で被覆し、焼成した状態、(D)は
ガラス粉をコーティングし、焼成して焼成層4に浸透さ
せ、複合材層とした状態である。(B) shows a state in which a platinum-iridium alloy lead wire 3 with a diameter of 0.13 mm+ is connected to both ends of a molybdenum core wire 5 with a diameter Q of 5 mm and a flat portion at both ends. After welding the platinum wire (heat-generating resistor) 2 at the connection part 21, it is wound around the core wire 5, and the other end is welded to the other lead wire 3 at the connection part 21, (C) shows the state in which the heat-generating resistance wire 2 is combined (D) shows a state in which glass powder is coated, fired, and permeated into the fired layer 4 to form a composite layer.
実施例13
第15図(A)〜(D)及び第16図により、アルミナ
基板上に形成された発熱抵抗体の例を説明する。幅4
m 、長さ10wn、厚さ0.3圓のアルミナ基板91
上に、リフトオフ法で白金厚膜の回路94を形成した。Example 13 An example of a heating resistor formed on an alumina substrate will be described with reference to FIGS. 15(A) to 16(D) and FIG. 16. Width 4
m, length 10wn, thickness 0.3mm alumina substrate 91
A platinum thick film circuit 94 was formed thereon by a lift-off method.
第15図(A)〜(D)は、リフトオフ法の主要な手順
を示し、
Fig、12Aは基板91上にホトレジストでマスク9
2を形成する工程を示し。15(A) to (D) show the main steps of the lift-off method, and FIG. 12A shows a photoresist mask 9 on a substrate 91.
2 shows the process of forming 2.
(B)はその上に白金ペースト93を塗布して膜を形成
する工程を示し、
(C)は次いで現像液でレジストを膨潤させて膜を剪断
する工程を示し、
(D)はマスク92をエツチング除去し、焼成して白金
回路94を形成する工程を、それぞれ発熱抵抗体の断面
図で示している。白金膜回路の線幅を400μm、線間
隔を100μmとしてパターン形成し、抵抗値を12Ω
とした。パターンの両端に広い面積の部分を設け、ここ
に白金イリジウム合金のリード線95をロウ付けにより
接続した。次いで白金厚膜回路が被覆されるように、軟
化点が600℃(7)PbO−8iOz系ガラスとアル
ミナを2:3の割合で含むペーストを塗布し、800℃
で15分間焼成して複合材層96°を形成した。得られ
た発熱抵抗体100を用いた空気流量計の応答速度は、
回路をガラスのみで被覆した場合の2倍であった。(B) shows the step of applying platinum paste 93 thereon to form a film, (C) shows the step of swelling the resist with a developer and shearing the film, and (D) shows the step of shearing the film by applying a platinum paste 93 thereon. The steps of etching removal and firing to form a platinum circuit 94 are shown in cross-sectional views of the heating resistor. The platinum film circuit was patterned with a line width of 400 μm and a line spacing of 100 μm, and a resistance value of 12Ω.
And so. Large area portions were provided at both ends of the pattern, and lead wires 95 made of platinum iridium alloy were connected to these portions by brazing. Next, a paste containing a 2:3 ratio of PbO-8iOz glass and alumina with a softening point of 600°C (7) was applied to cover the platinum thick film circuit, and heated to 800°C.
The composite layer was baked for 15 minutes to form a composite layer of 96°. The response speed of the air flowmeter using the obtained heating resistor 100 is as follows:
This was twice as high as when the circuit was covered only with glass.
本発明によれば、金属ワイヤを連続的に巻けるので高い
自動化率で製造でき、リード線とガラスによって支持さ
れるので取扱いが容易で作業性に優れた発熱抵抗体が得
られる。According to the present invention, since the metal wire can be wound continuously, the heating resistor can be manufactured with a high degree of automation, and because it is supported by the lead wire and glass, it is easy to handle and has excellent workability.
またガラス部材の両端を閉塞させるので、空気中の塵埃
、イオン性物質によっても、応答性が害されないことは
もちろんのこと、特性劣化をも生ぜしめない発熱抵抗体
を得ることができる。Furthermore, since both ends of the glass member are closed, it is possible to obtain a heat generating resistor whose responsiveness is not impaired by dust or ionic substances in the air, and whose characteristics do not deteriorate.
さらに本発明によれば、発熱抵抗を被覆する支持部材を
、セラミックスとガラスの複合材層としたので、十分な
押しつぶし強度と応答速度を、得ることが可能となり、
取扱いの容易な、性能のよい空気流量計用発熱抵抗体が
得られた。Furthermore, according to the present invention, since the support member covering the heating resistor is made of a composite material layer of ceramics and glass, it is possible to obtain sufficient crushing strength and response speed.
A heat generating resistor for an air flowmeter that is easy to handle and has good performance was obtained.
中空部を有し、支持部材をなす複合材層中に含まれるガ
ラス成分が表面層をなすとともに前記中空部に達する連
続相をなす素子としたので、ガラス成分が支持部材とし
て十分な強度を与えた。Since the element has a hollow part and the glass component contained in the composite material layer forming the supporting member forms the surface layer and forms a continuous phase reaching the hollow part, the glass component provides sufficient strength as the supporting member. Ta.
前記複合材層中に含まれるセラミックス成分の熱伝導率
を少なくとも10W/m−にとしたので。The ceramic component contained in the composite layer has a thermal conductivity of at least 10 W/m-.
発熱抵抗を被覆している支持部材の表面温度の変化に追
従する発熱抵抗の電流の変化が速くなり、応答性の高い
空気流量計用発熱抵抗体が得られた。A heating resistor for an air flow meter with high responsiveness was obtained, in which the current of the heating resistor, which follows changes in the surface temperature of the support member covering the heating resistor, changed quickly.
支持部材を形成する複合材層中に占めるガラス成分の割
合を2〜60%としたので、必要な押しつぶし強度を維
持しながら高い応答速度を得ることが可能となり、取扱
い容易な、性能のよい発熱抵抗体が得られた。Since the ratio of the glass component in the composite material layer forming the support member is 2 to 60%, it is possible to obtain a high response speed while maintaining the necessary crushing strength, and it is easy to handle and generates heat with good performance. A resistor was obtained.
支持部材を構成する複合材層に軟化点が700℃以下の
ガラス成分と、700℃よりも高いガラス成分とを含ま
せたので、ガラス成分のコーティング作業の作業性がよ
くなった。Since the composite material layer constituting the support member contains a glass component with a softening point of 700°C or less and a glass component with a softening point higher than 700°C, the workability of coating the glass component is improved.
さらに、セラミックス基板上に発熱抵抗を膜回路として
形成し、該基板と該膜回路をセラミックスとガラスとか
らなる複合材層で被覆したので、取扱い容易で応答性が
よく、厚さの薄に空気流量計用発熱抵抗体が得られ、空
気流中に含まれるダスト等の付着する面が、発熱抵抗体
全体の表面に対して小さいため、ダスト等の付着に起因
する性能の変化率を小さくすることが可能となった。Furthermore, the heating resistor is formed as a membrane circuit on a ceramic substrate, and the substrate and membrane circuit are covered with a composite material layer made of ceramics and glass. A heating resistor for a flowmeter is obtained, and the surface to which dust contained in the airflow adheres is small compared to the entire surface of the heating resistor, reducing the rate of change in performance due to adhesion of dust, etc. It became possible.
また、本発明によれば、金属芯線とこれに巻回した発熱
抵抗となる金属ワイヤと金属ワイヤの両端に接続したリ
ード線系ら成る部材を準備し、次いで巻回した金属ワイ
ヤにセラミックス粒子を付着させ被覆して焼成する工程
と、金属芯線を除去する工程およびガラス成分を溶融・
コーティングしセラミックスの焼成層に浸透させて複合
材層を形成する工程とを備えた空気流量計用発熱抵抗体
の製造方法としたので、取扱い容易で応答性のよい空気
流量計用発熱抵抗体が得られる。Further, according to the present invention, a member consisting of a metal core wire, a metal wire wound around the metal wire serving as a heating resistor, and a lead wire system connected to both ends of the metal wire is prepared, and then ceramic particles are applied to the wound metal wire. A process of adhering, coating and firing, a process of removing the metal core wire, and a process of melting and melting the glass components.
The method for producing a heating resistor for an air flowmeter includes the steps of coating and infiltrating a fired ceramic layer to form a composite layer, so that a heating resistor for an air flowmeter that is easy to handle and has good responsiveness can be produced. can get.
セラミックス粒子とガラス粒子を混合した状態で付着さ
せ、焼成すると製造手順が簡易化される効果があり、セ
ラミックスとガラスとをあらかじめ複合させた粒子とし
て付着させると、付着したセラミックスとガラスの配合
比のムラをなくし、発熱抵抗体の性能を均一化する効果
がある。If ceramic particles and glass particles are attached in a mixed state and fired, the manufacturing procedure will be simplified.If ceramic particles and glass particles are attached as a composite particle in advance, the mixing ratio of the attached ceramic and glass will be reduced. This has the effect of eliminating unevenness and making the performance of the heating resistor uniform.
またガラス粒子とセラミックス粒子を混合して付着させ
、焼成した後、さらにガラスを溶融・コーティングする
と、センサ中の中空部にまでガラス成分が浸透するとと
もに、表面層がガラス成分でおおわれ、支持部材として
の強度が大きくなる効果がある。In addition, when glass particles and ceramic particles are mixed and attached, fired, and then melted and coated with glass, the glass component penetrates into the hollow part of the sensor, and the surface layer is covered with the glass component, which can be used as a support member. This has the effect of increasing the strength of
第1図は本発明に係る熱線式空気流量計の断面図、第2
図は第1図の熱線式空気流量計に係る駆動回路の配線図
、第3図は本発明の熱線式空気流量計に使用される発熱
抵抗体の断面図、第4図(A)〜(D)は第3図の発熱
抵抗体の製造工程図、第4図(E)は第4図(D)に示
す発熱抵抗体の1部分の拡大図、第5図は本発明に係る
熱線式空気流量計の応答特性を示すグラフ、第6図は本
発明の発熱抵抗体の製造方法の他の実施例を示すための
説明図、第7図は本発明に係る他の発熱抵抗体の断面図
、第8図(A)〜(D)は第7図の発熱抵抗体の製造工
程図、第9図は本発明の別の実施例の発熱抵抗体の長手
方向断面図、第10図(A)〜(E)は第9図の発熱抵
抗体の製造工程図、第11図はセラミックスとガラスを
芯線に巻回された発熱抵抗体に付着させた状態を示す断
面図、第12図はガラス成分の体積%と押しつぶし強度
の関係を示すグラフ、第13図はガラス成分の体積%と
応答時間の関係を示すグラフ、第14図(A)〜(D)
は第9図の発熱抵抗体の製造工程の他の実施例を示す説
明図、第15図(A)〜(D)は膜回路を備えた発熱抵
抗体の製造工程を示す断面図、第16図は膜回路を備え
た発熱抵抗体の実施例の斜視図である。
1・・・発熱抵抗体、2・・・白金ワイヤ、3・・・リ
ード線、4・・・支持部材、訃・・芯線、6・・・空気
温度測定抵抗体、8・・・支持体、71・・・メイン通
路、72・・・バイパス通路、73・・・ボディ。
(D)
め 5囚
B=!i間伽S〕
柔ら口
第8日
v1q凹
め11図
第12■
第13図
R(%〕
め14国Fig. 1 is a sectional view of a hot wire air flow meter according to the present invention, Fig.
The figure is a wiring diagram of a drive circuit related to the hot-wire air flowmeter of FIG. D) is a manufacturing process diagram of the heating resistor shown in FIG. 3, FIG. 4(E) is an enlarged view of a portion of the heating resistor shown in FIG. 4(D), and FIG. 5 is a hot wire method according to the present invention. A graph showing the response characteristics of an air flow meter, FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment of the method for manufacturing a heat generating resistor according to the present invention, and FIG. 7 is a cross section of another heat generating resistor according to the present invention. 8(A) to 8(D) are manufacturing process diagrams of the heating resistor of FIG. 7, FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the heating resistor of another embodiment of the present invention, and FIG. A) to (E) are manufacturing process diagrams of the heating resistor shown in Figure 9, Figure 11 is a cross-sectional view showing the state in which ceramics and glass are attached to the heating resistor wound around the core wire, and Figure 12 is a diagram showing the manufacturing process of the heating resistor shown in Figure 9. A graph showing the relationship between the volume % of the glass component and crushing strength, FIG. 13 is a graph showing the relationship between the volume % of the glass component and the response time, and FIGS. 14 (A) to (D)
15 is an explanatory diagram showing another example of the manufacturing process of the heating resistor shown in FIG. 9, FIGS. The figure is a perspective view of an embodiment of a heating resistor equipped with a membrane circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Heating resistor, 2... Platinum wire, 3... Lead wire, 4... Support member, butt... Core wire, 6... Air temperature measuring resistor, 8... Support body , 71... Main passage, 72... Bypass passage, 73... Body. (D) Me 5 prisoners B=! 14th country
Claims (1)
抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵抗
体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す駆
動回路部を含む熱線式空気流量計において、 前記発熱抵抗体は、コイル状に巻回したボビンレス金属
ワイヤと、該ワイヤの両端に接続した金属リード線と、
前記金属ワイヤと前記金属リード線の接続部及び前記金
属ワイヤを被覆支持する支持部材とを包含することを特
徴とする熱線式空気流量計。 2、請求項1において、 前記支持部材が温度800℃から850℃での粘度が1
0^4ポアズ以上10^7ポアズ以下のガラスである熱
線式空気流量計。 3、請求項1又は2において、前記支持部材は50〜6
5重量%のSiO_2、20〜35重量%のPbO、1
0〜20重量%のR_2O(R_2OはK_2OとNa
_2Oの和)を主成分とする鉛カリガラス、鉛ソーダガ
ラスまたは鉛カリソーダガラスである熱線式空気流量計
。 4、請求項1又は2において、前記支持部材が65〜7
5重量%のSiO_2、4〜15重量%のRO(ROは
MgOとCaOとBaOの和)、10〜25重量%のR
_2O(R_2OはK_2OとNa_2Oの和)を主成
分とするソーダ石灰ガラス、または、ソーダバリウムガ
ラス、または、カリ石灰ガラスまたはカリバリウムガラ
スである熱線式空気流量計。 5、請求項1又は2において、 前記支持部材がホウケイ酸ガラスである熱線式空気流量
計。 6、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱抵
抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵抗
体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す駆
動回路部を含む熱線式空気流量計の製造法において;前
記発熱抵抗体は所定の長さの金属芯線と、これに巻回し
た発熱抵抗線となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両
端に溶接されたリード線とから成る部材を準備する工程
と、次いで該溶接部と前記金属ワイヤとにガラスをオー
バーコートして焼成する工程と、前記金属芯線を除去す
る工程とを含むことを特徴とする熱線式空気流量計の製
造方法。 7、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱抵
抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵抗
体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す駆
動回路部を含む熱線式空気流量計の製造法において;前
記発熱抵抗体は所定長さのガラス芯線と、これに巻回し
た発熱抵抗線となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両
端に溶接されたリード線とから成る部材を準備する工程
と、次いで該溶接部間の前記金属ワイヤにガラスをオー
バーコートして焼成する工程を含むことを特徴とする熱
線式空気流量計の製造方法。 8、請求項6又は7において、前記金属ワイヤにオーバ
ーコートするガラスが温度800℃から850℃で粘度
が10^6ポアズ以上10^7ポアズ以下のガラスであ
る熱線式空気流量計の製造方法。 9、請求項6において、 前記金属ワイヤにオーバーコートするガラスが鉛カリガ
ラス、鉛ソーダガラス、鉛カリソーダガラス、ソーダ石
灰ガラス、ソーダバリウムガラス、カリ石灰ガラス、カ
リバリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのいずれかである
熱線式空気流量計の製造方法。 10、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計において;前記発熱
抵抗体は 円筒状のガラス部材と、このガラス部材内に中心軸を同
一にして前記ガラス部材の内壁面に沿つて螺設され、両
端が前記ガラス部材外へ金属リードによつて電気的に引
き出された金属ワイヤのコイルと、を備えるとともに、
前記ガラス部材の両端が閉塞されていることを特徴とす
る熱線式空気流計。 11、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計の製造方法において
;前記発熱抵抗体は、 昇華性の芯線の囲りに金属ワイヤを螺旋状に回巻する工
程と、回巻された前記ワイヤの両端に溶接された電気引
出し部を除いて、前記ワイヤを前記芯線ごとガラス材で
被覆する工程と、熱処理によつて前記芯線の昇華と前記
ガラス材の焼結を行なう工程とを備えることを特徴とす
る熱線式空気流量計の製造方法。 12、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計において;前記発熱
抵抗体は、 発熱抵抗線となる金属ワイヤコイルと、これに接続した
リード線と、前記金属ワイヤコイル及び前記リード線の
接続部を被覆支持する支持部材とを含み、前記支持部材
がセラミックスとガラスの複合材層で形成されることを
特徴とする熱線式空気流量計。 13、請求項12において、中空部を有し、前記支持部
材を形成する複合材層中に含まれるガラス成分が表面層
をなすとともに該ガラス成分が前記中空部に達する連続
相である熱線式空気流量計。 14、請求項12又は13において、前記支持部材を形
成する複合材層に含まれるセラミックス成分が少なくと
も10W/m・Kの熱伝導率を有する熱線式空気流量計
。 15、請求項12〜14のいずれかにおいて、前記支持
部材を形成する複合材層がガラス成分を2〜60体積%
含む熱線式空気流量計。 16、請求項12〜15のいずれかにおいて、前記支持
部材を形成する複合材層が、軟化点が 700℃以下のガラス成分と、軟化点が700℃よりも
高いガラス成分とを含む熱線式空気流量計。 17、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計において;前記発熱
抵抗体は、 セラミックス基板上に形成された膜回路からなる発熱抵
抗線と、前記膜回路を被覆支持するセラミックス及びガ
ラスの複合材層と、を包含することを特徴とする熱線式
空気流量計。 18、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計の製造方法において
;前記発熱抵抗体は、 所定の長さの金属芯線と、これに巻回した発熱抵抗線と
なる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に接続された
リード線とから成る部材を準備する工程と、巻回した前
記金属ワイヤにセラミックス粒子を付着・被覆して焼成
する工程と、前記金属芯線を除去する工程と、ガラス成
分を溶融・コーティングし、セラミックスの前記焼成層
に浸透させて複合材層を形成する工程とを含むことを特
徴とする空気流量計の製造方法。 19、空気通路中に設置された空気流量を測定する発熱
抵抗体と、前記発熱抵抗体の電流を制御し、前記発熱抵
抗体の出力電圧を空気流量に対応した信号として取出す
駆動回路部を含む熱線式空気流量計の製造方法において
;前記発熱抵抗体は、 所定の長さの金属芯線と、これに巻回した発熱抵抗とな
る金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に接続されたリ
ード線とから成る部材を準備する工程と、巻回した前記
金属ワイヤにセラミックス粒子とガラス粒子を付着させ
被覆・焼成して複合材層を形成する工程と、前記金属芯
線を除去する工程とを含むことを特徴とする空気流計の
製造方法。 20、請求項19において、複合材層を形成した後に、
該複合材層にガラスを溶融・コーティングする工程を含
む熱線式空気流量計の製造方法。 21、請求項19又は20において、巻回した金属ワイ
ヤに、付着させるセラミックス粒子が、あらかじめ作成
されたセラミックスとガラスの複合材粒子である熱線式
空気流量計の製造方法。 22、請求項1〜21のいずれかに記載の発熱抵抗体と
、該発熱抵抗体の温度を検出する手段とを備えた風速計
。 23、請求項1〜21のいずれかに記載の熱線式空気流
量計を吸気通路内に備え、空気流量の急変に対する過渡
応答性が向上し、適切な量の燃料を供給することができ
る内燃機関。 24、コイル状に巻回したボビンレス金属ワイヤと、該
ワイヤの両端に接続した金属リード線と、前記金属ワイ
ヤと前記金属リード線の接続部及び前記金属ワイヤを被
覆支持する支持部材とを包含することを特徴とする熱線
式空気流量計用発熱抵抗体。 25、請求項24において、 前記支持部材が温度800℃から850℃での粘度が1
0^4ポアズ以上10^7ポアズ以下のガラスである熱
線式空気流量計。 26、請求項24又は25において、前記支持部材は5
0〜65重量%のSiO_2、20〜35重量%のPb
O、10〜20重量%のR_2O(R_2OはK_2O
とNa_2Oの和)を主成分とする鉛カリガラス、鉛ソ
ーダガラスまたは鉛カリソーダガラスである熱線式空気
流量計用発熱抵抗体。 27、請求項24又は25において、前記支持部材が6
5〜75重量%のSiO_2、4〜15重量%のRO(
ROはMgOとCaOとBaOの和)、10〜25重量
%のR_2O(R_2OはK_2OとNa_2Oの和)
を主成分とするソーダ石灰ガラス、または、ソーダバリ
ウムガラス、または、カリ石灰ガラスまたはカリバリウ
ムガラスである熱線式空気流量計用発熱抵抗体。 28、請求項24又は25において、 前記支持部材がホウケイ酸ガラスである熱線式空気流量
計用発熱抵抗体。 29、所定の長さの金属芯線と、これに巻回した発熱抵
抗線となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に溶接
されたリード線とから成る部材を準備する工程と、次い
で該溶接部と前記金属ワイヤとにガラスをオーバーコー
トして焼成する工程と、前記金属芯線を除去する工程と
を含むことを特徴とする熱線式空気流量計用発熱抵抗体
の製造方法。 30、所定の長さのガラス芯線と、これに巻回した発熱
抵抗線となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に溶
接されたリード線とから成る部材を準備する工程と、次
いで該溶接部間の前記金属ワイヤにガラスをオーバーコ
ートして焼成する工程を含むことを特徴とする熱線式空
気流量計用発熱抵抗体の製法。 31、円筒状のガラス部材と、このガラス部材内に中心
軸を同一にして前記ガラス部材の内壁面に沿つて螺設さ
れ、両端が前記ガラス部材外へ金属リードによつて電気
的に引き出された金属ワイヤのコイルと、を備えるとと
もに、前記ガラス部材の両端が閉塞されていることを特
徴とする熱線式空気流量用発熱抵抗体。 32、昇華性の芯線の囲りに金属ワイヤを螺旋状に回巻
する工程と、回巻された前記ワイヤの両端に溶接された
電気引出し部を除いて、前記ワイヤを前記芯線ごとガラ
ス材で被覆する工程と、熱処理によつて前記芯線の昇華
と前記ガラス材の焼結を行なう工程とを備えることを特
徴とする熱線式空気流量用発熱抵抗体の製造方法。 33、発熱抵抗線となる金属ワイヤコイルと、これに接
続したリード線と、前記金属ワイヤコイル及び前記リー
ド線の接続部を被覆支持する支持部材とを含み、前記支
持部材がセラミックスとガラスの複合材層で形成される
ことを特徴とする空気流量計用発熱抵抗体。34、所定
の長さの金属芯線と、これに巻回した発熱抵抗線となる
金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に接続されたリー
ド線とから成る部材を準備する工程と、巻回した前記金
属ワイヤにセラミックス粒子を付着・被覆して焼成する
工程と、前記金属芯線を除去する工程と、前記セラミッ
クス層上にガラス成分を溶融・コーティングし、セラミ
ックスの前記焼成層に浸透させて複合材層を形成する工
程とを含むことを特徴とする空気流量計用発熱抵抗体の
製造方法。 35、所定の長さの金属芯線と、これに巻回した発熱抵
抗となる金属ワイヤ並びに該金属ワイヤの両端に接続さ
れたリード線とから成る部材を準備する工程と、巻回し
た前記金属ワイヤにセラミックス粒子とガラス粒子を付
着させ被覆・焼成して複合材層を形成する工程と、前記
金属芯線を除去する工程とを含むことを特徴とする空気
流計用発熱抵抗体の製造方法。[Scope of Claims] 1. A heating resistor installed in an air passage for measuring the air flow rate, controlling the current of the heating resistor, and using the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In a hot wire air flow meter including a drive circuit section to be taken out, the heating resistor includes a bobbinless metal wire wound into a coil, a metal lead wire connected to both ends of the wire,
A hot wire type air flowmeter characterized in that it includes a connection portion between the metal wire and the metal lead wire, and a support member that covers and supports the metal wire. 2. In claim 1, the supporting member has a viscosity of 1 at a temperature of 800°C to 850°C.
A hot wire air flowmeter made of glass with a diameter of 0^4 poise or more and 10^7 poise or less. 3. In claim 1 or 2, the support member has a diameter of 50 to 6.
5 wt% SiO_2, 20-35 wt% PbO, 1
0-20% by weight of R_2O (R_2O is K_2O and Na
A hot-wire air flow meter that is lead potash glass, lead soda glass, or lead potash soda glass whose main component is lead potash glass (sum of _2O). 4. In claim 1 or 2, the support member has a diameter of 65 to 7.
5 wt% SiO_2, 4-15 wt% RO (RO is the sum of MgO, CaO, and BaO), 10-25 wt% R
A hot-wire air flow meter that is soda-lime glass, soda-barium glass, potash-lime glass, or calibarium glass whose main component is _2O (R_2O is the sum of K_2O and Na_2O). 5. The hot wire air flowmeter according to claim 1 or 2, wherein the support member is made of borosilicate glass. 6. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In the method for manufacturing a hot wire air flowmeter, the heating resistor is made of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal core wire to become a heating resistance wire, and lead wires welded to both ends of the metal wire. A hot-wire air flow meter characterized by comprising the steps of: preparing a member made of the metal wire, then overcoating the welded portion and the metal wire with glass and firing the same, and removing the metal core wire. Production method. 7. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In the method of manufacturing a hot wire air flowmeter, the heating resistor is composed of a glass core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the glass core wire to become a heating resistance wire, and lead wires welded to both ends of the metal wire. A method for manufacturing a hot-wire air flow meter, comprising the steps of preparing a member, and then overcoating the metal wire between the welded parts with glass and firing it. 8. The method of manufacturing a hot wire air flowmeter according to claim 6 or 7, wherein the glass overcoating the metal wire is glass having a viscosity of 10^6 poise to 10^7 poise at a temperature of 800 to 850 °C. 9. In claim 6, the glass overcoating the metal wire is any one of lead potash glass, lead soda glass, lead potash soda glass, soda lime glass, soda barium glass, potash lime glass, calibarium glass, and borosilicate glass. A method for manufacturing a hot wire air flow meter. 10. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In a hot wire air flow meter; the heating resistor is screwed into a cylindrical glass member along the inner wall surface of the glass member with the same central axis inside the glass member, and both ends extend outside the glass member. a coil of metal wire electrically drawn out by a metal lead, and
A hot wire airflow meter characterized in that both ends of the glass member are closed. 11. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In the method for manufacturing a hot wire air flowmeter, the heating resistor is formed by: spirally winding a metal wire around a sublimable core wire; and electrical leads welded to both ends of the wound wire. A hot wire air flowmeter characterized by comprising the steps of: covering the wire together with the core wire with a glass material; and sublimating the core wire and sintering the glass material by heat treatment. manufacturing method. 12. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In a hot wire air flow meter; the heating resistor includes: a metal wire coil serving as a heating resistance wire, a lead wire connected to the metal wire coil, and a support member that covers and supports the connection portion of the metal wire coil and the lead wire. 1. A hot wire air flow meter, wherein the support member is formed of a composite layer of ceramics and glass. 13. In claim 12, the hot wire type air has a hollow part, and a glass component contained in the composite layer forming the support member forms a surface layer and the glass component is a continuous phase reaching the hollow part. Flowmeter. 14. The hot wire air flowmeter according to claim 12 or 13, wherein a ceramic component included in the composite material layer forming the support member has a thermal conductivity of at least 10 W/m·K. 15. In any one of claims 12 to 14, the composite material layer forming the support member contains a glass component of 2 to 60% by volume.
Includes hot wire air flow meter. 16. In any one of claims 12 to 15, the composite material layer forming the support member is a hot-wire type air containing a glass component having a softening point of 700°C or less and a glass component having a softening point higher than 700°C. Flowmeter. 17. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In the hot wire air flowmeter; the heating resistor includes a heating resistance wire made of a membrane circuit formed on a ceramic substrate, and a composite material layer of ceramic and glass that covers and supports the membrane circuit. Features of hot wire air flow meter. 18. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In a method for manufacturing a hot wire air flow meter, the heating resistor includes a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal core wire to become a heating resistance wire, and lead wires connected to both ends of the metal wire. a step of attaching and coating the wound metal wire with ceramic particles and firing it; a step of removing the metal core wire; and a step of melting and coating the glass component and firing the ceramic. A method for manufacturing an air flow meter, comprising the step of forming a composite material layer by infiltrating the layer. 19. Includes a heating resistor installed in the air passage that measures the air flow rate, and a drive circuit unit that controls the current of the heating resistor and extracts the output voltage of the heating resistor as a signal corresponding to the air flow rate. In the method for manufacturing a hot wire air flow meter, the heating resistor is made of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal core wire to serve as a heating resistor, and lead wires connected to both ends of the metal wire. A step of preparing a member consisting of the wire, a step of attaching ceramic particles and glass particles to the wound metal wire, coating and firing it to form a composite material layer, and a step of removing the metal core wire. A method for manufacturing an airflow meter. 20. In claim 19, after forming the composite material layer,
A method for manufacturing a hot wire air flowmeter, including a step of melting and coating glass on the composite layer. 21. The method of manufacturing a hot-wire air flowmeter according to claim 19 or 20, wherein the ceramic particles attached to the wound metal wire are composite particles of ceramic and glass prepared in advance. 22. An anemometer comprising the heating resistor according to any one of claims 1 to 21 and means for detecting the temperature of the heating resistor. 23. An internal combustion engine comprising the hot wire air flow meter according to any one of claims 1 to 21 in an intake passage, which improves transient response to sudden changes in air flow rate and can supply an appropriate amount of fuel. . 24. Includes a bobbinless metal wire wound into a coil, a metal lead wire connected to both ends of the wire, a connection portion between the metal wire and the metal lead wire, and a support member that covers and supports the metal wire. A heating resistor for a hot-wire air flow meter, which is characterized by: 25. Claim 24, wherein the supporting member has a viscosity of 1 at a temperature of 800°C to 850°C.
A hot wire air flowmeter made of glass with a diameter of 0^4 poise or more and 10^7 poise or less. 26. In claim 24 or 25, the support member comprises 5
0-65 wt% SiO_2, 20-35 wt% Pb
O, 10-20% by weight of R_2O (R_2O is K_2O
A heating resistor for a hot-wire air flowmeter that is made of lead potash glass, lead soda glass, or lead potash soda glass, the main component of which is the sum of Na_2O and Na_2O. 27. Claim 24 or 25, wherein the support member comprises 6
5-75 wt% SiO_2, 4-15 wt% RO (
RO is the sum of MgO, CaO, and BaO), 10 to 25% by weight of R_2O (R_2O is the sum of K_2O and Na_2O)
A heating resistor for a hot wire air flowmeter that is made of soda-lime glass, soda-barium glass, potash-lime glass, or kalibarium glass, the main component of which is soda-lime glass, soda-barium glass, potash-lime glass, or potassium glass. 28. The heating resistor for a hot wire air flowmeter according to claim 24 or 25, wherein the support member is made of borosilicate glass. 29. A step of preparing a member consisting of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around this to become a heating resistance wire, and a lead wire welded to both ends of the metal wire, and then the step of preparing the welded portion. A method for manufacturing a heating resistor for a hot wire air flow meter, comprising the steps of: overcoating the metal wire with glass and firing it; and removing the metal core wire. 30. Preparing a member consisting of a glass core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the glass core wire to become a heat generating resistance wire, and a lead wire welded to both ends of the metal wire, and then a step between the welded parts. A method for producing a heating resistor for a hot wire air flow meter, comprising the steps of overcoating the metal wire with glass and firing the same. 31. A cylindrical glass member, which is screwed into the glass member along the inner wall surface of the glass member with the same central axis, and whose both ends are electrically led out of the glass member by metal leads. 1. A heating resistor for hot-wire air flow, characterized in that the glass member is closed at both ends. 32. Except for the step of spirally winding a metal wire around a sublimable core wire and the electrical lead-out parts welded to both ends of the wound wire, the wire is made of glass material along with the core wire. 1. A method of manufacturing a heating resistor for hot wire air flow, comprising the steps of: coating; and sublimating the core wire and sintering the glass material through heat treatment. 33. A metal wire coil serving as a heat-generating resistance wire, a lead wire connected to the metal wire coil, and a support member that covers and supports the connection portion of the metal wire coil and the lead wire, the support member being a composite of ceramics and glass. A heating resistor for an air flow meter, characterized by being formed of a material layer. 34. Preparing a member consisting of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal wire to become a heating resistance wire, and lead wires connected to both ends of the metal wire, and A step of attaching and coating ceramic particles to a wire and firing it, a step of removing the metal core wire, and a step of melting and coating a glass component on the ceramic layer and infiltrating the fired layer of ceramic to form a composite layer. 1. A method of manufacturing a heating resistor for an air flow meter, the method comprising: forming a heat generating resistor for an air flow meter. 35. Preparing a member consisting of a metal core wire of a predetermined length, a metal wire wound around the metal wire to serve as a heat generating resistor, and lead wires connected to both ends of the metal wire, and the wound metal wire 1. A method for producing a heating resistor for an airflow meter, comprising the steps of: attaching ceramic particles and glass particles to a material, coating and firing them to form a composite material layer; and removing the metal core wire.
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US11364657B2 (en) | 2018-04-04 | 2022-06-21 | Novatec, Inc. | Reducing moisture in granular resin material using inert gas |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63244142A patent/JPH0754263B2/en not_active Expired - Lifetime
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