JPH0552629A - 流量計用検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性接着剤によるリードの固定力を高め、
固定用のガラスを用いることなく、導電性接着剤のみに
て、リードと抵抗体との間の導通及びリードの固定を行
ない得るようにし、素子の構造を簡略化する。 【構成】 流量計用検出素子におけるパイプ状のセラミ
ック基体２０の内孔２６内に挿入されたリード２４を、
導電性接着剤２８にて接着、固定することにより、かか
るリード２４の取付けと同時に、かかるリード２４が前
記基体２０上に設けられた抵抗体２２に電気的に導通せ
しめられるようにすると共に、該基体２０に対する該リ
ード２４の挿入量が、０．２５mm以上となるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【背景技術】従来から、この種の検出素子としては、筒
形構造のものや板状構造のものが知られており、例えば
前者の素子にあっては、図１に示されるように、アルミ
ナ等からなる、外径が０．５mm程度のパイプ形状のセラ
ミック基体２の外表面に、所定の抵抗値を有するように
白金薄膜８がパターン形成されている一方、該セラミッ
ク基体２の内孔６の両端部には、０．２mmφ程度の白金
線等からなるリード４が挿入され、そしてそれが、セラ
ミック基体２に一体的に固定された構造となっている。
また、同様な構造の素子として、図２に示される如き、
全体として円柱形状を呈し、その両端部にリード４を挿
入するための円形の凹所１４を有するセラミック基体１
６を用いた検出素子も、知られている。

【０００３】ところで、これらの検出素子においては、
リード４の固定力（引抜強度）を高くするために、従来
より、そのようなリード４とセラミック基体２とを絶縁
性のガラス１０で接着、固定せしめるようになってお
り、そして、該ガラス１０の上に、更に、導電性の接着
剤、例えばガラスと白金や金等の導電性金属とが混合せ
しめられてなる導電性ペースト１２を塗布し、焼き付け
ることによって、該セラミック基体２の両端部におい
て、前記白金薄膜８とリード４とが電気的に接続せしめ
られるようになっている。

【０００４】しかしながら、このような検出素子では、
先ず、ガラス１０でリード４をセラミック基体２，１６
に固定した後、更に導電性ペースト１２を焼き付けて、
導通を取るようになっていることから、作業の手間がか
かり、また、２種類のペーストを使用するために、量産
性の点において問題のあるものであった。

【０００５】このため、本発明者らは、導電性ペースト
１２のみで、リード４を固定し、且つリード４と白金薄
膜８との導通をとることを試みたが、この方法では、リ
ード４の固定力を充分に得ることができず、その結果、
例えば検出素子のリード４を外部回路に対して溶接固定
する際などに、リード４に引張力が加わると、リード４
が抜けてしまったり、抜けかけたりする不具合が生じた
のである。

【０００６】

【解決課題】本発明は、このような事情を背景として為
されたものであり、その解決課題とするところは、導電
性接着剤によるリードの固定力（引抜強度）を高めて、
導電性接着剤のみを用いて、リードの固定及びリードと
抵抗体との導通を共に良好に実現し得るようにすること
にある。

【０００７】

【解決手段】そして、上記課題を解決するために、本発
明者らが鋭意研究を重ねたところ、パイプ形状のセラミ
ック基体に関して、導電性接着剤によるリード固定力の
大小が、セラミック基体の内孔へのリードの挿入量に大
きく係わることを見い出したのである。

【０００８】すなわち、本発明は、かかる知見に基づい
て完成されたものであって、その要旨とするところは、
リード取付け用の内孔を有するパイプ形状の、或いは両
端部にリード取付け用の凹所が設けられた柱形状を呈す
るセラミック基体と、該基体上に設けられた抵抗体と、
前記基体の内孔或いは凹所に対して挿入され、導電性接
着剤にて接着、固定されることにより、かかる内孔或い
は凹所に対する取付けと同時に、前記抵抗体に電気的に
導通せしめられるリードとを含んで構成される検出素子
であって、前記リードが、前記基体の内孔或いは凹所内
に０．２５mm以上の長さにおいて挿入されていることを
特徴とする流量計用検出素子にある。

【０００９】また、本発明は、リード取付け用の内孔を
有するパイプ形状のセラミック基体と、該基体上に設け
られた抵抗体と、前記基体の内孔の両端よりそれぞれ挿
入され、導電性接着剤にて接着、固定されることによ
り、かかる内孔に対する取付けと同時に、前記抵抗体に
電気的に導通せしめられるリードとを含んで構成される
検出素子であって、前記各リードが前記基体の内孔内に
０．２５mm以上の長さにおいて挿入されていると共に、
かかる挿入されたリードの対向する端部間の距離が、
０．１mm以上とされていることを特徴とする流量計用検
出素子をも、その要旨とするものである。

【００１０】

【発明の効果】要するに、本発明に従う検出素子にあっ
ては、セラミック基体のリード取付け用の内孔や凹所に
対して、導電性接着剤のみによっても、充分に高いリー
ド固定力（引抜強度）が得られる範囲で、リードが挿入
され、取り付けられ得るのである。従って、リードの固
定及びリードと抵抗体との導通を行なうために、ガラス
と導電性接着剤を併用する必要がなくなり、検出素子の
構造が有利に簡略化され得て、その製作が容易となるの
であり、以て生産性が向上し、大量生産が可能となった
のである。また、リードの固定力が大きくなったことか
ら、検出素子の取付け溶接時において、取扱いが多少荒
くても、リードが抜けるようなことがなくなり、取扱性
も著しく向上したのである。

【００１１】そして、本発明に係る検出素子では、セラ
ミック基体がリード取付け用の内孔を有するパイプ形状
である場合において、内孔の両端から挿入される各リー
ドの挿入量が、０．２５mm以上に規定されると共に、リ
ード間の距離が、０．１mm以上に設定されることによっ
て、製造時にリードの挿入量に若干の誤差が生じた場合
にも、内孔内で双方のリードが接触せしめられることが
良好に回避されて、効果的にリード間のショートが防止
され得るのであり、以て品質が安定することとなったの
である。

【００１２】

【具体的構成・実施例】ところで、本発明に従う検出素
子は、リードの取付け部位の構成を除き、従来の素子と
同様な構造を有するものであって、その一例が、図３に
示されている。そこにおいて、セラミック基体として
は、アルミナ等の公知のセラミック材料からなるパイプ
状のセラミック基体２０が用いられており、その外周面
には、白金等からなる抵抗体薄膜２２が、従来と同様に
して、所定パターンにおいて設けられている。そして、
セラミック基体２０の両端部には、白金線等のリード２
４，２４が、それぞれ一端部をセラミック基体２０の内
孔２６内に挿入せしめられた状態において、導電性接着
剤２８にて接着、固定せしめられており、それによっ
て、かかるリード２４の内孔２６に対する取付けと同時
に、該導電性接着剤２８にてリード２４と抵抗体薄膜２
２とが電気的に接続せしめられている。

【００１３】而して、本発明にあっては、かかるリード
２４の取付けにおいて、リード２４のセラミック基体２
０の内孔２６内への挿入量：ａを、０．２５mm以上に設
定する必要がある。それによって、リード２４の固定力
が極めて効果的に高められるため、導電性接着剤２８の
みによって、充分な固定力が得られることとなり、固定
用のガラスペーストが全く不要となるのである。

【００１４】なお、導電性接着剤２８には、従来から公
知のものを使用することができ、通常は、接着強度を高
めるためにガラスが配合された白金ペーストが選択され
る。特に、ガラスの中でも、ＺｎＯ・Ｂ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ
₂ 系等のガラス或いは結晶化ガラスを配合することが望
ましく、それによって強度を効果的に向上させることが
できる。また、かかる導電性接着剤２８中のガラスの含
有割合が高い程、固定力が高くなるが、ガラスが８５ v
ol％を越えると、導電性接着剤２８の抵抗が高くなり過
ぎて、導通が不安定となり、本発明には適さない。一
方、導電性接着剤２８中のガラスの含有割合が低くなる
につれて、固定力が低下するため、固定力の低下に対応
させてリード挿入量を増やすことが望ましいが、導電性
接着剤２８中のガラスの含有割合が５ vol％に満たなく
なると、必要とされるリード挿入量が急激に大となるた
め、一般的な２〜３mm程度の検出素子では製作が困難と
なる。

【００１５】このようなことから、前記したリード２４
のセラミック基体２０の内孔２６に対する挿入量：ａの
具体的な値は、使用する導電性接着剤２８の種類に応じ
て、適宜に決定されるところとなる。また更に、かかる
パイプ形状のセラミック基体２０を使用する場合には、
該セラミック基体２０に対するリード２４の挿入量を
０．２５mm以上とすると共に、セラミック基体２０の両
端部よりそれぞれ挿入されるリード２４，２４の対向す
る挿入端部間の距離：ｂを、０．１mm以上に設定するこ
とが望ましい。そうすることにより、製造時においてセ
ラミック基体２０に対するリード２４の挿入量がばらつ
いた場合にも、ショートするものが出る可能性が極めて
低くなるからである。

【００１６】因みに、導電性接着剤として、ガラス−白
金の混合ペーストを用いて、図３に示される如き検出素
子を作製し、ペースト中のガラスの割合とリードの挿入
量及びリードの引抜強度の関係を測定したところ、下記
の表１のようになり、ペースト中のガラスの割合が１０
〜８０ vol％の範囲において、リード挿入量を０．２５
mm以上とすることにより、８００ｇｆ以上の優れた引抜
強度が得られることが明らかになった。なお、リードに
は直径：０．１〜０．３mmの白金被覆ステンレス線を用
いた。また、セラミック基体２０は、長さが２mmで、内
孔２６の直径がリードの直径の１．２〜３倍のものを使
用した。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、図４に示されている検出素子は、形
状が異なるセラミック基体を用いたものであって、ここ
では、両端部にそれぞれリード２４の取付部としての円
形の凹所３２，３２が形成された、円柱形状のセラミッ
ク基体３０が用いられている。このような検出素子にあ
っても、リード２４のセラミック基体３０に対する挿入
量を、０．２５mm以上とすることによって、導電性接着
剤２８のみにて、充分なリード固定力を得ることが可能
なのである。

【００１９】以上、本発明に従う検出素子の代表的な例
について詳細に説明したが、このような検出素子にあっ
ては、導電性接着剤２８にて、リード２４と抵抗体薄膜
２２が電気的に接続されると共に、リード２４がセラミ
ック基体２０，３０に充分な固定力をもって接着せしめ
られ得ることから、従来使用されていたリード固定用の
ガラスが不要となり、従って、検出素子の構造が有利に
簡略化され得て、大量生産が可能となる。また、リード
２４の固定力が高いために、多少、手荒に取り扱って
も、リード２４が抜けるようなことが防止されるため、
取扱性が向上する特徴がある。そして、パイプ形状のセ
ラミック基体２０を使用する場合において、リード挿入
端部間の距離を０．１mm以上とする場合には、製造時の
リード挿入量に誤差が生じても、良好にショートが回避
され得るのである。

【００２０】このような本発明に従う検出素子の優れた
特徴は、また、以下の試験例１，２の結果より、容易に
認識され得るところである。

【００２１】（試験例１）図３に示される如き構造の検
出素子を作製するべく、先ず、アルミナ製のパイプ形状
を呈するセラミック基体（外径：０．６mmφ、内径：
０．２mmφ、長さ２mm）の外周面、両端面及び内周面端
部に、白金からなる抵抗体薄膜（厚さ：４０００Å）を
形成した。そして、表面を白金でコーティングしたステ
ンレスワイヤ（直径：０．１５mmφ）をリードとして用
い、ガラス：８０ vol％と白金粉：２０ vol％とからな
る混合ペーストにて、前記セラミック基体の両端に該リ
ードを仮止めした後、乾燥させ、更に８００℃で１０分
間焼成して、目的とする検出素子を得た。

【００２２】かくして得られた素子について、セラミッ
ク基体に対するリードの挿入量と引抜強度の関係を調べ
たところ、挿入量が０．２５mm以上で、引抜強度が８０
０ｇｆ以上となり、また挿入量が０．３mm以上で、１kg
ｆ以上の引抜強度を示した。

【００２３】（試験例２）図４に示される如き構造の検
出素子を作製するべく、全体として円柱形状を呈し、両
端部にリード取付用の円形凹所を有する、アルミナ製の
セラミック基体（外径：０．７mm、円形凹所の直径：
０．４mm、長さ：２．４mm）を用意し、その外周面に、
白金からなる抵抗体薄膜（厚さ：４０００Å）を形成し
た。そして、表面を白金でコーティングした５２％Ｎｉ
−Ｆｅワイヤ（直径：０．１５mmφ）をリードとして用
い、ガラス：５０ vol％と白金粉：５０ vol％とからな
る混合ペーストにて、前記セラミック基体の両端に該リ
ードを仮止めした後、乾燥させ、更に７５０℃で１０分
間焼成して、目的とする検出素子を得た。

【００２４】かくして得られた素子について、セラミッ
ク基体に対するリードの挿入量と引抜強度の関係を調べ
たところ、挿入量が０．３５mm以上で、引抜強度が８０
０ｇｆ以上となり、また挿入量が０．４mm以上で、１kg
ｆ以上の引抜強度を示した。

【００２５】なお、本発明が、上記の記載によって、何
等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもない
ところである。また、本発明には、本発明の趣旨を逸脱
しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる
変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の検出素子の一例を示す断面説明図であ
る。

【図２】従来の検出素子の他の例を示す断面説明図であ
る。

【図３】本発明に従う検出素子の一例を示す断面説明図
である。

【図４】本発明に従う検出素子の別の例を示す断面説明
図である。

【符号の説明】

２０ セラミック基体 ２２ 抵抗体薄膜 ２４ リード ２６ 内孔 ２８ 導電性接着剤 ３０ セラミック基
体 ３２ 凹所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リード取付け用の内孔を有するパイプ形
   状の、或いは両端部にリード取付け用の凹所が設けられ
   た柱形状を呈するセラミック基体と、該基体上に設けら
   れた抵抗体と、前記基体の内孔或いは凹所に対して挿入
   され、導電性接着剤にて接着、固定されることにより、
   かかる内孔或いは凹所に対する取付けと同時に、前記抵
   抗体に電気的に導通せしめられるリードとを含んで構成
   される検出素子であって、 前記リードが、前記基体の内孔或いは凹所内に０．２５
   mm以上の長さにおいて挿入されていることを特徴とする
   流量計用検出素子。
2. 【請求項２】 リード取付け用の内孔を有するパイプ形
   状のセラミック基体と、該基体上に設けられた抵抗体
   と、前記基体の内孔の両端よりそれぞれ挿入され、導電
   性接着剤にて接着、固定されることにより、かかる内孔
   に対する取付けと同時に、前記抵抗体に電気的に導通せ
   しめられるリードとを含んで構成される検出素子であっ
   て、 前記各リードが前記基体の内孔内に０．２５mm以上の長
   さにおいて挿入されていると共に、かかる挿入されたリ
   ードの対向する端部間の距離が、０．１mm以上とされて
   いることを特徴とする流量計用検出素子。