传感器用加热线圈及检测元件、气体传感器及其制造方法技术

由卷成线圈状的单重卷绕线圈构成加热线圈（２２）的引线部（２５），由进一步将单重卷绕线圈卷成线圈状的双重卷绕线圈构成焊珠部（２４）。将焊珠部（２４）埋入到导热层（２１）中，使催化剂层（２３）附着于导热层（２１）的表面，作为检测元件（２），由此实现接触燃烧式气体传感器的气体灵敏度及响应速度的提高。另外，通过耐冲击强度的提高，减小零点变动。在将加热线圈的两端固定到电极管脚上时，在将白金线等卷到一次芯线上的状态下，通过电阻焊接法等将加热线圈的两端焊接到电极管脚上，然后进行湿式蚀刻处理，在残留白金线等的状态下，溶化去除一次芯线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体传感器(gas sensor)用加热线圈、气体传感器用检测元件、接触燃烧式气体传感器及接触燃烧式气体传感器的制造方法。
技术介绍
一直以来，作为检测氢气和甲烷气体等可燃性气体的传感器，公知的是接触燃烧式气体传感器。接触燃烧式气体传感器，预先将使催化剂层承载于被覆加热线圈的导热层的检测元件加热到规定的温度，使可燃性气体接触到催化剂层而燃烧，并通过将基于由该燃烧热引起的温度变化的加热线圈的电阻变化作为电压变化而输出，从而检测可燃性气体的存在。图18是表示现有的检测元件的结构的剖面图，图19是表示现有的加热线圈的结构的主视图。如图18所示，现有的检测元件1采用的结构是在导热层11中埋入有加热线圈12、催化剂层13附着在导热层11的表面。如图19所示，在现有的加热线圈12中，埋入到导热层11中的部分(以下，称为焊珠(bead)部)，形成为将线材卷成线圈状的单重卷绕线圈(例如，参照专利文献1。)。从焊珠部14的两端延伸的引线部15没有形成为线圈状。另外，在本说明书中，在检测元件中，将加热线圈的导热层及催化剂层被覆焊珠部的部分，称作燃烧部。另外，在接触燃烧式气体传感器中，通过上述结构的检测元件、与该检测元件结构相同且代替催化剂而承载惰性氧化物的补偿元件、和两个电阻元件，由此构成惠斯登电桥电路。并且，若由于燃烧热使得加热线圈的电阻变化，则该电阻变化作为电压变化而从惠斯登电桥电路输出(例如，参照专利文献2。)。作为制作检测元件的方法，公知的方法是将电阻线卷绕到芯线上，在该状态下电沉积涂敷绝缘剂，在加热烧制了绝缘剂之后，使电阻线的非有效部分露出，在熔化芯线之后，焊接到电极管脚上(例如，参照专利文献3。)。根据该方法，在制造检测元件时，能够防止电阻线的卷绕部的形状变形。专利文献1日本特开平3-162658号公报(第一图)专利文献2日本特公平2-59949号公报(第一图)专利文献3日本特开昭52-116289号公报在接触燃烧式气体传感器中，若为相同气体浓度，则优选从惠斯登电桥电路输出的电压的变化量大。该输出电压的变化量大，表示气体灵敏度高。若增加加热线圈的焊珠部的线圈卷绕数，则加热线圈的、有助于由燃烧热引起的电阻变化的部分的长度(以下，称为有效长度)变长，加热线圈的电阻增大，因此气体灵敏度增高。另外，在接触燃烧式气体传感器中，若为相同气体浓度，则优选从惠斯登电桥电路输出的电压在尽可能短的时间内稳定。输出电压的稳定所需要的时间短，表示响应速度快。为了加快响应速度，只要将加热线圈的线材尽可能长地埋入燃烧部内，从而加热线圈高效地接受燃烧热，使得高效地产生加热线圈的电阻变化即可。但是，在任一种情况下，加热线圈的焊珠部都会增大，伴随于此，覆盖焊珠部的导热层的量和催化剂的量也增加，因此燃烧部变重。检测元件由于通过由外部连接用的电极管脚支承加热线圈的两端的引线部，从而被安装在传感器内，因此，若燃烧部变重，则无法由引线部支承检测元件，容易发生引线部的断裂等故障。因此，在现有的接触燃烧式气体传感器中，不牺牲加热线圈的基于引线部的检测元件的支承能力，则极难实现气体灵敏度的提高及响应速度的高速化。另外，在现有的接触燃烧式气体传感器中，由于加热线圈的引线部没有冲击吸收能力，因此若从外部施加冲击，则该冲击几乎未被缓和而集中于燃烧部。因此，存在容易发生催化剂层的脱落等的不良情况，存在调整完的零点会较大地变动的缺点。因此，本专利技术人提出了一种代替仅使埋入到燃烧部的部分形成为线圈状的现有的加热线圈，而使用将线圈状地卷绕线材的线圈线的一部分进一步卷成线圈状的卷曲线圈(coiled coil)作为加热线圈的方案。根据该方案，虽然与现有的加热线圈在外观上的尺寸相同，但是由于构成加热线圈的线材的实际的长度比现有的长，因此加热线圈的电阻增大，气体灵敏度增高。另外，通过加热线圈的卷曲线圈的部分被埋入到燃烧部内，由此燃烧部内的线材的长度比现有的更长，因此高效地发生加热线圈的电阻变化，响应速度变快。但是，在由卷曲线圈构成的加热线圈中，由于焊接到电极管脚的部分已经成为线圈状，因此在如上述专利文献3所公开的那样、在熔化芯线之后进行焊接的方法中，可知会产生如下的新的问题。例如，在芯线熔化后处理加热线圈时，不小心弄散线圈的卷绕部的情况较多。另外，由于焊接时在焊接部位加热线圈的卷绕部不规则地散乱，或线圈形状变形而使得加热线圈部分地短路，因此一批内的加热线圈的电阻值的偏差大。此外，通过熔化了芯线，存在该芯线的部分、即线圈的内侧部分成为空洞，因此焊接本身变得不稳定，无法获得足够的接合强度。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而实现，目的在于提供一种不必牺牲加热线圈的基于引线部的检测元件的支承能力，能够实现气体灵敏度提高的气体传感器用加热线圈、气体传感器用检测元件及接触燃烧式气体传感器，或者，本专利技术提供一种不必牺牲加热线圈的基于引线部的检测元件的支承能力，能够实现响应速度的高速化的气体传感器用加热线圈、气体传感器用检测元件及接触燃烧式气体传感器。另外，本专利技术的另一个目的在于提供一种能够减小施加冲击时的零点的变动量的气体传感器用加热线圈、气体传感器用检测元件及接触燃烧式气体传感器。本专利技术的另一个目的在于，提供一种不破坏至少两端被卷成线圈状的加热线圈的卷绕部的形状、且能够容易地处理加热线圈的接触燃烧式气体传感器的制造方法。另外，本专利技术的另一个目的在于，提供一种能够减小至少两端被卷成线圈状的加热线圈的电阻值的偏差的接触燃烧式气体传感器的制造方法。此外，本专利技术的另一个目的在于，提供一种能够提高至少两端被卷成线圈状的加热线圈与电极管脚的接合强度的接触燃烧式气体传感器的制造方法。为了解决上述的课题、实现目的，技术方案1的专利技术的气体传感器用加热线圈，是用于接触燃烧式气体传感器的加热线圈，其特征在于，该加热线圈具有焊珠部，其根据气体燃烧时产生的燃烧热而电特性值变化；和引线部，其从该焊珠部的两端延伸，对于2以上的整数n，所述焊珠部由n重卷绕线圈构成，所述n重卷绕线圈是将由卷成线圈状的(n-1)重卷绕线圈构成的线料进一步卷成线圈状而构成的。根据技术方案1的专利技术，通过使用该加热线圈制作检测元件，即使检测元件的燃烧部的大小与现有的大致相同，埋入燃烧部内的焊珠部的有效长度也比现有的由单重卷绕线圈构成焊珠部的情况更长。因此，由于加热线圈的电阻变大，因此在使用了该加热线圈的接触燃烧式气体传感器中，气体灵敏度变高。另外，由于加热线圈接受更多的燃烧热，有效地产生电阻变化，因此在使用了该加热线圈的接触燃烧式气体传感器中，响应速度变快。进而，由于燃烧部的大小与现有的大致相同为好，因此燃烧部的重量也大致与现有的相同。因此，通过使用该加热线圈，不必牺牲基于引线部的检测元件的支承能力，就能够实现接触燃烧式气体传感器的气体灵敏度的提高和响应速度的高速化。技术方案2的专利技术的气体传感器用加热线圈的特征在于，在技术方案1所述的专利技术中，所述引线部由(n-1)重卷绕线圈构成。根据技术方案2的专利技术，由于引线部形成为与螺旋弹簧相同的结构，因此在使用了该加热线圈的接触燃烧式气体传感器中，从外部施加的冲击能够由引线部的弹簧弹性吸收。因此，由于传递到燃烧部的冲击减小，因此不易发生催化剂层的脱落等，并能够抑制接触燃烧式气体传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器用加热线圈，是用于接触燃烧式气体传感器的加热线圈，其特征在于，该加热线圈具有：焊珠部，其根据气体燃烧时产生的燃烧热而电特性值变化；和引线部，其从该焊珠部的两端延伸，对于２以上的整数ｎ，所述焊珠部由ｎ重卷绕线圈构 成，所述ｎ重卷绕线圈是将由卷成线圈状的（ｎ－１）重卷绕线圈构成的线料进一步卷成线圈状而构成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥郁生，佐藤惇司，平居芳郎，
申请(专利权)人：西铁城控股株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]