(57)【要約】【要  約】【課  題】  直径が３０μｍ以下の金属線材を芯金の外周に所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けて、安定的に製造することができる足部付きコイルおよびそれを用いた接触燃焼式ガスセンサを提供する。【解決手段】  足部は、コイル本体を形成する金属線材と同じ線材からなると共に、コイル本体を形成する金属線材につながってコイル長手方向に延び、コイル本体を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部を構成する金属線材を延在させてなる足部付きコイルおよびそれを用いた接触燃焼式ガスセンサ。【選択図】        図１
2006090935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が３０μｍ以下の金属線材を巻いたコイル本体と、該コイル本体の少なくともコイル長手方向一端側に設けた足部とを有する足部付きコイルであって、
前記足部は、コイル本体を形成する金属線材と同じ線材からなると共に、コイル本体を形成する金属線材につながってコイル長手方向に延び、コイル本体を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部を構成する金属線材を延在させてなることを特徴とする足部付きコイル。
【請求項２】
前記足部を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体のコイル半径方向外縁までのコイル半径方向距離が、前記金属線材の直径に対して２〜４倍であることを特徴とする請求項１に記載の足部付きコイル。
【請求項３】
前記金属線材がＰｔまたはＮｉであることを特徴とする請求項１または２に記載の足部付きコイル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の足部付きコイルをピンに固着し、可燃性ガスが酸化燃焼する際の燃焼熱によって抵抗変化を生じる金属抵抗体として用いることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線材の直径が３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルおよびそれを用いた接触燃焼式ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
接触燃焼式ガスセンサには、可燃性ガスが酸化燃焼する際の燃焼熱によって抵抗変化を生じる金属抵抗体が組み込まれている。ＰｔまたはＮｉなどのコイルを接触燃焼式ガスセンサに組み込んで使用する場合、図３に示すように、電源と接続されるピン３Ａ、３Ｂにそれぞれコイルの足部２を溶接などにより固着して金属抵抗体とする。
【０００３】
図３中、どちらか一方のピン３Ａが陽極側とされ、残るピン３Ｂが陰極側とされる。なお４は、センサユニット内に納めた足部付きコイルを保護するための編み体を示す。
【０００４】
最近、熱容量が小さく、感度を高めた接触燃焼式ガスセンサが要求されるようになり、これに伴って形状のよい直径が３０μｍ以下の足部付きコイルが必要とされている。
【０００５】
例えばコイル外径Ｄが０．５〜１．０ｍｍ、コイル長が２．２〜２．４ｍｍの直径が３０μｍ以下の金属線を巻いた足部付きコイルが要求されている。
【０００６】
ところで従来、特許文献１に記載のコイリングマシンにより、図４に示すような段差を有しない足部付きコイルを製造していた。なお「段差を有しない」段差なし足部付きコイルは、コイルを製造する際に、金属線材を巻いた１ターン目のコイル長手方向延長上に、コイル長手方向に延びた足部２を構成する金属線材が延在している。また、足部２はコイル本体１を形成する金属線材と同じ線材からなる。図４中、１Ａはコイル中心を示す。
【０００７】
従来、段差のない足部付きコイルは、例えば直径２０〜３０ミクロンのＦｅ−Ｐｂ合金
線を用いてコイルを製造する際、１ターン目の線材の掛けしろが少ない、芯金を有する回転式押さえ方式の巻線装置により製造している。
【特許文献１】特開２００３−５４８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示すような段差を有しない足部付きコイルを製造する際、特許文献１に記載のような、１ターン目の線材の掛けしろが少ない、芯金を有する回転式押さえ方式のコイリングマシンにより、直径が３０μｍ以下の金属線材から段差のない足部付きコイルを安定的に製造することは非常に困難であることが判明した。すなわち、直径が３０μｍ以下の金属線材から段差のない足部付きコイルを製造した場合には、１ターン目の線材の掛けしろが少ないため、安定して巻き付けることができず、コイル巻き付け不良発生率が高いという問題があった。
【０００９】
一方、人手などにより直径が３０μｍ以下の金属線材から足部付きコイルを製造しようとした場合、芯金の外周に所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けることが困難であるから、効率的でないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、直径が３０μｍ以下の金属線材を芯金の外周に所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けて、安定的に製造することができる足部付きコイルおよびそれを用いた接触燃焼式ガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、直径が３０μｍ以下の金属線材を巻いたコイル本体と、該コイル本体の少なくともコイル長手方向一端側に設けた足部とを有する足部付きコイルであって、
前記足部は、コイル本体を形成する金属線材と同じ線材からなると共に、コイル本体を形成する金属線材につながってコイル長手方向に延び、コイル本体を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部を構成する金属線材を延在させてなることを特徴とする足部付きコイルである。
【００１２】
前記足部を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体のコイル半径方向外縁までのコイル半径方向距離が、前記金属線材の直径に対して２〜４倍であることが好ましく、また前記金属線材がＰｔまたはＮｉであることがより好ましい。
【００１３】
第２の発明は、前記足部付きコイルをピンに固着し、可燃性ガスが酸化燃焼する際の燃焼熱によって抵抗変化を生じる金属抵抗体として用いることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサである。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、直径が３０μｍ以下の金属線材を芯金の外周に所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けて、安定的に製造することができる。その場合、前記足部を延在させた半径方向位置からコイル外径までの距離が、前記金属線材の直径に対して２〜４倍であると、金属線材の直径が３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルを効率よく製造することができる。また前記金属線材がＰｔまたはＮｉであると、付加価値の高い接触燃焼式ガスセンサ用の金属抵抗体として用いることができる。
【００１５】
したがって第１の発明によれば、金属線材の直径が３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルを安定的にかつ効率的に供給することができるようになる。
【００１６】
第２の発明によれば、熱容量が小さく、感度を高めた接触燃焼式ガスセンサとすることができるから、燃焼に起因する災害や物損を最小限にとどめることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、コイルの製造方法について鋭意検討し、例えば図１に例示したような段差ｂを有する足部付きコイルとすることによって、金属線材の直径ａが３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルを安定的にかつ効率的に製造することができた。
【００１８】
以下、接触燃焼式ガスセンサ用の金属抵抗体として用いる足部付きコイルについて説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態にかかる足部付きコイルは、直径ａが３０μｍ以下の金属線材を巻いたコイル本体１と、該コイル本体１のコイル長手方向両側に設けた足部２とを有する足部付きコイルであって、図１に例示したような段差ｂを有する。この足部２は、コイル本体１を形成する金属線材と同じ線材からなると共に、コイル本体１を形成する金属線材につながってコイル長手方向に延び、コイル本体１を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部２を構成する金属線材を延在させてなる。
【００２０】
図１中、１Ａはコイル中心を、Ｄはコイル外径を示し、ｐは、コイルを製造する時の巻きピッチを示す。なお、段差ｂは、足部２を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体１のコイル半径方向外縁までのコイル半径方向距離に相当する。
【００２１】
このような足部付きコイルを図２（ａ）、（ｂ）に示すようなコイリングマシンにより製造する場合について説明する。なお、図２（ａ）中、コイル本体１の右側に示した金属線材が一方側の足部２であり、これに対してコイル本体１の左側に示した金属線材が他方の足部２である。これらの足部２は、金属線材を芯金の外周１１に巻き付ける巻き付け工程の前後で形成される。すなわち、コイル本体１の右側に示した一方側の足部２は巻き付け工程の前で形成され、他方の足部２は巻き付け工程の後で形成される。
【００２２】
ここで直径ａが３０μｍ以下の金属線材から足部付きコイルを安定的にかつ効率的に製造するに際して重要なのは、コイル本体１の右側に示した足部２で、図２（ａ）に示したように、コイル本体１を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部２を構成する金属線材を延在させることができる形状の工具を使用して製造することができる。
【００２３】
一方、特開２００３−５４８３９号公報に記載されたコイリングマシンで製造したコイルは、コイル本体１のコイル半径方向一端側に設けた足部２を構成する金属線材の外縁からコイル本体１のコイル半径方向外縁までの距離が等しく、段差を有しない足部付きコイルであったから、直径ａが３０μｍ以下の金属線材からコイルを安定的にかつ効率的に製造することが困難であった。
【００２４】
そこで、本発明の実施の形態にかかる足部付きコイルは、コイル本体１を形成する金属線材よりコイル半径方向に離れた位置に足部２を構成する金属線材を延在させ、少なくともコイル本体１のコイル半径方向一端側に設けた足部２に段差ｂを形成した。したがって例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すようなコイリングマシンを用い、コイルを製造するに際し、１ターン目の線材を掛ける芯金段差を深くしたから、巻き始め時に線材を安定して確保することができ、金属線材に所望の張力を付与しつつ、芯金の外周１１に金属線材を所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けることができる。その結果、金属線材の直径が３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルを安定的にかつ効率的に製造することができるようになった。
【００２５】
例えば、本発明の実施の形態にかかる足部付きコイルは、特開２００３−５４８３９号公報に記載されたコイルの製造方法と同様な手順により、先ず巻き始め前に、図示しないボビンにより直径が３０μｍ以下である金属線材を供給し、芯金の回転中心１１Ａ方向に沿って延びた金属線材を芯金ホルダー１２と図示しない押さえ手段との間に挟んで押圧し、その後、金属線材の供給方向を９０度反転させる第１の反転工程を経て、芯金の外周１１に金属線材を巻き付ける。そして芯金の回転中心１１Ａ方向と直角な方向から図示しないボビンにより所望の張力を付与しつつ、芯金の外周１１に金属線材を巻き付ける巻き付け工程が終了した後、アーム１３で金属線材を挟んで押圧し、その後、図示しないボビンを９０度回転させ、金属線材の供給方向を９０度反転させ、芯金の回転中心１１Ａ方向に沿って延びた金属線材を、芯金の外周１１とアーム１３との間に挟んだ状態で所定箇所を切断する。このようにして少なくともコイル本体１のコイル半径方向一端側に段差ｂを有する足部付きコイルが一つ得られる。
【００２６】
ただし図２（ｂ）において、１４は爪を、１５は芯金の回転方向を、１６は巻き付け時の金属線材の供給方向を示す。
【００２７】
このようにして、少なくともコイル本体１のコイル半径方向一端側に段差ｂを有する足部付きコイルを一つ製造することができるので、前記工程を繰り返すことにより、芯金の外周１１に直径が３０μｍ以下である金属線材を所定の巻きピッチｐで正確にかつ迅速に巻き付けることができ、結果として形状のよい、段差ｂを有する足部付きコイルを複数製造することができる。その際、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなコイリングマシンを用いた場合、巻き始め時点において芯金ホルダー１２の長手方向に延在させた金属線材を図２（ｂ）に示した爪１４により精度よく引っかけることができるので好ましい。
【００２８】
ところで、足部２を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体１のコイル半径方向外縁までのコイル半径距離に相当する段差ｂは、金属線材の直径ａに対して２〜４倍であることが好ましい。
【００２９】
この理由は、段差ｂが、金属線材の直径ａに対して２倍未満と過小である場合には、コイルを製造するに際し、巻き付け初期で芯金に巻き付けることが安定してできなくなってしまうため、コイル巻き付け不良発生率が高く、一方段差ｂが、金属線材の直径ａに対して４倍超えと過大となった場合には、足部付きコイルを溶接によりピンに固着し、金属線材表面に粒子状触媒金属を焼き付け、接触燃焼式ガスセンサとした後、包装貨物−評価試験方法通則（ＪＩＳ  Ｚ  ０２００）の試験にかけたとき、コイルの端部が壊れる故障の発生率が高くなってしまうからである。
【００３０】
そこで、足部２を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体１のコイル半径方向外縁までのコイル半径距離に相当する段差ｂは、金属線材の直径ａに対して２〜４倍であることが金属線材の直径ａが３０μｍ以下である形状のよい足部付きコイルを、安定して効率よく製造することができるので好適である。
【００３１】
また金属線材がＰｔまたはＮｉであると、コイル長手方向両側に足部を有する直径が３０μｍ以下の足部付きコイルを得ることができて、付加価値の高い接触燃焼式ガスセンサ用の金属抵抗体として用いることができるから好ましい。その際には、コイル本体のコイル長手方向他端側に設ける足部２の段差の量は、コイル本体１のコイル長手方向一端側に設ける足部２の段差の量と同じとすることができる。
【００３２】
以上説明したように段差を有する足部付きコイルによれば、直径が３０μｍ以下である金属線材から形状のよい足部付きコイルを安定的にかつ効率的に製造し得る。また第２の発明によれば、ピンに固着させた後、金属線材表面に粒子状触媒金属を焼き付けることにより、抵抗値のばらつきが小さく、熱容量が小さく、感度を高めた接触燃焼式ガスセンサとすることができる。
【実施例】
【００３３】
図３に示した接触燃焼式ガスセンサ用の金属抵抗体として用いる足部付きコイルの製造実験を直径ａが１８μｍのＰｔ線材を用いて行った。なお、図２に示す足部付きコイルを製造するコイリングマシンにおいて、段差ｂを表１に示すように変更した芯金をホルダー１２に装着し、足部付きコイルを製造し、発明例とした。
製造条件は次のとおりとした。
コイリングマシンに装着した芯金の直径＝０．７００ｍｍ
コイル外径Ｄ＝０．７００＋２×０．０１８≒０．７３６ｍｍ
巻きピッチｐ＝０．７ｍｍ
ターン数＝２０回
足部長さ＝５ｍｍ
一方、芯金段差のない、回転式押さえ方式のコイリングマシンを用い、それ以外は前記本発明例と同じ製造条件で段差なしの足部付きコイルを製造し、従来例とした。
【００３４】
【表１】
2006090935.tif 000003
【００３５】
表１に示す結果から、段差を有しない足部付きコイルの場合、巻き始め時点での巻き付け不良発生率が５０％であるのに対して、段差を有する足部付きコイルとした発明例の場合には、巻き始め時点での巻き付け不良発生率を１０％以下として芯金の外周１１に直径が３０μｍ以下の金属線材を形状よく、安定して巻き付けることができた。
【００３６】
なお、足部２を構成する金属線材のコイル半径方向外縁からコイル本体１のコイル半径方向外縁までのコイル半径距離に相当する段差ｂを、金属線材の直径ａに対して２〜４倍
とした場合、巻き始め時点での巻き付け不良発生率が５．０％以下であるので好ましい。
【００３７】
また得られた段差を有する直径が３０μｍ以下の足部付きコイルを溶接によりピンに固着し、金属線材表面に粒子状触媒金属を焼き付け、接触燃焼式ガスセンサとした後、包装貨物評価−試験方法通則（ＪＩＳ  Ｚ  ０２００）の試験を行った。その結果、段差ｂを、金属線材の直径ａに対して４倍以下とした場合には、コイルの端部が壊れる故障発生率が３％以下であったが、段差ｂが金属線材の直径ａに対して４倍超えとした場合には、コイルの端部が壊れる故障発生率が１０％程度と高かった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる足部付きコイルの説明図である。
【図２】図１に示す足部付きコイルの製造方法を説明するための概略図である。
【図３】接触燃焼式ガスセンサに組み込むセンサユニットの概略図である。
【図４】従来のコイリングマシンで製造した段差なし足部付きコイルの説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  コイル本体
１Ａ  コイル中心
２  足部
３Ａ、３Ｂ  ピン
４  編み体
ａ  金属線材の直径
ｂ  段差
Ｄ  コイル外径
ｐ  巻きピッチ
１１  芯金の外周
１１Ａ  芯金の回転中心
１２  ホルダー
１２Ａ  ホルダー端面
１３  アーム
１４  爪
１５  芯金の回転方向
１６  巻き付け時の金属線材の供給方向
【図１】
2006090935.tif 000004
【図２】
2006090935.tif 000005
【図３】
2006090935.tif 000006
【図４】
2006090935.tif 000007