[其他]氧气探测器

说明书

本发明涉及氧气探测器，更具体地说，是涉及适用于测定汽车排出的废气中所含氧气浓度的氧气探测器。

这种氧气探测器具有固定在传感元件上的加热元件，有关这种氧气探测器的制作技术，可提出下列方法，其中之一在日本实用新型公开号130，261/1983中有所说明。在这种工艺方法中，分别把二氧化锆（ZrO₂）和三氧化二铝（Al₂O₃）未烧结薄片作为传感器元件和电绝缘基片，然后将电极，加热元件压制在这些未烧结薄片上，然后在不采用粘结剂的情况下，把它们进行层压之后再将其同时进行烧结。另一种方法公布于日本专利公开号154，451/1980上，其中，同样是在不采用粘结剂的情况下，将用稳定的二氧化锆（ZrO₂）薄膜或者较厚的薄片形成的传感元件叠放在预先烧结过的三氧化二铝（Al₂O₃）基底的加热元件层上，然后经热处理将其烧结并与加热元件连接成一体。

由于所用二氧化锆（ZrO₂）及三氧化二铝（Al₂O₃）薄层具有不同的热膨胀系数，又由于在探测器的操作条件（600至900℃）与该装置的静置条件（室温）之间会出现热循环，致使两层的热膨胀程度不一样，那么在这两层之间的连接界面上就会产生应力，从而导致剥层，破裂或者类似的现象。而且，在将这两种材料同时进行烧结这种通常的工艺中，会产生诸如由于三氧化二铝（Al₂O₃）的烧结程度不够，而造成其强度不足;以及由于在烧结过程中加进了太多的辅助烧结试剂，会造成电阻减小等等这样的一些问题。

本发明的目的就是提供由具有不同热膨胀系数的陶瓷材料制成的传感元件和加热元件构成的氧气探测器。并且，在本发明的探测器中，将不同热膨胀系数的陶瓷材料互相连接起来，致使连接部分能防止热循环以及热冲击，而且能让所用加热元件以优良的导热性加热所用传感元件。

本发明的特征是：就受热时的性能变化情况而言，由于相变而致使陶瓷材料有时候表现出相当程度的滞变非线性位移;因而，将由具有不同热膨胀系数的陶瓷材料制成的传感元件和加热元件，用插入到该传感元件和加热元件之间的中间层相互连接在一起，以此吸收或者减缓该传感元件和加热元件之间连接界面处的位移量。

本发明之所以优越，乃是该加热构件是这样成型的。这就是将其传感元件用加热元件包围住，并把它埋入加热元件，从而提高粘接强度的持久性;并且在该传感元件和加热元件之间夹入中间层，以使传感元件在其受热期间能够与加热构件紧密接触，而在其不受热时，将该传感元件保持在该加热元件内，从而防止该传感元件脱落。

为了使传感元件的温度保持稳定状态，因此，在将探测器置于温度波动频繁的被测气体条件下进行检测时，该传感元件要保持所要求的检测精度;除了其检测电极部位之外，该传感元件都被加热构件所包围;而在传感元件的检测部位上，可以提供一个多孔保护膜。最好是，采用根据表示传感元件的温度的电子信号，把负反馈控制信号加给加热元件的热源的装置。

图1A为本发明一实施方案中所用传感元件的透视图;

图1B为根据本发明一实施方案所制得的加热元件的透视图;

图2为图1A中沿2-2线所取的传感元件的剖视图;

图3为图2所示传感元件的侧视图;

图4为图2中所示传感元件所用的电子电路图;

图5为表明传感元件特性的曲线图;

图6为表明传感元件特性的曲线图;

图7为将传感元件固定到加热器上的氧气探测器的俯视图;

图8为图7中沿8-8线所取的传感元件的剖视图;

图9为图7中沿9-9线所取的传感元件的剖视图;

图10为图8中沿10-10线所取的传感元件的剖视图;

图11为图8中沿11-11线所取的传感元件的剖视图;

图12为图8中沿12-12线所取的传感元件的剖视图;

图13A为根据本发明的另一个实施方案的传感元件的透视图;

图13B为根据本发明的另一实施方案的加热元件的透视图;而

图14为表明温度和气体流速之间的关系的曲线图。

以下将参照图1至12按照本发明详细说明其氧气探测器的一种实施方案。