[其他]氧氣探測器

在審

• 申請號: 101986000000466
• 申請日: 1986-01-21
• 公開（公告）號: CN86100466B
• 公開（公告）日: 1988-06-22
• 發明（設計）人: 上野定寧
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳大建

適于測量汽車廢氣中所含氧氣濃度的氧氣探測器，包括有傳感元件和為加熱該傳感元件而裝置的加熱元件。包括電絕緣基片和埋入該基片內的加熱單元體的加熱元件的一個表面上具有凹槽，該凹槽形成了一對側壁部分。傳感元件包括有固體電解質薄片，探測電極，參考電極以及除了其開口而外可封閉參考電極的室腔。傳感元件置于加熱元件的凹槽內并通過置于該傳感元件和加熱元件之間經燒結的中間層與加熱元件相粘接。該中間層中有大量的細微裂縫而且其熱膨脹系數處于固體電解質和基片的熱膨脹系數之間。

本發明涉及氧氣探測器，更具體地說，是涉及適用于測定汽車排出的廢氣中所含氧氣濃度的氧氣探測器。

這種氧氣探測器具有固定在傳感元件上的加熱元件，有關這種氧氣探測器的制作技術，可提出下列方法，其中之一在日本實用新型公開號130，261/1983中有所說明。在這種工藝方法中，分別把二氧化鋯（ZrO₂）和三氧化二鋁（Al₂O₃）未燒結薄片作為傳感器元件和電絕緣基片，然后將電極，加熱元件壓制在這些未燒結薄片上，然后在不采用粘結劑的情況下，把它們進行層壓之后再將其同時進行燒結。另一種方法公布于日本專利公開號154，451/1980上，其中，同樣是在不采用粘結劑的情況下，將用穩定的二氧化鋯（ZrO₂）薄膜或者較厚的薄片形成的傳感元件疊放在預先燒結過的三氧化二鋁（Al₂O₃）基底的加熱元件層上，然后經熱處理將其燒結并與加熱元件連接成一體。

由于所用二氧化鋯（ZrO₂）及三氧化二鋁（Al₂O₃）薄層具有不同的熱膨脹系數，又由于在探測器的操作條件（600至900℃）與該裝置的靜置條件（室溫）之間會出現熱循環，致使兩層的熱膨脹程度不一樣，那么在這兩層之間的連接界面上就會產生應力，從而導致剝層，破裂或者類似的現象。而且，在將這兩種材料同時進行燒結這種通常的工藝中，會產生諸如由于三氧化二鋁（Al₂O₃）的燒結程度不夠，而造成其強度不足;以及由于在燒結過程中加進了太多的輔助燒結試劑，會造成電阻減小等等這樣的一些問題。

本發明的目的就是提供由具有不同熱膨脹系數的陶瓷材料制成的傳感元件和加熱元件構成的氧氣探測器。并且，在本發明的探測器中，將不同熱膨脹系數的陶瓷材料互相連接起來，致使連接部分能防止熱循環以及熱沖擊，而且能讓所用加熱元件以優良的導熱性加熱所用傳感元件。

本發明的特征是：就受熱時的性能變化情況而言，由于相變而致使陶瓷材料有時候表現出相當程度的滯變非線性位移;因而，將由具有不同熱膨脹系數的陶瓷材料制成的傳感元件和加熱元件，用插入到該傳感元件和加熱元件之間的中間層相互連接在一起，以此吸收或者減緩該傳感元件和加熱元件之間連接界面處的位移量。

本發明之所以優越，乃是該加熱構件是這樣成型的。這就是將其傳感元件用加熱元件包圍住，并把它埋入加熱元件，從而提高粘接強度的持久性;并且在該傳感元件和加熱元件之間夾入中間層，以使傳感元件在其受熱期間能夠與加熱構件緊密接觸，而在其不受熱時，將該傳感元件保持在該加熱元件內，從而防止該傳感元件脫落。

為了使傳感元件的溫度保持穩定狀態，因此，在將探測器置于溫度波動頻繁的被測氣體條件下進行檢測時，該傳感元件要保持所要求的檢測精度;除了其檢測電極部位之外，該傳感元件都被加熱構件所包圍;而在傳感元件的檢測部位上，可以提供一個多孔保護膜。最好是，采用根據表示傳感元件的溫度的電子信號，把負反饋控制信號加給加熱元件的熱源的裝置。

圖1A為本發明一實施方案中所用傳感元件的透視圖;

圖1B為根據本發明一實施方案所制得的加熱元件的透視圖;

圖2為圖1A中沿2-2線所取的傳感元件的剖視圖;

圖3為圖2所示傳感元件的側視圖;

圖4為圖2中所示傳感元件所用的電子電路圖;

圖5為表明傳感元件特性的曲線圖;

圖6為表明傳感元件特性的曲線圖;