專(zhuān)利名稱(chēng)：確定氣體成分用測(cè)量傳感器的加熱器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定氣體成分用的，特別是內(nèi)燃機(jī)廢氣的測(cè)量傳感器用的加熱器裝置。
以固體電解質(zhì)為基礎(chǔ)的測(cè)量傳感器是利用固體電解質(zhì)內(nèi)氧離子的傳導(dǎo)特性。然而，固體電解質(zhì)內(nèi)氧離子的傳導(dǎo)特性只是在溫度超過(guò)300℃時(shí)才有。為了使測(cè)量傳感器的作業(yè)溫度不致為廢氣加熱所左右，已知的辦法是在測(cè)量傳感器上配備能夠成相應(yīng)作業(yè)溫度的加熱元件。這樣，測(cè)量傳感器在內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始發(fā)動(dòng)時(shí)便可在作業(yè)上作好準(zhǔn)備。德國(guó)專(zhuān)利公報(bào)DE-OS2913866號(hào)曾公開(kāi)過(guò)，對(duì)于平面測(cè)量傳感器，可將兩個(gè)加熱元件安排在上下兩個(gè)平面內(nèi)，每一個(gè)加熱元件都有絕緣層使它與測(cè)量元件電絕緣并在加熱元件之間相互絕緣。兩個(gè)加熱元件的每一個(gè)都有一條加熱導(dǎo)體通道和兩條加熱器連接通道，安排在遠(yuǎn)離被測(cè)氣體的測(cè)量傳感器附近，使每一個(gè)加熱元件都能在那里連接到電源上。因此該兩加熱元件需有四條連接線通到測(cè)量傳感器上。
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，按照本發(fā)明，只有兩條導(dǎo)體通道被引出來(lái)，因此只須兩條加熱器連接線，從而材料需要可以減少。具有本發(fā)明特征的加熱器裝置，具有至少兩個(gè)加熱元件，它們兩個(gè)之間的一個(gè)至少有一部分是在另一個(gè)的上面，它們彼此之間至少用一層絕緣層來(lái)加以電絕緣，其特征在于，設(shè)有穿過(guò)絕緣層從一個(gè)加熱元件通到另一個(gè)的連通道，使所有加熱元件都能一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)起來(lái)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是加熱功率可以增大，因此測(cè)量傳感器的調(diào)整準(zhǔn)備時(shí)間便可縮短。特別是作為棒式加熱器用在朗姆達(dá)(λ字形)探頭中時(shí)可以增加對(duì)雜質(zhì)的靈敏度。
采用本發(fā)明的加熱器裝置還可以進(jìn)一步得到有利的發(fā)展和改善。只要將各個(gè)加熱元件的加熱導(dǎo)體通道部分做成曲曲折折的式樣，便可獲得特別高的加熱功率。當(dāng)加熱導(dǎo)體通道須安排在絕緣層平面的里邊和外邊時(shí)，如果使里邊的加熱導(dǎo)體通道段大過(guò)外邊的加熱導(dǎo)體通道段，溫度就可分布得特別均勻。為了避免熱過(guò)載，兩條在一個(gè)平面內(nèi)并排放的加熱導(dǎo)體通道的間距應(yīng)盡可能放大，而加熱導(dǎo)體通道與陶瓷支架邊的距離則可減為極小。
本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例將在下面用附圖示出并作較詳細(xì)的說(shuō)明。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為兩個(gè)加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條具有內(nèi)段和外段的加熱導(dǎo)體通道;
圖2為兩個(gè)加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條在陶瓷支架邊緣上延伸的加熱導(dǎo)體通道;
圖3為兩個(gè)加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條從外邊向內(nèi)延伸的加熱導(dǎo)體通道;
圖4為圖2所示加熱器布置的特例，其中外邊的加熱導(dǎo)體通道都有一個(gè)曲曲折折的式樣;
圖5為有一個(gè)加熱元件安排在兩條加熱器連接通道之間的分解圖;
圖6則為四個(gè)加熱元件的分解圖。
圖中這些實(shí)施例中每一個(gè)所示出的加熱元件都帶著由加熱導(dǎo)體通道、加熱器連接通道和加熱器端頭組成的模式，但是圖上沒(méi)有示出安排在加熱元件之間的陶瓷絕緣層。然而，在分解圖的基礎(chǔ)上，可以很容易想象出來(lái)，在每一個(gè)示例中，都有一個(gè)陶瓷絕緣層，安排在加熱元件之間以及加熱元件與加熱器端頭之間。
圖1中的實(shí)施例示出第一加熱單元10和第二加熱單元11。安排在兩個(gè)加熱元件10和11之間的絕緣層沒(méi)有示出。絕緣層舉例說(shuō)，可由一塊或多塊Al2O3陶瓷小板組成，在其中的兩個(gè)大面上，可以用，例如鎢印刷膏，把加熱元件10和11印上去。
兩個(gè)加熱元件10和11各有一條加熱導(dǎo)體通道20、21、和一條加熱器連接通道30、31。加熱導(dǎo)體通道20、21分別在兩個(gè)陶瓷支架的大面上延伸，以致在陶瓷小板的邊上總是有兩條加熱導(dǎo)體通道段平行地延伸著，在它們之間則有一條向內(nèi)伸展的曲曲折折的加熱導(dǎo)體通道段。
兩個(gè)加熱元件10和11最好能處在上下重合的位置，這樣第一加熱元件10的加熱導(dǎo)體通道20走完時(shí)端頭正好在第二加熱元件11的加熱導(dǎo)體通道21端頭的上面。絕緣層在該處開(kāi)有一孔，可使兩個(gè)端頭接通，構(gòu)成連通道14，使第一加熱元件10和第二加熱元件11在電路上連通。連通道14可以用簡(jiǎn)單的方法制成，例如用一滴鎢膏放在絕緣層上所開(kāi)的孔內(nèi)。
在本實(shí)施例中，通常在第一加熱元件10和第二加熱元件11上還要施加一層陶瓷絕緣層，例如Al2O3，這在圖上沒(méi)有示出。覆蓋在第一加熱元件10的絕緣層上露出一個(gè)第一加熱器端頭40，而覆蓋在第二加熱元件11的絕緣層上露出一個(gè)第二加熱器端頭41。因此在兩層絕緣層上總是還各開(kāi)有一孔，以便在其中設(shè)立另一個(gè)連通道18，使通向加熱器連接通道30、31的加熱器端頭40、41在電路上連通。這兩加熱器端頭40、41同樣也是用鎢膏印刷在絕緣層上制造出來(lái)的。這兩加熱器端頭40、41因此是露出的，可以用來(lái)與接電端子連接。
圖2中示出的實(shí)施例與圖1中的實(shí)施例基本上具有同樣的結(jié)構(gòu)，只是兩個(gè)加熱元件10和11的加熱導(dǎo)體通道20和21在安排上有所不同。在本實(shí)施例中，加熱導(dǎo)體通道20和21比起圖1中的實(shí)施例，都各具有一個(gè)較大的間距。加熱導(dǎo)體通道20和21又各都是沿著絕緣層的邊安排的。
圖3示出加熱導(dǎo)體通道的另一個(gè)實(shí)施例，其中第一加熱導(dǎo)體通道20和第二加熱導(dǎo)體通道21都是沿著絕緣層的邊安排的，并且最后又都是用一條加熱導(dǎo)體通道段向著絕緣層前邊的方向引導(dǎo)的，結(jié)果兩條加熱導(dǎo)體通道20和21的端頭都是結(jié)束在絕緣層前部的中央，一個(gè)在上一個(gè)在下。在本實(shí)施例中，加熱導(dǎo)體通道20、21的間距總是介乎圖1和圖2中所示兩個(gè)實(shí)施例之間。
按照?qǐng)D2中實(shí)施例的加熱導(dǎo)體通道的另一個(gè)實(shí)施例見(jiàn)圖4。在該實(shí)施例中，加熱導(dǎo)體通道20和21也都是沿著絕緣層的邊延伸的，但在加熱導(dǎo)體通道的縱向通道段中總是有一條24、25具有曲曲折折的模樣。同時(shí)，按曲曲折折的模樣制造的縱向通道段24、25總是設(shè)計(jì)成如下方式第一加熱元件10的曲曲折折的模樣段24的位置對(duì)著第二加熱元件21的加熱導(dǎo)體通道21的直線段，而第二加熱元件11的曲曲折折的模樣段25的位置對(duì)著第一加熱元件20的直線段。比起上面說(shuō)過(guò)的那些實(shí)施例，本實(shí)施例可對(duì)加熱器裝置的縱向端面產(chǎn)生較強(qiáng)的溫度場(chǎng)。在圖1到圖4所示的實(shí)施例中，第一加熱導(dǎo)體通道20和第二加熱導(dǎo)體通道21的端頭都是處在上下重合的位置，因此都要像圖1中第一實(shí)施例說(shuō)過(guò)的那樣，設(shè)置連通道14。
在圖5中示出另一個(gè)實(shí)施例。在本例中，第一加熱元件10和第二加熱元件都只有一條加熱器連接通道30、31。第一加熱器連接通道30敷設(shè)在圖上未示出的第一絕緣層上。第二加熱器連接通道31敷設(shè)在圖上也未示出的第二絕緣層上。在兩絕緣層之間設(shè)有第三加熱元件12。第三加熱元件12是由一條在兩絕緣層的邊上延伸的加熱導(dǎo)體通道22構(gòu)成的。加熱導(dǎo)體通道22的一端終止在第一加熱器連接通道30的下方，另一端則終止在第二加熱器連接通道31的上方。加熱導(dǎo)體通道22和加熱器連接通道30、31的這些上下相對(duì)的端頭都要用連通道15、16分別連接起來(lái)。連通道15、16的制造方法與圖1的實(shí)施例中所說(shuō)明過(guò)的相同。這一點(diǎn)同樣適用于加熱器端頭40、41和端頭連接通道18的安排和制造。
最后，圖6為設(shè)有四個(gè)加熱元件10、11、12和13的實(shí)施例。每一個(gè)加熱元件10、11、12和13通常都各自位在一個(gè)平面上并各自用一層圖上未示出的絕緣層與相鄰的加熱元件隔開(kāi)。第一加熱元件10和第二加熱元件11都各有一條加熱導(dǎo)體通道20、21和一條加熱器連接通道30、31，如同上面這些實(shí)施例中已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的那樣。加熱導(dǎo)體通道20、21是以?xún)烧咧虚g的一個(gè)垂直于絕緣層的對(duì)稱(chēng)平面為依據(jù)而對(duì)稱(chēng)延伸的。每一條加熱導(dǎo)體通道20、21都各有一條沿著絕緣層長(zhǎng)邊延伸的通道段和一條與它垂直的沿著絕緣層窄邊延伸的通道段。從第一加熱導(dǎo)體通道20端頭的投影開(kāi)始，安排在第一加熱元件10下面的第三加熱元件12先是沿絕緣層的長(zhǎng)邊延伸，然后以直角拐彎向著位在對(duì)面的長(zhǎng)邊延伸到正好在第一加熱導(dǎo)體通道20下面的一點(diǎn)。第四加熱導(dǎo)體通道23就從第三加熱導(dǎo)體通道22的第二端的投影點(diǎn)開(kāi)始，沿絕緣層的長(zhǎng)邊延伸，到第二加熱層體通道21端頭的投影點(diǎn)為止。加熱導(dǎo)體通道20、21、22、23的這些端頭因此取得上下相對(duì)應(yīng)的位置，可以用穿過(guò)絕緣層的連通道15、16、17把它們?cè)陔娐飞线B接起來(lái)。連通道15、16、17的制作以及加熱器端頭40、41和相關(guān)的端頭連通道18的制作可用第一實(shí)施例中已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的方法進(jìn)行。
加熱器裝置除了已有的絕緣層以外，還可以設(shè)想在其上另外加敷陶瓷的支撐層。涂敷在第一和第二加熱元件10、11上的外面的絕緣層也可以用其他具有優(yōu)良熱傳導(dǎo)性的陶瓷層來(lái)代替。還可以設(shè)想把接電端子直接放在加熱器連接通道30、31上。
本發(fā)明的應(yīng)用不僅限于所說(shuō)明的用于朗姆達(dá)(λ字形)指狀探頭的棒式加熱器上?？梢栽O(shè)想制作用于平面探頭的加熱器裝置，這時(shí)外面的加熱元件中有一個(gè)要以電絕緣的方式與一測(cè)量元件連接，這種測(cè)量元件舉例說(shuō)，可以是電位的或極譜傳感器元件或電阻測(cè)量傳感器。
權(quán)利要求
1.一種確定氣體成分用的，特別是內(nèi)燃機(jī)廢氣的測(cè)量傳感器用的加熱器裝置，具有至少兩個(gè)加熱元件，它們兩個(gè)之間的一個(gè)至少有一部分是在另一個(gè)的上面，它們彼此之間至少用一層絕緣層來(lái)加以電絕緣，其特征在于，設(shè)有穿過(guò)絕緣層從一個(gè)加熱元件通到另一個(gè)的連通道(14、15、16、17)使所有加熱元件(10、11、12、13)都能一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)起來(lái)。
2.按照權(quán)利要求1的加熱器裝置，其特征是，設(shè)有兩個(gè)加熱元件、各有一條加熱導(dǎo)體通道(20、21)和一條加熱器連接通道(30、31)，并安排有連通道(14)，使第一加熱元件(10)的加熱導(dǎo)體通道(20)的端頭與第二加熱元件(11)的加熱導(dǎo)體通道(21)的端頭連接。
3.按照權(quán)利要求1的加熱器裝置，其特征是，設(shè)有多于兩個(gè)的加熱元件(10、11、12、13)，其中兩個(gè)外面的加熱元件(10、11)均各只有一條加熱器連接通道(30、31)，而里面的加熱元件(12、13)各有一條加熱導(dǎo)體通道(22、23)，加熱導(dǎo)體通道(22、23)和加熱器連接通道(30、31)的端頭用連通道15、16、17)連接在一起。
4.按照權(quán)利要求1的加熱器裝置，其特征是，設(shè)有多于兩個(gè)的加熱元件(10、11、12、13)，其中兩個(gè)外面的加熱元件(10、11)各有一條加熱導(dǎo)體通道(20、21)和一條加熱器連接通道(30、31)，而里面的加熱元件(12、13)各有一條加熱導(dǎo)體通道(22、23)，各個(gè)加熱導(dǎo)體通道(20、21、22、23)的端頭分別用連通道(15、16、17)連接起來(lái)。
5.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的加熱器裝置，其特征是，加熱元件(10、11、12、13)為薄層式電阻加熱器。
6.按照權(quán)利要求5的加熱器裝置，其特征是，加熱導(dǎo)體通道(20、21、22、23)安排在絕緣層大面上，成為曲曲折折的及/或之字形的式樣。
7.按照權(quán)利要求6的加熱器裝置，其特征是，加熱導(dǎo)體通道(20、21、22、23)均各有一條在里面的和一條在外面的加熱導(dǎo)體通道段(相對(duì)于絕緣層平面來(lái)說(shuō))，里面的加熱導(dǎo)體通道段的長(zhǎng)度大于相應(yīng)的外面加熱導(dǎo)體通道段的長(zhǎng)度。
全文摘要
一種確定氣體成分用的，特別是內(nèi)燃機(jī)廢氣的測(cè)量傳感器用的加熱器裝置，由至少兩個(gè)加熱元件(10、11)組成。其中一個(gè)至少有一部分位在另一個(gè)的上面，它們之間至少用一層絕緣層加以電絕緣。設(shè)有連通道(14)從一個(gè)加熱元件(10)通到另一個(gè)加熱元件(11)使它們一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)在一起。
文檔編號(hào)G01N27/14GK1090049SQ93114710
公開(kāi)日1994年7月27日 申請(qǐng)日期1993年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月4日
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