確定氣體成分用測量傳感器的加熱器裝置的製作方法
2023-12-06 12:05:51
專利名稱：確定氣體成分用測量傳感器的加熱器裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種確定氣體成分用的，特別是內燃機廢氣的測量傳感器用的加熱器裝置。
以固體電解質為基礎的測量傳感器是利用固體電解質內氧離子的傳導特性。然而，固體電解質內氧離子的傳導特性只是在溫度超過300℃時才有。為了使測量傳感器的作業溫度不致為廢氣加熱所左右，已知的辦法是在測量傳感器上配備能夠成相應作業溫度的加熱元件。這樣，測量傳感器在內燃機開始發動時便可在作業上作好準備。德國專利公報DE-OS2913866號曾公開過，對於平面測量傳感器，可將兩個加熱元件安排在上下兩個平面內，每一個加熱元件都有絕緣層使它與測量元件電絕緣並在加熱元件之間相互絕緣。兩個加熱元件的每一個都有一條加熱導體通道和兩條加熱器連接通道，安排在遠離被測氣體的測量傳感器附近，使每一個加熱元件都能在那裡連接到電源上。因此該兩加熱元件需有四條連接線通到測量傳感器上。
本發明的目的是要克服現有技術的缺點，按照本發明，只有兩條導體通道被引出來，因此只須兩條加熱器連接線，從而材料需要可以減少。具有本發明特徵的加熱器裝置，具有至少兩個加熱元件，它們兩個之間的一個至少有一部分是在另一個的上面，它們彼此之間至少用一層絕緣層來加以電絕緣，其特徵在於，設有穿過絕緣層從一個加熱元件通到另一個的連通道，使所有加熱元件都能一個接一個地串聯起來。與現有技術相比，具有的優點是加熱功率可以增大，因此測量傳感器的調整準備時間便可縮短。特別是作為棒式加熱器用在朗姆達(λ字形)探頭中時可以增加對雜質的靈敏度。
採用本發明的加熱器裝置還可以進一步得到有利的發展和改善。只要將各個加熱元件的加熱導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。當加熱導體通道須安排在絕緣層平面的裡邊和外邊時，如果使裡邊的加熱導體通道段大過外邊的加熱導體通道段，溫度就可分布得特別均勻。為了避免熱過載，兩條在一個平面內並排放的加熱導體通道的間距應儘可能放大，而加熱導體通道與陶瓷支架邊的距離則可減為極小。
本發明的多個實施例將在下面用附圖示出並作較詳細的說明。
附圖簡要說明
圖1為兩個加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條具有內段和外段的加熱導體通道;
圖2為兩個加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條在陶瓷支架邊緣上延伸的加熱導體通道;
圖3為兩個加熱元件的分解圖，其中每一元件各有一條從外邊向內延伸的加熱導體通道;
圖4為圖2所示加熱器布置的特例，其中外邊的加熱導體通道都有一個曲曲折折的式樣;
圖5為有一個加熱元件安排在兩條加熱器連接通道之間的分解圖;
圖6則為四個加熱元件的分解圖。
圖中這些實施例中每一個所示出的加熱元件都帶著由加熱導體通道、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，在分解圖的基礎上，可以很容易想像出來，在每一個示例中，都有一個陶瓷絕緣層，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中的實施例示出第一加熱單元10和第二加熱單元11。安排在兩個加熱元件10和11之間的絕緣層沒有示出。絕緣層舉例說，可由一塊或多塊Al2O3陶瓷小板組成，在其中的兩個大面上，可以用，例如鎢印刷膏，把加熱元件10和11印上去。
兩個加熱元件10和11各有一條加熱導體通道20、21、和一條加熱器連接通道30、31。加熱導體通道20、21分別在兩個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體通道段平行地延伸著，在它們之間則有一條向內伸展的曲曲折折的加熱導體通道段。
兩個加熱元件10和11最好能處在上下重合的位置，這樣第一加熱元件10的加熱導體通道20走完時端頭正好在第二加熱元件11的加熱導體通道21端頭的上面。絕緣層在該處開有一孔，可使兩個端頭接通，構成連通道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可以用簡單的方法製成，例如用一滴鎢膏放在絕緣層上所開的孔內。
在本實施例中，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，這在圖上沒有示出。覆蓋在第一加熱元件10的絕緣層上露出一個第一加熱器端頭40，而覆蓋在第二加熱元件11的絕緣層上露出一個第二加熱器端頭41。因此在兩層絕緣層上總是還各開有一孔，以便在其中設立另一個連通道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製造出來的。這兩加熱器端頭40、41因此是露出的，可以用來與接電端子連接。
圖2中示出的實施例與圖1中的實施例基本上具有同樣的結構，只是兩個加熱元件10和11的加熱導體通道20和21在安排上有所不同。在本實施例中，加熱導體通道20和21比起圖1中的實施例，都各具有一個較大的間距。加熱導體通道20和21又各都是沿著絕緣層的邊安排的。
圖3示出加熱導體通道的另一個實施例，其中第一加熱導體通道20和第二加熱導體通道21都是沿著絕緣層的邊安排的，並且最後又都是用一條加熱導體通道段向著絕緣層前邊的方向引導的，結果兩條加熱導體通道20和21的端頭都是結束在絕緣層前部的中央，一個在上一個在下。在本實施例中，加熱導體通道20、21的間距總是介乎圖1和圖2中所示兩個實施例之間。
按照圖2中實施例的加熱導體通道的另一個實施例見圖4。在該實施例中，加熱導體通道20和21也都是沿著絕緣層的邊延伸的，但在加熱導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，按曲曲折折的模樣製造的縱向通道段24、25總是設計成如下方式第一加熱元件10的曲曲折折的模樣段24的位置對著第二加熱元件21的加熱導體通道21的直線段，而第二加熱元件11的曲曲折折的模樣段25的位置對著第一加熱元件20的直線段。比起上面說過的那些實施例，本實施例可對加熱器裝置的縱向端面產生較強的溫度場。在圖1到圖4所示的實施例中，第一加熱導體通道20和第二加熱導體通道21的端頭都是處在上下重合的位置，因此都要像圖1中第一實施例說過的那樣，設置連通道14。
在圖5中示出另一個實施例。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敷設在圖上也未示出的第二絕緣層上。在兩絕緣層之間設有第三加熱元件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體通道22構成的。加熱導體通道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。加熱導體通道22和加熱器連接通道30、31的這些上下相對的端頭都要用連通道15、16分別連接起來。連通道15、16的製造方法與圖1的實施例中所說明過的相同。這一點同樣適用於加熱器端頭40、41和端頭連接通道18的安排和製造。
最後，圖6為設有四個加熱元件10、11、12和13的實施例。每一個加熱元件10、11、12和13通常都各自位在一個平面上並各自用一層圖上未示出的絕緣層與相鄰的加熱元件隔開。第一加熱元件10和第二加熱元件11都各有一條加熱導體通道20、21和一條加熱器連接通道30、31，如同上面這些實施例中已經說明過的那樣。加熱導體通道20、21是以兩者中間的一個垂直於絕緣層的對稱平面為依據而對稱延伸的。每一條加熱導體通道20、21都各有一條沿著絕緣層長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。從第一加熱導體通道20端頭的投影開始，安排在第一加熱元件10下面的第三加熱元件12先是沿絕緣層的長邊延伸，然後以直角拐彎向著位在對面的長邊延伸到正好在第一加熱導體通道20下面的一點。第四加熱導體通道23就從第三加熱導體通道22的第二端的投影點開始，沿絕緣層的長邊延伸，到第二加熱層體通道21端頭的投影點為止。加熱導體通道20、21、22、23的這些端頭因此取得上下相對應的位置，可以用穿過絕緣層的連通道15、16、17把它們在電路上連接起來。連通道15、16、17的製作以及加熱器端頭40、41和相關的端頭連通道18的製作可用第一實施例中已經說明過的方法進行。
加熱器裝置除了已有的絕緣層以外，還可以設想在其上另外加敷陶瓷的支撐層。塗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良熱傳導性的陶瓷層來代替。還可以設想把接電端子直接放在加熱器連接通道30、31上。
本發明的應用不僅限於所說明的用於朗姆達(λ字形)指狀探頭的棒式加熱器上。可以設想製作用於平面探頭的加熱器裝置，這時外面的加熱元件中有一個要以電絕緣的方式與一測量元件連接，這種測量元件舉例說，可以是電位的或極譜傳感器元件或電阻測量傳感器。
權利要求
1.一種確定氣體成分用的，特別是內燃機廢氣的測量傳感器用的加熱器裝置，具有至少兩個加熱元件，它們兩個之間的一個至少有一部分是在另一個的上面，它們彼此之間至少用一層絕緣層來加以電絕緣，其特徵在於，設有穿過絕緣層從一個加熱元件通到另一個的連通道(14、15、16、17)使所有加熱元件(10、11、12、13)都能一個接一個地串聯起來。
2.按照權利要求1的加熱器裝置，其特徵是，設有兩個加熱元件、各有一條加熱導體通道(20、21)和一條加熱器連接通道(30、31)，並安排有連通道(14)，使第一加熱元件(10)的加熱導體通道(20)的端頭與第二加熱元件(11)的加熱導體通道(21)的端頭連接。
3.按照權利要求1的加熱器裝置，其特徵是，設有多於兩個的加熱元件(10、11、12、13)，其中兩個外面的加熱元件(10、11)均各只有一條加熱器連接通道(30、31)，而裡面的加熱元件(12、13)各有一條加熱導體通道(22、23)，加熱導體通道(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.按照權利要求1的加熱器裝置，其特徵是，設有多於兩個的加熱元件(10、11、12、13)，其中兩個外面的加熱元件(10、11)各有一條加熱導體通道(20、21)和一條加熱器連接通道(30、31)，而裡面的加熱元件(12、13)各有一條加熱導體通道(22、23)，各個加熱導體通道(20、21、22、23)的端頭分別用連通道(15、16、17)連接起來。
5.按照上述權利要求中任一項的加熱器裝置，其特徵是，加熱元件(10、11、12、13)為薄層式電阻加熱器。
6.按照權利要求5的加熱器裝置，其特徵是，加熱導體通道(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.按照權利要求6的加熱器裝置，其特徵是，加熱導體通道(20、21、22、23)均各有一條在裡面的和一條在外面的加熱導體通道段(相對於絕緣層平面來說)，裡面的加熱導體通道段的長度大於相應的外面加熱導體通道段的長度。
全文摘要
一種確定氣體成分用的，特別是內燃機廢氣的測量傳感器用的加熱器裝置，由至少兩個加熱元件(10、11)組成。其中一個至少有一部分位在另一個的上面，它們之間至少用一層絕緣層加以電絕緣。設有連通道(14)從一個加熱元件(10)通到另一個加熱元件(11)使它們一個接一個地串聯在一起。
文檔編號G01N27/14GK1090049SQ93114710
公開日1994年7月27日 申請日期1993年11月10日 優先權日1992年12月4日
發明者海因裡希·希普 申請人:羅伯特·博施有限公司