气敏传感器制造技术

一种气敏传感器，包括：气体检测元件，在轴向方向延伸，并包括设置在所述气体检测元件引导端侧的外表面上的检测电极，和连接所述检测电极并朝着所述气体检测元件后端侧延伸的引导部分；容纳所述气体检测元件的圆柱形金属外壳，于是所述气体检测元件从所述金属外壳的引导端侧突出；填充所述气体检测元件和所述金属外壳之间间隙并且覆盖至少一部分所述引导部分的粉末层；和在所述粉末层和所述引导部分之间设置的绝缘层。还公开了一种制造所述气敏传感器的方法，包括通过至少下述步骤形成所述绝缘层：施加玻璃浆；干燥玻璃浆；和热处理玻璃浆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于检测气体的气敏传感器，比如在要测量的气体中检测氧气，要测量的气体可以是内燃机的废气，以及一种制造所述气敏传感器的方法。2.
技术介绍
一种气敏传感器是已知的，其形状为引导(leading)端封闭的底端圆柱形并且在它的内外表面上具有检测电极，用于在要测量的气体中检测特定气体成分，比如用于检测内燃机废气中的氧气或者类似的成分的气敏传感器。在这种气敏传感器中，通过向气体检测元件内部引入作为参照气体的空气，并且通过使其外部与要检测的气体接触，测量气体浓度。由于检测元件内外部之间的浓度差异产生的电动势被测量。此外，在这种已知的气敏传感器中，金属外壳(或者金属壳体)包围气体检测元件以将气体检测元件固定在预定位置。还有一种气敏传感器是已知的，其中在气体检测元件和金属外壳之间布置粉末层，以维持两者之间的气密性(例如，如JP2001-281209A公开的)。3.本专利技术要解决的问题然而，上述现有技术中的气敏传感器已经被发现具有下述问题。特别地，如果暴露在潮湿环境中(即，高湿度)，粉末层吸收水份，于是气体检测元件的金属外壳和外电极之间的电阻降低。结果，在两者之间通过电流时产生输出噪音，因此损害气体浓度检测的精确性。本专利技术的提出是为了解决上述问题。因此，本专利技术的一个目的是提供一种即使处于潮湿环境中在粉末层会吸收水份的情况下能保持必须的绝缘特性的气敏传感器，以及一种制造所述气敏传感器的方法。
技术实现思路
本专利技术的上述目的通过提供这样的一种气敏传感器已经得到实现，所述气敏传感器包括在轴向方向延伸的气体检测元件，其包括设置在所述气体检测元件引导端侧的外表面上的检测电极，和连接所述检测电极并朝着所述气体检测元件后端侧延伸的引导部分；圆柱形金属外壳，该金属外壳容纳所述气体检测元件，使所述气体检测元件从所述金属外壳的引导端侧突出；粉末层，所述粉末层填充所述气体检测元件和所述金属外壳之间的间隙，并且覆盖至少一部分所述引导部分；和设置在所述粉末层和所述引导部分被粉末层覆盖的部分之间的绝缘层。本专利技术的气敏传感器采用这样的结构制成，通过在粉末层和引导部分的部分之间插入绝缘层，以防止引导部分被粉末层覆盖的部分和粉末层之间直接接触。结果，即使处于潮湿环境中粉末层吸收水份的情况下，能维持所希望的绝缘特性。结果，这样的结构防止电流流过金属外壳和引导部分之间，以防止输出端的噪音产生，于是提供精确的气体浓度检测结果。所述引导部分可以在后端方向伸过气体检测元件的外圆周，比粉末层的后端侧更远。此外，引导部分可以这样形成，伸过气体检测元件的整个圆周，或者可以这样形成，采用棒的形状朝着后端侧从检测电极伸进气体检测元件的圆周部分。在本专利技术的气敏传感器中，绝缘层优选地包括玻璃，并且更优选地绝缘层主要(例如，不少于重量比的80％)由玻璃组成。所述绝缘层可包括由例如氧化铝制成的陶瓷填料，优选地不少于重量比的20％。通过提供包括玻璃的绝缘层，当提供足够的绝缘特性时能保持抗热性。此外，在本专利技术的气敏传感器中，绝缘层优选地包括多个层。结果，能形成主要由玻璃制成的绝缘层，不具有孔，因而进一步防止由于孔的存在导致的绝缘特性的降低。在本专利技术的气敏传感器中，在多个层中，靠近引导部分的第一绝缘层优选地由结晶玻璃制成。当靠近引导部分的第一绝缘层由结晶玻璃制成时，第一绝缘层能抗软化。因此，当维持第一绝缘层的原始厚度时，靠近第一绝缘层的第二绝缘层能形成。结果，形成具有较大厚度的绝缘层以防止绝缘特性的降低。所述气体检测元件可以具有凸出到径向外侧的凸缘，并且此凸缘起的作用是，将气体检测元件通过衬垫固定在金属外壳和绝缘件。在后端方向越过衬垫，一部分的粉末层进入气体检测元件和金属外壳或者绝缘件之间的间隙。然后，粉末层如上所述，吸收水份，于是金属外壳和气体检测元件的检测电极之间或者和引导部分之间的电阻被降低。结果，电流可以从中流过，噪音被引入输出端而干扰精确的气体浓度检测。因此，在本专利技术的气敏传感器中，优选的是，绝缘层优选地尽量延伸到覆盖接触衬垫的一部分凸缘。当绝缘层尽量延伸到覆盖接触衬垫的一部分凸缘时，能防止金属外壳和检测电极之间或者和引导部分之间的短路，即使设置在接触衬垫的凸缘部分的粉末层吸收水份。在引导端方向，所述间隙形成在比气体检测元件和金属外壳之间的衬垫更远的位置。当气敏传感器被安装在排气管或者类似的，气体检测元件和金属外壳之间的间隙被暴露给要测量的气体，于是进入间隙的气体中的碳或者类似的成分黏附在气体检测元件和金属外壳的表面。所述碳还黏附在设置在气体检测元件内的检测电极或者引导部分上。结果，金属外壳和气体检测元件的检测电极或者引导部分之间的电阻降低，以允许电流流过，而且噪音被引入到输出端而干扰精确地气体浓度检测。因此，在本专利技术的气敏传感器中，气体检测元件优选地包括多孔保护层，其覆盖检测电极的至少一部分并且置于绝缘层的至少引导端部上面甚至与其重叠。在气敏传感器的检测电极的外圆周上，设置保护层，用于抑制气敏传感器检测精度的降低，否则在要测量的气体中的有害物质例如铅会引起精度降低。通过在它的引导端侧叠加保护层和绝缘层(就是说，通过在引导端方向用保护层和绝缘层覆盖气体检测元件的越过衬垫的那部分)，通过保护层和绝缘层能防止金属外壳和检测元件或者引导部分之间的电流流动。即使碳或者类似的进入金属外壳和气体检测元件之间的间隙并黏附在金属外壳和气体检测元件上，同样如此。这种布置有效地防止噪音被引入输出端，因而获得精确的气体浓度检测。因此，在本专利技术的气敏传感器中，保护层优选地覆盖绝缘层的引导端部。当被保护层覆盖时，绝缘层不能轻易地进入保护层的孔中，并且相反保护层不能影响绝缘特性。相反地，正如在本专利技术中，通过用保护层覆盖绝缘层的引导端部，能维持绝缘特性。此外，绝缘层优选地在引导端方向延伸到比金属外壳的引导端更远。结果，即使碳或者类似的黏附在金属外壳或者气体检测元件，绝缘层能有效地防止金属外壳和检测元件或者引导部分之间的电流流动，并且防止噪音被引入输出端而获得精确的气体浓度检测。按照本专利技术，一种制造所述气敏传感器的气敏传感器制造方法特征在于，通过施加玻璃浆，干燥玻璃浆和热处理玻璃浆形成绝缘层。本专利技术的气敏传感器制造方法的一个优选方案其特征在于，包括上述施加，干燥和热处理步骤的一系列步骤被重复至少两次，以形成绝缘层。通过执行这些步骤，形成具有足够的厚度，足够绝缘特性和抗热性的绝缘层是可能的。本专利技术提供一种即使在粉末层处于潮湿环境吸收水份的情形下能维持良好绝缘特性的气敏传感器，以及提供一种用于制造该气敏传感器的方法。附图说明图1是按照本专利技术实施例的氧传感器的结构图。图2是图1中氧传感器的局部剖视图。图3是图1中氧传感器的检测元件的结构图。图4是图1中氧传感器的检测元件的另一个结构图。图5是制造检测元件的制造步骤流程图。图6是用于实现绝缘层的水下绝缘试验的图。参照序号的说明在图中用于指示不同结构元件的参照序号包括下面这些1---氧传感器，2---检测元件，3---加热器，5---金属外壳，7---垫圈，8，9---绝缘件，10---粉末层，11---保护件，12---气体预热孔，13---过滤件，14---绝缘垫圈，15---陶瓷分离器，16，17，29---导线，18---内电极连接件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气敏传感器，包括：在轴向方向延伸的气体检测元件，其包括设置在所述气体检测元件引导端侧的外表面上的检测电极，和连接所述检测电极并朝着所述气体检测元件后端侧延伸的引导部分；圆柱形金属外壳，该金属外壳容纳所述气体检测元件，使所 述气体检测元件从所述金属外壳的引导端侧突出；粉末层，所述粉末层填充所述气体检测元件和所述金属外壳之间的间隙，并且覆盖至少一部分所述引导部分；和设置在所述粉末层和所述引导部分被粉末层覆盖的部分之间的绝缘层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森贤太郎，盐野宏二，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]