使用內(nèi)部安裝臺(tái)支撐電極堆棧和為氣體傳感器提供通風(fēng)的制作方法
【專利說明】使用內(nèi)部安裝臺(tái)支撐電極堆棧和為氣體傳感器提供通風(fēng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2013年11月6日提交的發(fā)明名稱為“使用內(nèi)部安裝臺(tái)支撐電極堆棧和為氣體傳感器提供通風(fēng)(Support for Electrode Stack & Provis1n for Venting of a GasSensor Using an Internally Mounted Table)” 的第 61/900，669 號美國臨時(shí)申請的申請日的利益。第61/900，669號申請通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請涉及電化學(xué)氧氣傳感器。更明確地說，本申請涉及這樣的傳感器，它們具有支撐裝配在內(nèi)部的臺(tái)的外殼，所述臺(tái)支撐電極堆棧組件。此外，本申請涉及Aclar?作為電化學(xué)氣體傳感器中的阻隔材料的用途。
【背景技術(shù)】
[0003]氧氣泵傳感器需要通風(fēng)孔以便運(yùn)作，其中在感測電極處消耗氧氣而在對電極處產(chǎn)生氧氣。因此，在對電極放置在電極堆棧的基底處時(shí)，需要通向外部大氣的連接件以便將所產(chǎn)生的氧氣從傳感器內(nèi)部排出。向堆?；滋幍膶﹄姌O提供通風(fēng)的一種方法是延長模制管以達(dá)到電極(例如，City Technology、EC0-0X)。
[0004]氧氣泵傳感器內(nèi)的電極堆棧還需要適當(dāng)?shù)奈锢碇我跃S持一致的堆棧壓縮。電極堆棧的壓縮方便了與集流器的電接觸，且確保電解液充分地傳遞到堆棧內(nèi)的分隔件。
【附圖說明】
[0005]圖1是根據(jù)本文的傳感器的分解圖。
[0006]圖2A是支撐臺(tái)的放大側(cè)視圖。
[0007]圖2B是示出了電極堆棧和支撐臺(tái)的放大截面圖。
[0008]圖3是組裝流程圖。
[0009]圖4A是支撐臺(tái)的放大側(cè)視截面圖。
[0010]圖4B是通風(fēng)管的另一放大側(cè)視截面圖。
[0011]圖5是另一傳感器的分解圖。
[0012]圖6是另一傳感器的分解圖。
[0013]圖7是支撐臺(tái)的放大圖。
[0014]圖8是本體的放大圖。
[0015]圖9是本體的橫截面的放大圖。
[0016]圖10是氣體傳感器的通風(fēng)部件的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]雖然所公開的實(shí)施例可以采用許多不同形式，但是其特定實(shí)施例示出于附圖中且將在本文中進(jìn)行詳細(xì)描述，要理解本公開將被視為本發(fā)明的原理的例示以及實(shí)踐本發(fā)明的最好模式且不打算將本發(fā)明的權(quán)利要求書限于所示出的特定實(shí)施例。
[0018]本發(fā)明的主題提供了具有兩件式模制件的傳感器，包括含有接線銷和基底中的進(jìn)氣口或孔的現(xiàn)有主體以及裝配在內(nèi)部的“臺(tái)”，所述臺(tái)支撐電極堆棧組件。所述臺(tái)具有中空的中央支腿，所述支腿用環(huán)氧樹脂密封到傳感器本體中，環(huán)氧樹脂的主要目的是防止電解液經(jīng)由所插入的接線銷流出。環(huán)氧樹脂的另一個(gè)目的是防止銷的腐蝕，銷的腐蝕可能會(huì)產(chǎn)生電流且將最終使泄漏更有可能發(fā)生。環(huán)氧樹脂還用以將臺(tái)支腿保持在適當(dāng)位置。臺(tái)的中空中央支腿還支撐組裝在其頂部上的電極堆棧。此設(shè)計(jì)的一個(gè)有用方面是PTFE對電極帶(counter tape)的使用促進(jìn)了傳感器內(nèi)部壓力與傳感器外部的大氣壓力的快速均衡，極大地降低了傳感器“出現(xiàn)差錯(cuò)”的可能性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解如何選擇此類帶的等級。
[0019]“臺(tái)”是注射模制物品。模制傳感器最初具有焊接到接線銷頂部的至少一個(gè)集流器或線。接著將環(huán)氧樹脂施配到傳感器本體的基底中，覆蓋住傳感器的內(nèi)基底和接線銷的頂部。進(jìn)氣口是基底中央的突出部且置于環(huán)氧樹脂的高度以上，使得環(huán)氧樹脂在固化期間不會(huì)從傳感器本體模制件漏出且確保環(huán)氧樹脂不會(huì)進(jìn)入通風(fēng)孔并堵住所述孔。
[0020]接著在環(huán)氧樹脂固化之前將臺(tái)添加到此環(huán)氧樹脂。臺(tái)置于模制件的基底中央的突出部之上，且允許環(huán)氧樹脂固化。環(huán)氧樹脂是放熱的，但通過將環(huán)氧樹脂傳遞經(jīng)過烘爐來縮減固化時(shí)間。這還促進(jìn)了環(huán)氧樹脂粘性的降低，這樣確保它在臺(tái)支腿四周流動(dòng)且將臺(tái)支腿密封在適當(dāng)位置。
[0021]較低的粘性還確保臺(tái)恰當(dāng)?shù)匕仓玫絺鞲衅鞅倔w模制件的底板上，但是臺(tái)與傳感器本體突出部的緊密配合也促進(jìn)了確實(shí)的、一致的定位。這樣，已產(chǎn)生了從傳感器本體的外基底一直到電極堆棧底部的氣體通路，所述電極堆棧位于傳感器本體的頂部處。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器包括:本體，所述本體具有連接到至少一個(gè)集流器的至少一個(gè)接線銷、以及進(jìn)氣口；臺(tái)，所述臺(tái)具有與所述本體的所述進(jìn)氣口對準(zhǔn)的進(jìn)氣口、置于所述本體上的靠近所述至少一個(gè)接線銷的至少一條支腿；通風(fēng)膜片，所述通風(fēng)膜片承載在所述臺(tái)上；對電極，所述對電極承載在所述通風(fēng)膜片上；參比電極，所述參比電極與所述對電極通信但通過至少一個(gè)墊圈或墊與所述對電極分隔；感測電極，所述感測電極與所述參比電極通信但通過至少一個(gè)墊圈或墊與所述參比電極分隔；以及在所述感測電極頂部上的罩，所述罩附接到所述本體且形成密封以容納被封入的電解液。
[0023]在另一實(shí)施例中，傳感器包括外殼、至少兩個(gè)電極、電解液和至少一個(gè)分隔件，其中所述至少一個(gè)分隔件包含聚三氟氯乙烯。
[0024]在又一實(shí)施例中，傳感器包括:電極堆棧，所述電極堆棧至少包含感測電極和對電極；所述電極間的電解液；臺(tái)，所述臺(tái)承載所述電極堆棧；外殼，所述外殼承載所述電解液和所述臺(tái)，其中所述臺(tái)提供了將所述堆棧的所選區(qū)域連接到所述外殼的外表面的通風(fēng)路線。
[0025]在再一實(shí)施例中，傳感器包括外殼、至少兩個(gè)電極、電解液和與通向外部大氣的通風(fēng)孔連通的通風(fēng)膜片。
[0026]附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)方面。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器的分解圖。圖2A、圖2B示出了用環(huán)氧樹脂封到傳感器本體殼套中的支撐臺(tái)的細(xì)節(jié)。圖3示出了傳感器組裝過程。圖4A、圖4B示出了支撐臺(tái)的額外方面。圖5示出了另一傳感器的分解圖。圖6示出了又一傳感器的分解圖。圖7是支撐臺(tái)的放大圖。圖8是本體的放大圖。圖9是本體的橫截面的放大圖。圖10是氣體傳感器的通風(fēng)部件的放大圖。
[0027]圖5涉及氧氣傳感器10的一個(gè)實(shí)施例的一般組件。從傳感器10的下端開始，存在本體40，所述本體可由塑料或任何惰性材料模制成。本體40具有至少一個(gè)接線銷42，所述接線銷具有連接到接線銷42頂部的鉬集流器(未圖示)。所述至少一個(gè)集流器沿本體的內(nèi)壁延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，本體具有三個(gè)接線銷，對應(yīng)數(shù)目的集流器附接到所述接線銷。本體40可任選地在外表面上具有標(biāo)簽。本體40上有進(jìn)氣口或孔(未圖示)，氣體可以進(jìn)入并穿過所述進(jìn)氣口或孔。本體的進(jìn)氣口可以是中空突出部。本體40具有可容納電解液38的凹穴，可以經(jīng)由出入孔來添加電解液，在添加完電解液38之后對所述出入孔熱封。
[0028]支撐臺(tái)46附接到本體40，所述支撐臺(tái)具有與本體的進(jìn)氣口對準(zhǔn)的進(jìn)氣口以及附接到本體的外周的三條支腿，其中所述支腿位于本體的接線銷附近。臺(tái)的進(jìn)氣口可以是與其他臺(tái)支腿在臺(tái)的同一側(cè)的中央中空支腿。本體中央中的凸起的突出部進(jìn)口可卡接到臺(tái)的中央中空支腿中。在一個(gè)實(shí)施例中，氧氣傳感器10具有三個(gè)集流器，且臺(tái)46具有三條支腿。臺(tái)的外周支腿在支腳的底部處具有切除部段，其中集流器可以從下方行進(jìn)以接觸本體的內(nèi)壁。將環(huán)氧樹脂(未圖示)施配到銷42的頂部上，致使在銷42周圍形成密封件，使得電解液38在這些部件周圍不能泄漏。環(huán)氧樹脂還流動(dòng)到臺(tái)46的支腿與本體40之間可能存在的任何可能間隙中。
[0029]碳布圓盤36位于臺(tái)46的頂面上?？赏ㄟ^粘合劑將碳布圓盤36固定到臺(tái)46的頂面。任選地，臺(tái)46的頂部可含有用于擱置圓盤36的凹口。在碳布圓盤36的頂部上有通風(fēng)膜片34，所述通風(fēng)膜片可由聚四氟乙烯(PTFE)制成。通風(fēng)膜片34具有沿膜片34的外周從膜片34的底部突出的至少一個(gè)翼片。雖然示出了兩個(gè)翼片，但是可存在多于或少于兩個(gè)的翼片。可將通風(fēng)膜片34熱封在碳布圓盤36上面以防止電解液38泄漏。對電極32放置于通風(fēng)膜片34上方，所述對電極置于PTFE帶48的一部段之上。通風(fēng)膜片34與PTFE帶48的上面擱置了對電極32的該部段緊密接觸。通過PTFE帶部段與通風(fēng)膜片34兩者上的翼片來實(shí)現(xiàn)傳感器10內(nèi)的氣壓的均衡。PTFE帶48是可透氣的。墊50位于對電極32的頂部上。所述墊可由玻璃纖維制成。墊50可任選地具有沿其直徑從其底面突出的翼片。墊圈分隔件30位于墊50的頂部上。墊圈分隔件30可由玻璃纖維制成。
[0030]在墊圈分隔件30的頂部上或在墊圈分隔件30的開口內(nèi)存在氣體阻隔件12。氣體阻隔件12可由聚三氟氯乙烯(PCTFE)制成，如在Aclar?膜或Hydroblock?膜中。Aclar?膜可用作許多氣體傳感器裝置中的氣體阻隔件。參比電極52位于氣體阻隔件12的頂部上。在參比電極52的頂部上增添分隔件14。氣體阻隔件54放置于分隔件14的頂部上。氣體阻隔件54可由PCTFE制成，如在Aclar?膜或Hydroblock?膜中。任選地，氣體阻隔件54的形狀可為正方形以確保其上方的分隔件將保持濕潤且仍被允許進(jìn)行電化學(xué)連通。氣體阻隔件54上方有另一分隔件16，所述分隔件可由玻璃纖維制成?？捎刹ＡЮw維制成的墊圈分隔件56位于分隔件16的頂部上。感測電極18位于墊圈分隔件56的頂部上。擴(kuò)散器28位于感測電極18的頂部上。擴(kuò)散器28放置于罩20底下的凹口中。將感測電極熱封到罩20上的適當(dāng)位置，所述罩還用以防止電解液38泄漏。在組裝完這些部件之后，將罩20放置到本體40上并密封。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過超聲波焊接來實(shí)現(xiàn)密封。