加熱器和氣體傳感器制造技術

本發明專利技術提供一種耗電量和升溫速度得到改善的加熱器和氣體傳感器。該加熱器為棒狀的加熱器，其包括：陶瓷基體(105)，該陶瓷基體具有沿軸線方向延伸的第一中空部(102)；發熱體(142)，該發熱體埋設于陶瓷基體；以及引線部，該引線部埋設于陶瓷基體(105)，與發熱體(142)連接，其中，對于與軸線方向正交的剖面中的含有發熱體(142)的全部剖面，第一中空部(102)的直徑的最大值r與陶瓷基體(105)的直徑的最大值(R)滿足0.36≤r/R≤0.54的關系。

【技術實現步驟摘要】
加熱器和氣體傳感器
本專利技術涉及加熱器和能夠對被檢測氣體中含有的特定氣體的濃度進行檢測的氣體傳感器。
技術介紹
以往，公知有能夠對被檢測氣體中的特定氣體的濃度進行檢測的氣體傳感器。氣體傳感器的檢測元件包括固體電解質體和一對電極。固體電解質體由氧化鋯等陶瓷形成，為頂端封閉的有底筒狀。一對電極由鉑和鉑合金等金屬形成，分別形成在固體電解質體的外表面和內表面。一對電極各自與用于向外部傳送檢測元件的輸出的一對引線電連接。在檢測元件的頂端側且是內側配置有加熱器，以用來加熱固體電解質體使其活性化。加熱器在其頂端部具有能通過通電進行發熱的發熱體。研究探討了用于提高氣體傳感器所包括的加熱器的生產率和耐久性的各種技術。例如，專利文獻1所述的氧傳感器用陶瓷加熱器能夠通過限定引線被釬焊的釬焊部的尺寸和形成位置，而以適當的強度釬焊引線，從而提高釬焊后的釬焊部的耐久性。專利文獻1：日本特許第3072068號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題專利文獻1所述的氧傳感器用陶瓷加熱器沒有考慮到對耗電量和升溫速度的改善。本專利技術的目的在于提供一種耗電量和升溫速度得到改善的加熱器和氣體傳感器。用于解決問題的方案本專利技術的第一技術方案的加熱器為棒狀的加熱器，其包括：陶瓷基體，該陶瓷基體具有沿軸線方向延伸的第一中空部；發熱體，該發熱體埋設于所述陶瓷基體；以及引線部，該引線部埋設于所述陶瓷基體，與所述發熱體連接，其中，對于與所述軸線方向正交的剖面中的含有所述發熱體的全部剖面，所述第一中空部的直徑的最大值r與所述陶瓷基體的直徑的最大值R滿足0.36≤r/R≤0.54的關系。第一技術方案的加熱器滿足0.36≤r/R≤0.54的關系，因此，與r/R小于0.36的加熱器相比，能夠降低耗電量，與r/R大于0.54的加熱器相比，能夠維持制造時的燒成前的陶瓷基體的強度。而且，與r/R小于0.36的加熱器相比，第一技術方案的加熱器能夠加快升溫速度。在第一技術方案的加熱器中，也可以是，所述加熱器的除所述第一中空部之外的部分的與所述軸線方向垂直的剖面的面積S滿足4.40mm2≤S≤5.31mm2。該情況的加熱器與S小于4.40mm2的加熱器相比能夠提高制造時的燒成前的陶瓷基體的強度，且與S大于5.31mm2的加熱器相比能夠降低耗電量。而且，該情況的加熱器與S大于5.31mm2的加熱器相比能夠加快升溫速度。在第一技術方案的加熱器中，優選的是，所述發熱體具有沿所述軸線方向延伸的多個延伸部，該多個延伸部中的彼此相鄰的延伸部之間借助連結部連接起來，所述彼此相鄰的延伸部之間的最短距離為0.56mm以上。在該情況下，能夠抑制加熱器因熱沖擊而產生裂紋。本專利技術的第二技術方案的氣體傳感器包括：檢測元件，該檢測元件具有固體電解質體和一對電極，該一對電極中的一個電極形成在所述固體電解質體的內表面，該一對電極中的另一個電極形成在所述固體電解質的外表面，該固體電解質體為頂端封閉且具有第二中空部的有底圓筒狀；以及加熱器，其為第一技術方案的加熱器，配置在所述檢測元件的所述第二中空部內，能夠加熱所述檢測元件。第二技術方案的氣體傳感器包括第一技術方案的加熱器，因此，與以往的加熱器相比，能夠降低耗電量，并且能夠維持制造時的燒成前的陶瓷基體的強度。附圖說明圖1是氧傳感器1的縱剖視圖。圖2是加熱器100的立體圖。圖3是制造加熱器100前的發熱電阻器141的俯視圖。圖4是示意性地表示圖2中的A-A線上的箭頭指向剖面的圖。圖5是表示評價試驗1中的r/R與耗電量(W)之間的關系的曲線圖。圖6是表示評價試驗1中的剖面積S(mm2)與耗電量(W)之間的關系的曲線圖。圖7是表示在評價試驗2中在r/R和剖面積S(mm2)分別不同的條件下、加熱器100的表面溫度(℃)與從加熱器100開始加熱算起的經過時間(s)之間的關系的曲線圖。圖8是示意性地表示評價試驗3的實驗條件的說明圖。圖9是表示評價試驗3中的r/R與抗折強度(N)之間的關系的曲線圖。圖10是表示評價試驗3中的剖面積S(mm2)與抗折強度(N)之間的關系的曲線圖。圖11是表示評價試驗4中的應力(MPa)與最短距離c1之間的關系的曲線圖。附圖標記說明1、氧傳感器；6、檢測元件；60、102、中空部；100、加熱器；101、絕緣管；105、陶瓷基體；141、發熱電阻器；142、發熱體；143、引線部。具體實施方式以下，參照附圖說明將本專利技術具體化后的加熱器和氧傳感器的一實施方式。參照圖1說明作為一例的氧傳感器1的整體結構。參照的附圖用于說明本專利技術所能采用的技術特征的圖，所記載的氧傳感器1的結構等并不限定于此，只是說明例。將圖1中的左側、右側、上側和下側分別定義為氧傳感器1的左側、右側、上側(后端側)、下側(頂端側)并在以下進行說明。在圖1和圖2中，氧傳感器1的軸線由軸線L圖示。軸線L方向是指氧傳感器1的長度方向，在圖1中相當于上下方向。將與軸線L垂直交叉的方向中的、以軸線L為起點的方向稱作徑向。將以軸線L為中心在軸線L周圍環繞軸線L的方向稱作周向。圖1所示的氧傳感器1被安裝在自汽車等的內燃機排出的廢氣的排氣管(圖示省略)上進行使用，是用于檢測在排氣管內流通的廢氣中是否存在氧的傳感器。在安裝氧傳感器1時，將位于氧傳感器1頂端側(下側)的檢測元件6的頂端側插入排氣管內。如圖1所示，在氧傳感器1中，檢測元件6、主體金屬殼體5、保護罩4、外筒3、外側端子75、內側端子70、分隔件8、索環(日文：グロメット)9和加熱器100為結構的主體。氧傳感器1具有利用主體金屬殼體5包圍并保持檢測元件6的構造。自氧傳感器1引出用于將檢測元件6的輸出信號傳輸出來的兩根引線18。用于向插入到檢測元件6內的加熱器100通電的兩根引線19(在圖1中示出了其中的一根。)也自氧傳感器1引出。各引線18、引線19與圖示省略的設在離開氧傳感器1的位置處的外部電路(例如汽車的電子控制裝置(ECU))電連接。檢測元件6是用于輸出與氧分壓相對應的檢測值的公知的氧傳感器元件。檢測元件6具有沿軸線L方向延伸的中空部60，是頂端部78封閉的有底筒狀。檢測元件6主要包括固體電解質體61、基準電極部62和檢測電極部63。固體電解質體61以氧化鋯為主要成分，具有氧離子傳導性。在固體電解質體61的軸線L方向上的大致中間位置設有向徑向突出的凸緣狀的凸緣部65。從擴徑部67的后端部到檢測元件6的頂端部78為止的部分是檢測部64，該擴徑部67是凸緣部65的一部分，是從頂端側到后端側外徑逐漸擴大的部位。在氧傳感器1安裝于排氣管(圖示省略)的情況下，檢測部64暴露在排氣管內。基準電極部62設在固體電解質體61的內周面(內側表面)。基準電極部62包括引線部68和基準電極69。引線部68由鉑或鉑合金形成，呈多孔質狀形成在固體電解質體61的后端部66的內周面。基準電極69由鉑或鉑合金形成，以覆蓋固體電解質體61的比引線部68靠頂端側的大致整個內周面的方式形成為多孔質狀。基準電極部62借助后述的內側端子70與一對引線18中的一根(在圖1中為右側)引線18電連接。檢測電極部63設在固體電解質體61的外周面(外側表面)。檢測電極部63由鉑或鉑合金形成，呈多孔質狀形成在固體電解質體61外周面的局部。檢測電極部63被由耐熱性陶瓷形成的多孔質狀的電極本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加熱器，該加熱器為棒狀的加熱器，其包括：陶瓷基體，該陶瓷基體具有沿軸線方向延伸的第一中空部；發熱體，該發熱體埋設于所述陶瓷基體；以及引線部，該引線部埋設于所述陶瓷基體，與所述發熱體連接，該加熱器的特征在于，對于與所述軸線方向正交的剖面中的含有所述發熱體的全部剖面，所述第一中空部的直徑的最大值r與所述陶瓷基體的直徑的最大值R滿足0.36≤r/R≤0.54的關系。

【技術特征摘要】
2013.11.06 JP 2013-229990;2014.08.11 JP 2014-163821.一種加熱器，該加熱器為棒狀的加熱器，其包括：陶瓷基體，該陶瓷基體具有沿軸線方向延伸的第一中空部；發熱體，該發熱體埋設于所述陶瓷基體；以及引線部，該引線部埋設于所述陶瓷基體，與所述發熱體連接，該加熱器的特征在于，對于與所述軸線方向正交的剖面中的含有所述發熱體的全部剖面，所述第一中空部的直徑的最大值r與所述陶瓷基體的直徑的最大值R滿足0.36≤r/R≤0.54的關系，所述加熱器的除所述第一中空部之外的部分的與所述軸線方向垂直的剖面的面積S滿足4.40mm2≤S≤5.31mm2。2.根據權利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述發熱體具有沿所述軸線方向延伸的多個延伸部，該多個延伸部中的彼此相鄰的延伸部之間借助連結部連接起來，所述彼此相鄰的延伸部之間的最短距離為0.56mm以上。3.一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：角裕次郎，松村綠，川口義則，
申請(專利權)人：日本特殊陶業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP