具有抵抗因冷凝引起的信号损失的结构的气体传感器的制造方法
【专利摘要】本公开的实施例涉及包括顶盖组件的毛细管控制的气体传感器，其中，所述顶盖组件可操作以减少冷凝物和压力变化对所述气体传感器的有效性的影响。所述顶盖组件包括毛细管控制的气体流路径、集流控制组件和由槽部围绕的凸起部。
【专利说明】具有抵抗因冷凝弓I起的信号损失的结构的气体传感器
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请序列第61/938,937号(在2014年2月12日提交的标题为“GAS SENSORS WITH STRUCTURE TO RESIST SIGNAL LOSSES DUE TO CONDENSAT1N”)的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0002]关于联邦资助的研究或者开发的声明不适用。
[0003]对缩微胶片附录的参考不适用。
【背景技术】
[0004]对于用于测量环境电平周围的浓度的电化学氧气传感器而言，可能有必要极大地限制氧气进入传感器中以便确保电池内的动力学效应不支配行为。这通常需要使用严格限制的、相对长的、直径狭窄的气体毛细管，其可易于被冷凝物堵塞。当发生这种情况时，可对来自传感器的输出信号进行让步，使其完全降低到零或者使其大大减弱。
[0005]众所周知，毛细管控制的氧气传感器有许多其它缺点。例如，如果传感器遭受外部压力的快速变化时，可能发生压力瞬态效应。为了解决这个重要问题，在设计中通常包括在稳定状态条件下不受扩散限制(毛细管保持扩散限制因素)而对受迫集流呈现高抵抗性的特征。该部件通常被称为集流膜。此外，由于催化剂的污染，在“脏”环境诸如烟气排放中使用时可能会降低传感器的性能。冷凝问题对在这种排放应用中使用的氧气电池而言是一个特定问题。
【发明内容】
[0006]本公开的各方面可包括一种与毛细管控制的气体传感器使用的顶盖组件的实施例，所述顶盖组件包括:顶盖，该顶盖可操作以安装到在传感器中的凹口中；位于顶盖内的毛细管;包括集流膜的集流控制组件;位于集流膜的顶部上的集流控制盘；以及附接集流膜和集流控制盘的粘合剂层，其中，集流控制组件可控制进入顶盖中的毛细管中的气体流;凸起部，该凸起部可操作以附接至集流控制组件，其中，该凸起部包括在毛细管的顶部处的第一毛细管井；以及围绕凸起部的槽部，其中，该槽部可操作以收集形成于集流控制组件上或者周围的冷凝物。
[0007]在一些实施例中，可采用粘合剂环将集流控制组件附接至凸起部。在一些实施例中，粘合剂环可包括允许气体流进入第一毛细管井和毛细管的开口，并且粘合剂环的开口可围绕第一毛细管井。在一些实施例中，顶盖在毛细管的基部处可包括第二毛细管井，其中，第二毛细管井引导气体流进入气体扩散器和感测电极中。在一些实施例中，可采用粘合剂环将气体扩散器附接至顶盖，并且可将感测电极热密封到顶盖上。在一些实施例中，集流膜可包括疏水材料，以防止冷凝物阻挡气体流进入集流膜。在一些实施例中，顶盖可通过超声波焊接固定至传感器。在一些实施例中，顶盖组件可包括圆形形状，并且集流控制组件可包括圆形形状。在一些实施例中，集流控制盘包括与集流膜大致相同的直径。在一些实施例中，气体经由集流膜的垂直边缘流经集流膜。
[0008]本公开的额外方面可包括一种与毛细管控制的气体传感器使用的顶盖组件的实施例，所述顶盖组件包括:顶盖，该顶盖可操作以安装到在传感器中的凹口中；位于顶盖内的毛细管;包括集流膜的集流控制组件，该集流膜包括疏水材料;位于集流膜的顶部的集流控制盘；以及附接集流膜和集流控制盘的粘合剂层，其中，集流控制组件可控制进入顶盖中的毛细管中的气体流；凸起部，该凸起部可操作以附接至集流控制组件，其中，凸起部可包括在毛细管的顶部处的第一毛细管井；围绕所述凸起部的槽部，其中，槽部可以可操作以收集形成于集流控制组件上或者周围的冷凝物;粘合剂环，该粘合剂环将集流控制组件附接至凸起部，其中，粘合剂环可包括允许气体流进入第一毛细管井和毛细管的开口，其中，粘合剂环的开口可围绕第一毛细管井，其中，顶盖在毛细管的基部处可包括第二毛细管井，以及其中，第二毛细管井可引导气体流进入气体扩散器和感测电极中。
[0009]在一些实施例中，集流控制盘包括与集流膜大致相同的直径，以及其中，气体经由集流膜的垂直边缘流经集流膜。在一些实施例中，气体朝着粘合剂环中的开口侧向地流经集流膜，其中气体从集流膜流进第一毛细管井中，其中第一毛细管井引导气体流进入毛细管中，其中，气体流经毛细管流到第二毛细管井，其中第二毛细管井将气体流扩散到气体扩散器中，其中可通过气体扩散器进一步扩散气体流，其中气体扩散器可允许气体接触感测电极，以及其中可通过气体扩散器扩散气体以覆盖感测电极的较大表面积。在一些实施例中，集流膜可包括低密度的气体可渗透材料，诸如聚四氟乙烯(PTFE)。在一些实施例中，可采用粘合剂环将气体扩散器附接至顶盖，以及其中将感测电极热密封到顶盖上。
[0010]本公开的其它方面可包括一种用于形成包括顶盖部件的气体传感器的方法的实施例，所述方法包括:组装填充有电解质的气体传感器;形成包括通过中心的毛细管的顶盖、在顶盖的顶部上的槽部、和在槽部的中部的凸起部；将粘合剂环放置在顶盖的凸起部上，其中粘合剂环包括围绕毛细管的开口；将集流膜附接至粘合剂环；以及采用在集流控制盘与集流膜之间的粘合剂层将集流控制盘附接至集流膜。
[0011]在一些实施例中，所述方法还包括在顶盖和集流控制盘上附接防尘膜。在一些实施中，所述方法还包括在毛细管的基部处将气体扩散器附接至顶盖的底部；以及将感测元件附接至在气体扩散器下方的顶盖。在一些实施例中，所述方法还包括相对于集流膜的直径确定集流控制盘的直径以控制流经集流膜的气体流。在一些实施例中，集流控制盘可包括与集流膜大致相同的直径，并且因此可只允许气体流经集流膜的垂直边缘。
[0012]这些和其它特征将通过结合附图和权利要求书所做的以下详细描述得到更清楚地理解。【附图说明】
[0013]为了更全面地理解本公开，现在将结合附图和【具体实施方式】来参照下面的简要说明，其中，相同参考标记表示相同部件。
[0014]图1图示包括顶盖组件的气体传感器的示例性实施例；图2图示包括顶盖组件的气体传感器的示例性实施例的横截面视图；图3图示包括顶盖组件的气体传感器的示例性实施例的另一横截面视图； 图4图示顶盖组件的示例性实施例的分解图；
图5图示气体传感器的示例性实施例的正交横截面视图；
图6为图示测试冷凝对包括顶盖组件的气体传感器的影响的结果的图表；
图7为图示测试冷凝对不包括顶盖组件的气体传感器的影响的结果的图表；
图8为图示压力变化对气体传感器的影响的图表。
【具体实施方式】
[0015]从一开始应理解，虽然下面对一个或者多个实施例的示例性实施方式进行了说明，但是可使用任何数量的技术(不管是当前公知的技术还是尚不存在的技术)来实施所公开的系统和方法。本公开决不限于下面描述的示例性实施方式、附图和技术，而是可在随附权利要求书的范围及其等同物的全部范围内进行修改。
[0016]术语的以下简单定义应适用于整个申请。
[0017]术语“包括”意指包括但不限于，并且应以本专利上下文通常使用的方式来解释。
[0018]短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等通常意指，在该短语后面的特定特征、结构或者特性可被包括在本发明的至少一个实施例中，并且可被包括在本发明的一个以上的实施例中(重要地，这些短语不一定指代相同实施例)。
[0019]如果本说明书将某物描述为“示例性的”或者“示例”，则应理解其指代非排他性示例。
[0020]术语“大约”或“大致”等在和数字使用时可意指特定数字，或者替代性地靠近该特定数字的范围，如本领域技术人员理解的。
[0021 ]如果本说明书陈述部件或者特征件“可以”、“能够”、“可能”、“应该”、“将要”、“优选地”、“可能地”、“通常”、“可选地”、“例如”、“常常”或者“也许”(或者其它这类语言)被包括或者具有特性，那么该特定部件或者特征件不需要被包括或者具有该特性。这些部件或者特征件可可选地被包括在一些实施例中，或者可被排除。
[0022]本公开的实施例涉及毛细管控制的气体传感器，其包括顶盖组件，其中，该顶盖组件可操作以减少冷凝和压力变化对气体传感器的有效性的影响。顶盖组件包括毛细管控制的气体流路径、集流控制组件和由槽部围绕的凸起部。尽管毛细管控制的气体传感器有公知缺点，但其由于电池输出与气体浓度直接相关而经常优选用于许多应用。因此，最小化冷凝物对窄毛细管扩散屏障的性能的影响仍然是重大挑战。
[0023]偶尔，将气体传感器暴露于温度变化和高湿度的组合可能使冷凝物形成的条件下。电化学气体传感器在传统上使用扩散限制来控制目标种类到电池中的进入。潜在的传感器失效模式是冷凝阻挡该进入路线。
[0024]本文中公开的实施例利用容忍这些冷凝条件的设计来解决该问题，使得传感器能够响应于至传感器的气体流继续发出信号输出。这在通常将氧气传感器使用在烟气分析器并且不可避免出现热量和冷凝物的排放市场中尤其重要。
[0025]实施例涉及通过消除对扩散控制毛细管入口的直接气体进入来防止阻塞窄毛细管。相反，毛细管入口可用非扩散控制元件来覆盖。该元件可呈现明显比毛细管开口更大的表面积以便气体进入，这可提供直接的几何学益处。此外，非扩散控制元件的形状可设计为减少冷凝引起阻塞的风险。
[0026]现在参照图1，示出了安装在气体传感器120上的顶盖组件100的实施例。气体传感器120可以是毛细管控制的气体传感器。顶盖组件100可包括顶盖102,顶盖102可包括塑料材料并且可安装到传感器120主体中的凹口中。在一些实施例中，顶盖102可通过超声波焊接固定至传感器120。在一些实施例中，顶盖组件100可包括圆形形状。在一些实施例中，顶盖组件100可包括集流控制组件101，其中，集流控制组件101可包括集流膜106、集流控制盘 104和附接集流膜106和集流控制盘104的粘合剂层107,并且其中，集流控制组件101可包括圆形形状。集流膜106可包括非扩散控制的超大尺寸多孔盘。集流控制组件101可控制气体流进入顶盖102中的毛细管(未示出)中。在一些实施例中，气体可经由集流膜106的垂直边缘105流经集流膜106。
[0027]在一些实施例中，顶盖组件100可包括用于防止由冷凝引起的气体流阻塞问题的一个或者多个装置。例如，顶盖102可包括围绕凸起部(raised boss)124的槽部(moat)122， 其中，集流控制组件101可附接至凸起部124。在一些实施例中，可利用粘合剂环将集流控制组件101附接至凸起部124。粘合剂环也可称为防冷凝(CP)元件。该CP元件可保持不受到在气体传感器120的预期应用中可能遭遇的任何环境气体或者挥发性有机蒸气的化学影响。 凸起部124可包括大致在凸起部124的中心至毛细管(未示出)的开口，其中，凸起部124可与毛细管孔同中心。槽部122可以可操作以收集可形成在集流控制组件101和/或者凸起部124 上或者周围的任何冷凝物。换句话说，当冷凝物形成在集流控制组件101上或者周围时，至少一些冷凝物可向下流入槽部122中，以防止冷凝物阻挡气体流进入集流膜106中。在一些实施例中，集流膜106可包括疏水材料，以进一步防止冷凝物阻挡气体流进入集流膜。此外， 气体流可在垂直边缘105处进入集流膜106，其中，气体可在集流膜106的周边周围的任意点处流经垂直边缘105。因此，即使集流膜106的垂直边缘的一部分受到冷凝物的影响，但气体传感器可因为气体可流经集流膜106的未受影响周边的剩余部分而不受影响。
[0028]现在参照图2,示出了顶盖组件100的横截面视图。顶盖102可包括大致位于顶盖 102的中心的毛细管132。如上所述，凸起部124在毛细管132的顶部(或者入口)处可包括至毛细管132或第一毛细管井134的开口。将集流控制组件101附接至凸起部124的粘合剂环 108可包括开口 109,开口 109允许气体流进入第一毛细管井134和毛细管132。粘合剂环108 的开口 109可围绕第一毛细管井134。
[0029]在一些实施例中，顶盖102还可包括在毛细管132的基部(或者出口)处的第二毛细管井136。第二毛细管井136可引导气体流进入气体扩散器110和感测电极112中。在一些实施例中，可利用粘合剂环111将气体扩散器110附接至顶盖102。在一些实施例中，感测电极 112可热密封到顶盖102上。
[0030]在一些实施例中，顶盖102的直径可大约是20毫米(mm)。在其他实施例中，顶盖102 的直径可大约是18.5 mm。在一些实施例中，毛细管132的直径可大约是30至60微米(mi)。在一些实施例中，集流膜106的直径可大约是6.0 _。在一些实施例中，集流控制盘104的直径可大约是6.0 mm。
[0031]现在参照图3,图示了通过顶盖组件100的气体流，其中，用箭头130图示气体流路径。气体可在垂直边缘105处流到集流膜106中，并且然后朝着中心和粘合剂环108中的开口 109侧向地进行通过集流膜106。气体可从集流膜106流到第一毛细管井134中。第一毛细管井134可引导气体流进入毛细管132,其中，气体可流经毛细管132流到第二毛细管井136。第二毛细管井136可允许气体流扩散，其中，第二毛细管井136可包括明显比毛细管132更大的直径。第二毛细管井136可还引导气体流进入气体扩散器110中，其中，可通过气体扩散器110进一步扩散气体流。气体扩散器110可允许气体接触感测电极112，其中，气体可由气体扩散器110扩散以覆盖感测电极112的更大表面积。
[0032]集流控制组件101可以可操作以控制进入毛细管132中的气体的流速。集流膜106的材料性能可影响通过集流膜106的气体流速。在一些实施例中，集流膜106可包括低密度的气体可渗透材料，诸如PTFE。此外，集流控制盘104的大小可影响通过集流膜106的气体流速。集流控制盘104可包括气体不可渗透材料，诸如塑料材料。集流控制盘104的大小可确定集流膜104的可用于接触环境空气的表面积，并且因而确定可能够流经集流膜106的气体的量。在图3所示的实施例中，集流控制盘104可具有与集流膜106大致相同的直径，并且因而可只允许集流膜的垂直边缘105接触环境空气。因此，气体流可仅在垂直边缘105处进入集流膜106。在其它实施例中，集流控制盘104的尺寸可较小，以实现通过集流膜106的较大气体流速。集流控制盘104的尺寸可基于气体传感器120(未示出)的应用和使用环境而变化。此外，集流控制盘104的尺寸可调整以限制集气体流，同时还向集流膜提供足够表面积以防止冷凝的影响。
[0033]可替代地，通过将高孔隙度防冷凝(CP)部件的表面部分涂覆上具有减少气体传输特性的层，可实现该部件的掩蔽或者调整。具体地，比水分更大程度地促进氧运输的层有利。这些示例为聚对二甲苯、大体氟化的聚合物(聚氟硅氧烷，PVDF)或者疏油处理物。在这种情况下，CP部件接受合适涂层衬底的能力至关重要。替代地，可对可能在其他方面不合适的高孔隙度CP部件在其全部或者部分表面上进行密化或者压缩以提供性能上的所需让步。替代地，在正常操作下通过选择具有较低孔隙度和高抗集流性能的材料可满足提供增加的表面积和控制集流的双重要求而不引入显著的扩散控制。
[0034]作为在氧气传感器中防止冷凝的替代实施例，可采用固体PTFE膜替代先前描述的多孔材料来作为CP元件。固体PTFE具有通过固体溶解和渗透(而不是气相扩散)的过程允许氧气通过的性质，但可使用将再次阻止外部水滴阻塞毛细管的固体PTFE。此外，设计意图在于毛细管(而不是CP元件)是气体限制的进入(S卩，控制传感器电流)。
[0035]由于为其它气体提供特定固体溶解过程的材料很少(如果有的话)，所以固体膜方法的使用尤其适用于氧气传感器。然而，例如，由于氧气传感器倾向于具有最小毛细管通路(由于高环境浓度)并且因此比用于有毒气体的传感器遭受更大程度的冷凝问题，所以这值得特别提及。多孔PTFE方法可用于更多种的气体种类。
[0036]固体膜屏障必须是氧气可渗透的。此外，重要的是，膜材料不会轻易允许水蒸气或者挥发性有机种类通过。多种类型的材料满足这个要求。在最简单的实施方式中，薄固体PTFE膜是合适的屏障。这容易允许氧气通过，而不允许水分通过。
[0037]在一些实施例中，可使用毛细管和固体膜的组合来作为屏障。然而，固体膜材料的氧渗透性选择成使得通过毛细管控制电池电流，并且因此将固体膜用作屏障以在电池遭遇压力变化时主要防止氧气的集流、防止污染物进入电极并且防止外部冷凝物阻塞毛细管。
[0038]现在参照图4，示出了图1-3所述的顶盖组件100的分解图。在图4所示的实施例中，顶盖组件可以可选地包括防尘膜114，防尘膜114在集流控制组件101上方安装到顶盖102上，其中防尘膜114可保护顶盖组件110的元件免受可能会损坏顶盖组件100和/或者中断通过顶盖组件100的气体流的灰尘和其它外来物。防尘膜114可包括不会影响从环境空气进入顶盖组件1 〇〇的气体流速的多孔材料。[〇〇39] 现在参照图5,示出了上述的顶盖组件100的正交横截面视图。图5图示了图1-4中所述的元件的另一个详细视图。
[0040]现在参照图6,示出了说明测试冷凝物对包括顶盖组件100(如上所述)的气体传感器的影响的结果的图表。在图6所示的实施例中，以每总体积百分比氧体积(％ v/V)为单位随着时间对三个传感器602、604和606的氧浓度测量进行测量，其中，所有的传感器均包括顶盖组件。各个传感器的氧浓度随着温度608和湿度610的变化而进行测量，其中，温度和湿度的变化促进冷凝物形成。在图6中可看出，在该图表上温度608和湿度610变化将促进冷凝物的点620处，通过三个传感器602、604和606测量出的氧浓度保持相对稳定。该结果说明包括上述顶盖组件的气体传感器将有效地抵抗冷凝物形成的不利影响。
[0041]可替代地，图7示出测试冷凝物对不包括顶盖组件的气体传感器的影响的结果。在图7所示的实施例中，在温度708和湿度710变化时随着时间对三个传感器702、704和706的测量氧浓度进行测量，其中，而温度和湿度的变化促进冷凝物形成。在该图表上温度708和湿度710变化会促进冷凝物的点720处，由这三个传感器702、704和706中的各传感器测量的氧浓度不利地受到影响，在三个传感器中都显示较低氧浓度，其中一个传感器704降低到零。换句话说，当在气体传感器上形成冷凝物时，这三个传感器的氧气读数会减弱或者完全丢失。这是由于冷凝物中断至传感器的气体流而引起的。
[0042]现在参照图8,示出了说明压力变化对气体传感器的影响的图表。图8图示气体传感器中的电力输出(其可与传感器中的气体流有关)随着时间随着压力变化的变化。对具有安装在传感器上的顶盖组件(如上所述)的若干传感器进行测试，并且也对不具有顶盖组件的相同传感器进行测试。不具有顶盖组件的传感器的测试结果如实线802所示，并且具有顶盖组件的传感器的测试结果如虚线804所示。从图表中可看出，在当压力变化(增加)时在点 802处，在大约62秒时，不具有顶盖组件的传感器的输出802从大约10毫伏特(mV)显著地增加到大约48 mV。然而，具有顶盖组件的传感器的输出流速804仅从大约10 mV稍微地增加到大约16 mV。这说明包括顶盖组件的传感器在压力变化时比不具有顶盖组件的传感器更稳定。
[0043]本公开的实施例可涉及形成或者制造顶盖组件或者包括顶盖组件的气体传感器的方法。一种方法可包括:组装填充有电解质的气体传感器;形成包括通过中心的毛细管的顶盖、在顶盖的顶部上的槽部、和在槽部的中部的凸起部;将粘合剂环放置在顶盖的凸起部上，其中粘合剂环包括围绕毛细管的开口；将集流膜附接至粘合剂环；以及采用在集流控制盘与集流膜之间的粘合剂层将集流控制盘附接至集流膜。
[0044]在一些实施例中，所述方法可还包括在顶盖和集流控制盘上附接防尘膜。在某些实施中，该方法可还包括在毛细管的基部处将气体扩散器附接至顶盖的底部；以及在气体扩散器下方将感测元件附接至顶盖。在一些实施例中，该方法可还包括相对于集流膜的直径确定集流控制盘的直径以控制通过集流膜的气体流。在一些实施例中，集流控制盘可包括与集流膜大致相同的直径，并且因此可只允许气体流经集流膜的垂直边缘。[〇〇45]虽然在上面已经示出和描述了根据本文中公开的原理的各种实施例，但是在不偏离本公开的精神和教导的情况下本领域技术人员可对其做出修改。本文中描述的实施例仅是代表性的并不旨在是限制性的。许多变型、组合和修改可以在本公开的范围内或在本公开的范围内。由组合、整合和/或者删减实施例的特征而形成的替代实施例也在本公开的范围内。因此，保护范围并由上面陈述的描述所限制，而由下面的权利要求书所限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等同物。每个和每条权利要求均作为进一步的公开内容合并到本说明书中，并且权利要求是(多个)本发明的(多个)实施例。此外，上述的任意优点和特征可涉及具体实施例，但是不应将这些公开的权利要求书的应用限制于实现上述优点的任意或者全部或者具有上述优点任意或者的全部的过程和结构。
[0046]另外，提供本文中所使用的章节标题是为了符合根据37C.F.R.1.77的建议或以其它方式提供组织线索。这些标题不应限制或表征在可产生于本公开的任何权利要求中所提出的(多个)发明。具体来说并作为实例，虽然标题可能是指“技术领域”，但权利要求不应受到在此标题下选择的用于描述所谓的领域的语言限制。此外，“【背景技术】”中对技术的描述不应解释为承认某一技术对本公开的任何(多个)发明而言是现有技术。“
【发明内容】
”也并非要视为对在所公布权利要求中所提出的(多个)发明的限制性特征。此外，在本公开中以单数形式对“本发明”的任何引用都不应用于辩称在本公开中仅存在单个新颖点。可根据对产生于本公开的多项权利要求的限制来提出多个发明，并且这些权利要求相应地限定由其保护的(多个)发明及其等同物。在所有实例中，权利要求的范围应根据本公开基于权利要求自己的优点来考虑，而不应受到本文中所提出的标题的约束。
[0047]广义术语(诸如“包括”、“包含”和“具有”)的使用应理解为为狭义术语(例如“由…组成”、“大体上由…组成”和“大体上由…构成”)提供支持。关于实施例的任一元件使用术语“可选地”、“可以”、“也许“、“可能地”和类似术语意指不需要该元件，或替代性地，需要该元件，两种替代方案都在(多个)实施例的范围内。而且，对实例的引用仅出于示例性目的提供，并且并不打算具有排他性。
虽然在本公开中已提供数个实施例，但应理解所公开系统和方法可在不偏离本公开的精神或范围的情况下以许多其它特定形式体现。这些实例将视为的示例性而非限制性的，并且并不旨在限于本文中给出的细节。例如，各种元件或部件可组合或整合于另一系统中，或者某些特征可省略或不实施。
[0048]而且，在各种实施例中描述且示出为分立或单独的技术、系统、子系统和方法可在不偏离本公开的范围的情况下与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。示出或讨论为彼此直接耦合或通信的其它项可通过某一接口、设备或中间部件以电力方式、以机械方式或以其它方式间接耦合或通信。改变、替换和变更的其它实例可由所属领域的技术人员确定并且可在不偏离本文中所公开精神和范围的情况下作出。
【主权项】
1.一种用于与毛细管控制的气体传感器(120)使用的顶盖组件(100)，其包括: 顶盖(102)，所述顶盖(102)可操作以安装到在所述传感器(120)中的凹口中； 毛细管(132)，所述毛细管位于所述顶盖(102)内； 集流控制组件(101)，所述集流控制组件(101)包括: 集流膜(106); 集流控制盘(104)，所述集流控制盘(104)位于所述集流膜(106)的顶部上；以及粘合剂层(107)，所述粘合剂层(107)附接所述集流膜(106)和所述集流控制盘(104)，其中所述集流控制组件(101)控制气体流进入在所述顶盖(102)中的毛细管(132)中； 凸起部(124)，所述凸起部(124)可操作以附接至所述集流控制组件(101)，其中所述凸起部(124)包括在所述毛细管(132)的顶部处的第一毛细管井(134);以及 槽部(122)，所述槽部(122)围绕所述凸起部(124)，其中所述槽部(122)可操作以收集形成在所述集流控制组件(101)上或者周围的冷凝物。2.如权利要求1所述的组件，其中，采用粘合剂环(108)将所述集流控制组件(101)附接至所述凸起部(124)，其中所述粘合剂环(108)包括允许气体流进入所述第一毛细管井(134)和毛细管(132)的开口(109)，并且其中所述粘合剂环(108)的所述开口(109)围绕所述第一毛细管井(134)。3.如权利要求1所述的组件，其中，所述顶盖(102)在所述毛细管(132)的基部处包括第二毛细管井(136)，其中所述第二毛细管井(136)引导气体流进入气体扩散器(110)和感测电极(112)中。4.如权利要求1所述的组件，其中，所述集流膜(106)包括疏水材料，从而防止冷凝物阻挡气体流进入所述集流膜。5.如权利要求1所述的组件，其中，所述顶盖组件(100)包括圆形形状，以及其中所述集流控制组件(101)包括圆形形状。6.如权利要求1所述的组件，其中，所述集流控制盘(104)包括与所述集流膜(106)大致相同的直径，并且其中所述气体经由所述集流膜(106)的垂直边缘(105)流经所述集流膜(106)。7.—种用于与毛细管控制的气体传感器(120)使用的顶盖组件(100)，其包括: 顶盖(102)，所述顶盖(102)可操作以安装到在所述传感器(120)中的凹口中； 毛细管(132)，所述毛细管位于所述顶盖(102)内； 集流控制组件(101)，所述集流控制组件(101)包括: 集流膜(106)，所述集流膜(106)包括疏水材料； 集流控制盘(104)，所述集流控制盘(104)位于所述集流膜(106)的顶部上；以及粘合剂层(107)，所述粘合剂层(107)附接所述集流膜(106)和所述集流控制盘(104)，其中所述集流控制组件(101)控制气体流进入到在所述顶盖(102)中的毛细管(132)中；凸起部(124)，所述凸起部(124)可操作以附接至所述集流控制组件(101)，其中所述凸起部(124)包括在所述毛细管(132)的顶部处的第一毛细管井(134); 槽部(122)，所述槽部(122)围绕所述凸起部(124)，其中所述槽部(122)可操作以收集形成在所述集流控制组件(101)上或者周围的冷凝物； 粘合剂环(108)，所述粘合剂环(108)将所述集流控制组件(101)附接至所述凸起部(124)，其中所述粘合剂环(108)包括允许气体流进入所述第一毛细管井(134)和毛细管 (132)的开口(109)，其中，所述粘合剂环(108)的所述开口(109)围绕所述第一毛细管井 (134)，其中所述顶盖(102)包括在所述毛细管(132)的基部处的第二毛细管井(136)，并且 其中所述第二毛细管井(136)引导气体流进入气体扩散器(110)和感测电极(112)。8.如权利要求7所述的组件，其中，所述集流控制盘(104)包括与所述集流膜(106)大致 相同的直径，并且其中所述气体经由所述集流膜(106)的垂直边缘(105)流经所述集流膜 (106)。9.如权利要求8所述的组件，其中，所述气体朝着所述粘合剂环(108)中的所述开口 (109)侧向地流经所述集流膜(106)，其中所述气体从所述集流膜(106)流进所述第一毛细 管井(134)中，其中所述第一毛细管井(134)引导所述气体流进入所述毛细管(132)中，其中 所述气体流经所述毛细管(132)流到所述第二毛细管井(136)，其中第二毛细管井(136)将 所述气体流扩散到所述气体扩散器(110)中，其中通过所述气体扩散器(110)进一步扩散所 述气体流，其中所述气体扩散器(110)允许所述气体接触所述感测电极(112)，并且其中通 过所述气体扩散器(110)扩散所述气体以覆盖所述感测电极(112)的更大表面积。10.如权利要求7所述的组件，其中，所述集流膜(106)包括低密度的气体可渗透材料， 诸如聚四氟乙烯(PTFE)。11.如权利要求7所述的组件，其中，采用粘合剂环(111)将所述气体扩散器(110)附接 至所述顶盖(102)，并且其中将所述感测电极(112)热密封到所述顶盖(102)上。12.—种用于形成包括顶盖部件的气体传感器的方法，其包括:组装填充有电解质的气体传感器；形成包括通过中心的毛细管的顶盖、在所述顶盖的顶部上的槽部、和在所述槽部的中 部的凸起部；将粘合剂环放置在所述顶盖的所述凸起部上，其中所述粘合剂环包括围绕所述毛细管 的开口；将集流膜附接至所述粘合剂环；以及采用在集流控制盘与所述集流膜之间的粘合剂层将所述集流控制盘附接至所述集流膜。13.如权利要求12所述的方法，其还包括在所述顶盖和所述集流控制盘上附接防尘膜。14.如权利要求12所述的方法，其还包括:在所述毛细管的基部处将气体扩散器附接至所述顶盖的底部;和在所述气体扩散器下方将感测元件附接至所述顶盖。15.如权利要求12所述的方法，其还包括相对于所述集流膜的直径确定所述集流控制 盘的直径以控制流经所述集流膜的气体流。
【文档编号】G01N33/00GK105980843SQ201580008479
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月10日
【发明人】P.C.维斯特马兰, M.J.凯莉, J.查普尔斯, N.R.S.汉森
【申请人】霍尼韦尔国际公司