陶瓷加热器和使用所述陶瓷加热器的气体传感器元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷加热器和使用所述陶瓷加热器的气体传感器元件。特别地，所述陶瓷加热器具有这样的结构，其中传导层形成在由陶瓷制成的板状基部元件上。
【背景技术】
[0002]陶瓷加热器广泛用于各种应用，所述陶瓷加热器被需要以产生热量从而快速地升高目标部分的温度。例如，陶瓷加热器用于将安装在连接到内燃机的排气管道上的气体传感器。当接收电力时，陶瓷加热器产生热量并且将热量供应到气体传感器中的固体电解质体以迅速地升高固体电解质体和形成在固体电解质体上的一对电极的温度以使得固体电解质体和电极的温度迅速达到其激活温度。
[0003]例如，专利文献1，日本特许公开S62-167396号示出了一种陶瓷加热器，其具有形成在热阻陶瓷基体上的加热电阻图案以使得加热电阻图案的中央部分和两个端部具有不同的线宽度或不同的线厚度从而大致具有其均匀的温度分布。特别地，加热电阻图案具有这样的结构，其中线性形状中央部分具有的线宽度大于两个端部的线宽度。在加热电阻图案中，两个端部为低加热温度，其低于中央部分的加热温度。
[0004]顺便提到，因为基于环保的考虑当前减少机动车辆排放等的车辆排放控制逐年变得更加严格，需要在怠速停止控制期间关闭要被供应到车载电子装置(诸如气体传感器)的电力。然而，当陶瓷加热器被反复地打开和关闭时，陶瓷加热器反复地膨胀和收缩。这使得陶瓷加热器中的加热部分劣化并且可能缩短陶瓷加热器的产品寿命。
【发明内容】
[0005]因此，期望提供一种陶瓷加热器和配备有所述陶瓷加热器的气体传感器元件，所述陶瓷加热器具有长的产品寿命、能够抑制陶瓷加热器的加热部分的劣化。
[0006]示例性实施例提供一种陶瓷加热器，其具有由陶瓷制成的板基体和构造以当接收电力时产生热量的传导层。在陶瓷加热器中，传导层具有一对引线部分和加热部分。引线部分形成在板基体的第一部分上并且在垂直于纵向方向的宽度方向上彼此相邻。加热部分以蜿蜒的形状形成在板基体的第二部分上，并且加热部分的两个端部分别连接到引线部分。加热部分具有形成在板基体的在宽度方向和纵向方向上的中央部分处的线性形状部分。形成在中央部分处的线性形状部分具有第一每单位长度阻值，其低于形成在除了中心部分以外的其他部分上的线性形状部分的第二每单位长度阻值。
[0007]根据另一示例性实施例，提供有一种气体传感器元件，其配备有具有上述结构的根据示例性实施例的陶瓷加热器。特别地，气体传感器元件具有与陶瓷加热器层压的固体电解质体，所述固体电解质体具有氧离子传导性。目标气体室形成在固体电解质体的第一表面上并且参考气体室形成在固体电解质体的第二表面上。气体传感器元件还具有一对电极。电极分别形成在固体电解质体的第一表面和第二表面上。电极检测引入目标气体室中的目标气体的氧浓度。加热部分的内侧线性形状部分的中央部分沿着纵向方向形成以使得内侧线性形状部分的中央部分面向电极。
[0008]在具有前述的改进结构的陶瓷加热器中，加热部分在接收电力时产生热量。特别地，中央线性形状部分具有与加热部分中其他线性形状部分的温度相比最大的温度。为了避免这个缺点，根据示例性实施例的陶瓷加热器具有改进的结构，其中，中央线性形状部分具有的每单位长度阻值低于其他线性形状部分的每个的阻值。这个改进的结构使得当加热部分接收电力并且产生热量时能够降低中央线性形状部分的峰值温度。更具体地，中央线性形状部分形成在加热部分的在纵向方向的中央部分处和在宽度方向上的内侧。中央线性形状部分具有的每单位长度阻值低于其他线性形状部分的阻值。其他线性形状部分形成在加热部分的在纵向方向上的两侧处和加热部分的在宽度方向上的外侧。
[0009]陶瓷加热器的这个改进的结构使得当加热部分通过接收电力而产生热量时能够降低在形成在加热部分的纵向方向和宽度方向上的中央部分处的中央线性形状部分处的峰值温度。这个改进的结构使得即使通过引线部分在陶瓷加热器中反复打开和关闭电力并且在陶瓷加热器的内侧出现反复的膨胀和收缩时，也能够抑制加热部分的劣化。而且，由于这个改进的结构使得能够抑制加热部分的劣化，陶瓷加热器能够具有长的寿命。更进一步，当气体传感器元件使用具有前述改进结构的陶瓷加热器时，气体传感器元件具有长的寿命O
【附图说明】
[0010]将参考附图通过示例的方式描述本发明的优选的、非限制性实施例，其中:
[0011]图1是说明根据本发明的示例性实施例的陶瓷加热器中形成在板基体上的传导层的视图；
[0012]图2是示出配备有根据本发明的示例性实施例的陶瓷加热器的气体传感器元件的垂直于气体传感器元件的纵向方向(或侧向方向)的宽度方向上的横截面的视图；
[0013]图3是示出配备有根据本发明的示例性实施例的陶瓷加热器的气体传感器元件在气体传感器元件的纵向方向的横截面的视图；
[0014]图4是示意性示出在陶瓷加热器中加热部分的纵向方向W的中央部分处沿着纵向方向L产生的变形量的变化的图，
[0015]图5是示意性示出在陶瓷加热器的加热部分的纵向方向L的中央部分处沿着宽度方向W产生的变形量的变化的图，和
[0016]图6是示出具有由外侧线性形状部分和内侧线性形状部分构成的加热部分的常规陶瓷加热器的结构的视图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参考附图描述本发明的各个实施例。在下面的各个实施例的描述中，在多个图中，相同的附图标记字母或数字指定相同或等同的部件部分。
[0018]将给出根据本发明的示例性实施例的陶瓷加热器和配备有所述陶瓷加热器的气体传感器元件的结构的描述。
[0019]在根据示例性实施例的陶瓷加热器的结构中，线性形状部分表示在陶瓷加热器中形成的加热部分中具有宽度和线的部分。中央部分表示在加热部分中除了两个端部之外的部分。
[0020]加热部分具有如下改进的结构。一对外侧线性形状部分沿着陶瓷加热器的纵向方向L(或侧向方向)并且在板基体的外侧处形成在板基体上。一对内侧线性形状部分平行于外侧线性形状部分并且在沿宽度方向观察时在外侧线性形状部分的内侧形成在板基体上。内侧线性形状部分的第一端部(见图1中的右侧处)连接到一起。每个外侧线性形状部分的第二端部(见图1中的左侧处)连接到内侧线性形状部分的每个的第二端部(见图1中的左侧处)以形成所述加热部分。
[0021]加热部分优选具有这样的结构，其中每个内侧线性形状部分的中央部分具有在纵向方向L上每单位长度的阻值，其低于内侧线性形状部分的两个端部的每个在纵向方向L上的每单位长度的阻值和外侧线性形状部分的每个在纵向方向L上的每单位长度的阻值。
[0022]由于内侧线性形状部分在纵向方向上的中央部分具有的每单位长度的阻值低于内侧线性形状部分的其他线性形状部分和外侧线性形状部分的阻值，这个改进的结构使得能够降低内侧线性形状部分的中央部分的峰值温度。
[0023]可接受每个外侧线性形状部分的中央部分具有在纵向方向L上每单位长度的阻值，其高于外侧线性形状部分的每个的其他部分在纵向方向L上每单位长度的阻值。
[0024]在这种结构中，外侧线性形状部分的在纵向方向L上的中央部分具有高于内侧线性形状部分在纵向方向L上的中央部分的阻值，其中每个外侧线性形状部分的中央部分面向每个内侧线性形状部分的中央部分。
[0025]而且，这个结构使得能够提供如下特征。与内侧线性形状部分的其他部分和外侧线性形状部分的每单位长度的阻值相比，内侧线性形状部分的中央部分具有在纵向方向L上每单位长度的低阻值，并且外侧线性形状部分的中央部分具有在纵向方向L上每单位长度的高阻值。这个改进的结构使得能够有效地降低陶瓷加热器中加热部分的中央部分的峰值温度。
[0026]更进一步，可接受加热部分由相同的传导材料制成并且具有相同的厚度以便外侧线性形状部分和内侧线性形状部分中的每个具有不同的宽度以具有不同的阻值。
[0027]通过调整横截面面积或使用不同的材料，加热部分中包括中央部分的每个线性形状部分能够具有不同的纵向方向L上每单位长度的阻值。有两种改变每个线性形状部分的横截面面积的方法，一种方法改变包含中央部分的线性形状部分的每个的宽度，而另一种方法改变包含中央部分的这些线性形状部分的每个的厚度。特别地，改变每个部分的宽度的前一种方法使得能够更容易地改变每单位长度的阻值。
[0028]示例性实施例
[0029]现在将参考附图给出陶瓷加热器I和配备有陶瓷加热器I的气体传感器元件6的示例性实施例的描述。
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