烟尘传感器的制作方法

专利名称：烟尘传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟尘传感器。
背景技术：
通常，将在例如JP-U-64-50355中所披露的烟雾检测装置中设置的 检测部分称为烟尘传感器。这种类型的烟雾检测装置的检测部分具有 杆状中心电极，所述中心电极穿过绝缘体容纳在金属壳体内，且中心 电极的前端从绝缘体向外延伸出来，从而暴露到外部。另外，设置了 连接到金属壳体的外部电极，其关于中心电极的前端有间隙。当在中 心电极和外部电极暴露于废气的条件下施加通过中心电极和外部电极 的高电压时，产生火花放电。此时，通过使用以下原理，即在废气中 烟尘量增加越多，发生火花放电时的电压(对应于放电电压)降低越 多，从而基于放电电压来检测在废气中烟尘的存在以及这些烟尘的量。
在如上所述构造的检测部分中，如果烟尘附着到绝缘体，则烟尘 检测的准确性下降。此外，在去除如此附着的烟尘期间，火花放电不 充分，并且因此期望使用加热元件来去除烟尘。
由于这种原因，如果对于前述检测部分提供加热元件，所述加热 元件如在W.D.E.Allan、R.D.Freeman、G.R.Pucher、D.Faux禾Q M.F.Bardon
的"用于柴油机的烟雾传感器的开发"(加拿大皇家军事学院、 D.P.Gardiner、 Nexum研究公司，第220页，动力系列和流体体系会议， 2003年10月27-30日) 一文中所述，可以去除附着到中心电极和外部 电极的烟尘。
然而，如果如上述那样对于检测部分设置加热元件，则甚至在实际没有烟尘的气体环境中的放电电压也降低。在这种条件下即使通过 将中心电极和外部电极暴露到含有烟尘的废气中而导致火花放电，放 电电压也并不显著下降，并且因此不能精确反映烟尘的存在。由于这 个原因，难于根据放电电压检测出烟尘的存在和烟尘的量。
更详细考虑到这一点，由于烟尘是为碳粒子的导电粒子的集合物， 所以烟尘本身就是前述在放电电压上的下降的起因。另一方面，如上 所述给出了如下事实，即在实际没有烟尘的气体中放电电压将同样降 低，可以想到，出现了除烟尘之外的有助于导电的粒子，例如显示出 与烟尘基本相同的活性的离子。

发明内容
因此，本发明至少部分基于上述考虑，并且本发明的一个目的是 提供一种烟尘传感器，其包括具有加热元件的圆柱状绝缘体以及从绝 缘体前端突出的中心电极，并且其被设置为实现放电，而不受除烟尘 之外的有助于导电的粒子的影响。
为了获得前述目的和其它目的，按照本发明的第一方面，提供一 种烟尘传感器，包括
在轴向上延伸的中心电极(例如，其有利的是杆状构造)；和
围绕中心电极的外围设置的圆柱形绝缘体，中心电极的前端从其 上突出，该绝缘体包括加热元件；和
密封部件，其密封绝缘体与中心电极之间的间隙。
根据上述本发明的第一方面，使用密封部件密封绝缘体与中心电 极之间的间隙，并且由于这个原因，当有高电压施加到中心电极时， 高电压也通过加热元件和中心电极施加。因此，由于在加热元件和中 心电极之间发生放电，绝缘体与中心电极之间产生有助于导电的粒子， 例如离子。然而，这些粒子由密封部件密封在绝缘体内，并且不能够 移动到放电部分。
从而，上述放电部分的放电电压仅由于烟尘的存在而下降，而不 受前述有助于导电的粒子的影响。因此，根据本发明的烟尘传感器， 其能够高精度检测烟尘，而不受有助于导电的粒子的影响。
按照本发明的第二方面，在根据本发明第一方面的烟尘传感器中， 该密封部件设置在绝缘体的前端，从而覆盖该间隙。
由于这样将密封部件设置在绝缘体的前端，从而覆盖所述间隙， 所以密封绝缘体与中心电极之间的间隙。因此，根据本发明的这个方 面，能够高精度检测烟尘，而不受有助于导电的粒子的影响。
按照本发明的第三方面，在根据本发明第二方面的烟尘传感器中， 该密封部件由玻璃和陶瓷中至少一种制成。
根据本发明的上述第三方面，由于密封部件由玻璃、陶瓷或两者 共同构成，所以密封部件不但是紧密的而且是耐热的。因此，即使在 与加热元件相关的加热温度条件下，密封部件也能够很好的密封绝缘 体与中心电极之间的间隙。
按照本发明的第四方面，在根据本发明第三方面的烟尘传感器中，
沿着绝缘体的外表面，加热元件的前端与密封部件的前端隔开3mm到 12mm之间范围内的距离。
从而，由于沿着外表面在加热元件的前端与密封部件的前端之间 的间隔或距离的下限为3mm，所以能够确保加热元件不被设置为离中 心电极的前端太近。因此，能够防止加热元件与中心电极短路或产生 放电。此外，由于沿着外表面在加热元件的前端与密封部件的前端之 间的间隔或距离的上限为12mm，所以能够防止烟尘沉积在绝缘体和密 封部件上。
按照本发明的第五方面，在根据本发明第三或第四方面的烟尘传 感器中，该烟尘传感器还包括围绕绝缘体的外围设置的中空的金属 壳体，其中密封部件的前端比金属壳体的前端更接近于该传感器的后 端侧定位。
因此，由于绝缘体的前端比金属壳体的前端更接近于该传感器装 置的后端侧定位，所以灰尘更难于从金属壳体的外侧达到绝缘体或密 封部件，从而能够防止灰尘沉积在绝缘体或密封部件上。
按照本发明的第六方面，在根据本发明第二方面的烟尘传感器中， 密封部件由金属构成。
根据上述本发明的第六方面，密封部件不但是紧密的或密实的， 而且是耐热的。因此，即使在与加热元件相关的加热温度条件下，密 封部件也能够很好的密封绝缘体与中心电极之间的间隙。
按照本发明的第七方面，在根据本发明第一方面的烟尘传感器中， 密封部件设置在所述间隙中的、比至少加热元件更接近于该传感器前 端侧的位置处。
因此，通过将密封部件设置在所述间隙中的、比至少加热元件更 接近于该传感器前端侧的位置处，能够适当密封绝缘体与中心电极之 间的间隙。根据本发明的这个方面，能够高精度检测烟尘，而不受有 助于导电的粒子的影响。
按照本发明的第八方面，在根据本发明第七方面的烟尘传感器中， 密封部件由玻璃、陶瓷和金属中至少一种制成。
根据上述本发明的第八方面，密封部件不但是紧密的而且是耐热
的。因此，即使在与加热元件相关的加热温度条件下，密封部件也能 够很好的密封绝缘体与中心电极之间的间隙。
按照本发明的第九方面，在根据本发明第六到第八中任一方面的 烟尘传感器中，沿着绝缘体的外表面，加热元件的前端与绝缘体的前
端之间的距离或间隔在3mm到12mm之间的范围内，即，不小于3mm 且不大于12mm。
由于将加热元件的前端与密封部件的前端之间沿着外表面的距离 下限设定为3mm，故加热元件不被设置为离密封部件或中心电极的前 端太近。因此，能够防止加热元件与密封部件或中心电极短路或产生 放电。此外，由于将加热元件的前端与密封部件的前端之间沿着外表 面的距离上限设定为12mm时，故能够防止烟尘沉积在绝缘体上。
按照本发明的第十方面，在根据本发明第六到第九中任一方面的 烟尘传感器中，该烟尘传感器还包括围绕绝缘体的外围设置的中空 的金属壳体，其中密封部件的前端比金属壳体的前端更接近于该传感 器的后端侧定位。
由于绝缘体的前端比金属壳体的前端更接近于该传感器装置的后 端侧定位，所以灰尘不可能从金属壳体的外侧达到绝缘体或密封部件， 从而能够防止灰尘沉积在绝缘体或密封部件上。
按照本发明的第十一方面，在根据本发明第六到第十中任一方面 的烟尘传感器中，中心电极是正极侧电极或正极电极。
根据上述本发明的第十一方面，由于中心电极是正极侧电极，所 以虽然在绝缘体与中心电极之间的间隙中有可能产生有助于导电的粒 子，例如离子，但是通过使用本发明的烟尘传感器，在放电电压上的 任何下降仅是由烟尘导致的，而不受导电粒子的影响。因此，根据本
发明的烟尘传感器，能够高精度检测烟尘，而不受导电粒子的影响。
按照本发明的第十二方面，在根据本发明第六到第十一中任一方
面的烟尘传感器中，绝缘体在加热元件所设置的位置处具有在0.7mm 到3mm之间范围内的厚度。
由于绝缘体这样在加热元件设置的位置处具有不小于0.7mm的厚 度，所以能够防止在绝缘体的"厚度方向"或横向方向内发生电压放 电，否则由于绝缘体太薄，因此将会发生电压放电。由于绝缘体在加 热元件所设置的位置处具有不超过3mm的厚度，所以能够防止热容的 增加，否则由于绝缘体太厚，所以将会发生热容增加。
本发明另外的特征和益处在下述优选实施例的详细说明中阐明， 或是显而易见的。


图1的不完整的侧视图示出了根据本发明的火花塞型烟尘传感器
的第一实施例；
图2是在图1中沿着线2-2的横截面图3是第一实施例的加热器的放大的不完整的平面图4的不完整的侧视图示出了根据本发明的火花塞型烟尘传感器
的第二实施例；
图5是在图4中沿着线6-6的横截面图6的不完整的平面图示出了根据本发明第三实施例的烟尘传感 器的选择部分；
图7的不完整的侧视图示出了本发明的第四实施例；和 图8的不完整的侧视图示出了本发明的第五实施例。
具体实施例方式
以下参照附图给出了本发明的多个实施例的说明。
第一实施例
图1示出了根据本发明第一实施例的火花塞型烟尘传感器。该烟
尘传感器主要由金属壳体110、绝缘体200和中心电极320组成。
金属壳体IIO优选由低碳钢构成，并且具有基座端部111、前端部 112和连接基座端部111和前端部112的凸缘部114。
前端部112具有比基座端部111小的内径。另外，凸缘部114在 其内周表面上具有倾斜部分113，该倾斜部分113从基座端部111向内 倾斜到前端部112，即，倾斜部分113具有在基座端部111处开始的向 内逐渐减小的形状。
外部电极120固定到金属壳体110的前端115。外部电极120具有 连接部分121和电极部分122。连接部分121连接到金属壳体110并平 行于前端部112的纵轴线延伸。
电极部分122在金属壳体110的径向上从连接部分121延伸出来， 并且定位为与将在后面描述的中心电极120相对。应当注意的是，在 该第一实施例中，外部电极120用作负极。另外，在制造外部电极120 的过程中，使用通常用于火花塞的金属材料，例如镍合金、铱、铂、 钩、或SUS钢。
绝缘体200由陶瓷制成，并且具有基座端部210、中间部220和前 端部230。
中间部220制成为具有比基座端部210和前端部230大的外径。 由于这个原因，中间部220的外周表面在其两个轴向端部处都形成或 构成了倾斜的或逐渐减小的部分221和222，所述部分221和222分别 向内朝向(i )基座端部210的外周表面和(ii )前端部230的大直
径部分231 (将在后面对其说明)的外周表面倾斜。
如图1所示，前端部230由相互同心形成的大直径部分231和小 直径部分232构成。应当注意的是，在这个实施例中，以这种方式构 成小直径部分232，即使其从其与大直径部分231邻接的端部朝向其 前端轻微倾斜或逐渐减小。
在如上所述构造的绝缘体200中，其前端部230插入在金属壳体 110的前端部112,并且大直径部分231装配到金属壳体10的前端部 112。另外，绝缘体200的中间部220装配到金属壳体IIO的基座端部 111和凸缘部114，并且倾斜部分222通过衬垫(packing) 116而保持 在前端部112的倾斜部分113上。结果，绝缘体200被同轴支撑在金 属壳体110中。应当注意的是，金属壳体110的基座端部111的开口 部分117优选通过填隙(caulking)而与绝缘体200的中间部220的倾 斜部分221接合。
中心电极320在其基座端部311处连接到一个高压电路(未示出)， 并且形成导电部件310，使其覆盖基座端部311的周围部分。
如能够从图1和2中看到的，中心电极320从绝缘体200的前端 部230朝向外部电极120的电极部分122延伸。另夕卜，在中心电极320 的外周表面与圆柱状部件200的内周表面之间形成有间隙233。
中心电极320具有从绝缘体200的前端部突出的前端部321，并且 该前端部321设置为与外部电极120的电极部分122相对，并且与电 极部分122间隔开放电间隙322，在这个实施例中，该放电间隙是 0.5mm。
应当注意的是，中心电极320的前端部321的顶端是锥形的，并 且在这个实施例中，所形成的顶角是60度。另外，在这个实施例中，
中心电极320的前端部321的外径(除了在顶端处的锥形部分)是2mm。 中心电极320用作正极。
在根据这个第一实施例的烟尘传感器中，当从高压电路施加通过 外部电极120和中心电极320高压时，外部电极120和中心电极320 在彼此相对的电极部分122与前端321之间放电。此时，将施加通过 电极部分122和前端321的电压检测为放电时刻的电压(此后也称为 放电电压)。应当注意的是，如上所述，当有烟尘出现在电极部分122 与前端321之间时，该放电电压下降。
在这个第一实施例中，将所述高压设定为例如10kV的电压，在上 述放电间隙322的前提下，所述高压用于允许通过介电击穿在电极部 分122与前端321之间的空气，使电极部分122与前端321之间发生 放电。
如图l所示，该第一实施例的烟尘传感器的绝缘体200具有加热 器400，该加热器400沿着绝缘体200的小直径部分232的外表面235 的整个周围延伸。
加热器400通过加热绝缘体200而实现了电极部分122与前端321 的热清洁，并且由于沉积在电极部分122与前端321上的烟尘，所以 加热器400起到了防止潜在的短路的作用。
如图3所示，加热器400包括两个氧化铝薄板410和420以及加 热元件430。加热元件430包括条带型外侧加热电阻部分431、条带型 内侧加热电阻部分432、以及正极和负极"两侧"电极片433和434。 通过利用例如图3所示的一种图案，将铂浆剂压印-焙烧在氧化铝薄板 410上，分别形成加热电阻部分431和432以及电极片433和434。
另外，将正极侧电极片433连接到(i )外侧加热电阻部分431
和(ii)内侧加热电阻部分432的相应一侧的端部，并且该正极侧电 极片用作连接加热器400的端子的正极。类似的，将负极侧电极片434 连接到(i )外侧加热电阻部分431和(ii)内侧加热电阻部分432 的相应另 一侧的端部，并且该负极侧电极片用作连接加热器400的端 子的负极。
将氧化铝薄板420压粘到氧化铝薄板410的内表面，且加热元件 430放置在它们之间。该氧化铝薄板420包括通孔421和422。通孔421 定位成与正极侧电极片433的中心部分一致，即与其对准，而通孔422 定位成与负极侧电极片43 4的中心部分 一 致。
在这样构造的加热器400中，当已沉积在绝缘体200上的烟尘达 到妨碍电极部分122与前端部321之间的正常放电的程度时，加热元 件430响应于来自加热器驱动电路(未示出)施加的(例如15V的) 加热器电压，开始加热，并且执行热清洁。应当注意的是，在通过电 极部分122和前端部321的从上述高压电路(未示出)施加高电压停 止的条件下，执行这种热清洁。
另外，如图1中所示，根据该第一实施例的烟尘传感器具有用于 加热器400的正极和负极"两侧"的导线500和600、以及用于这些正 极和负极"两侧"导线500和600的玻璃薄膜530。
正极侧导线500具有轴向导线部分510和周向导线部分520。轴向 导线部分510设置在绝缘体200上，在轴向(参见图l)上延伸，轴向 导线部分510的前端511设置在加热器400的电极片433 (参见图3)上。
另外，周向导线部分520设置在绝缘体200的基座端部210的整 个外周上。
负极侧导线600穿过(through)玻璃薄膜530设置在绝缘体200 上，并且该负极侧导线600具有轴向导线部分610和周向导线部分620。
轴向导线部分610具有设置在加热器400的电极片434上的前端 611，并且其在绝缘体200的前端部230的轴向上延伸。
周向导线部分620围绕绝缘体200的中间部220的倾斜部分222 周向延伸。应当注意的是，周向导线部分620通过下面将说明的玻璃 薄膜530而与轴向导线部分510分隔开来地设置。
玻璃薄膜530以这种方式设置在绝缘体200的外表面235的整个 周边上，即使其从加热器400的后端通过中间部220而延伸到基座 端部210，从而覆盖轴向导线部分510。
另外，根据该第一实施例的烟尘传感器具有密封部件700，如图l 和2中所示。该密封部件700由下述密封材料构成，并且具有中空的 截锥横截面形状。密封部件700紧靠着中心电极320的前端321的外 周表面和绝缘体200的前端部230的前端234。此外，密封部件700的 底表面701与中心电极320的前端321的外周表面、以及密封部件700 的内周表面702与绝缘体200的前端部230的前端234相互紧密、气 密接触。
在该第一实施例中，密封部件700如下构成首先，准备主要成 分为Si02、 B203、和ZnO的玻璃粉末，作为上述密封材料。将这种玻 璃粉末形成浆料，从而生成玻璃粉末浆料。这种玻璃粉浆料是非常紧 密或致密的，并且具有高耐热性。应当注意的是，该浆料的紧密性或 致密性是这样一种程度或特征的，即密封部件700能够防止离子从其 中通过。另外，这样的高耐热性是使密封部件700能够与加热器400 一起经受高的加热温度(例如，500。C到700。C)。
将如上所述准备的玻璃粉末浆料加到中心电极320的前端321的 外周表面和绝缘体200的前端部230的前端234上，从而呈现或形成 对应于截锥形状的横截面形状，并且，在预定的操作(燃烧)条件下 焙烧所述玻璃粉末浆料。
因此，使用上述略述的过程，绝缘体200与中心电极320之间的 间隙233由密封部件700密封。外部电极120的电极部分122和中心 电极320的前端321处产生的放电电压仅受烟尘影响，即仅由烟尘降 低所述放电电压，而不受前述有助于导电的粒子(导电粒子)影响。 由此，根据该第一实施例的烟尘传感器，能够非常精确检测烟尘，而 不受导电粒子影响。
要注意的是，测量该第一实施例的烟尘传感器的烟尘灵敏度，与 不具有本发明的密封部分的烟尘传感器的对照例子进行比较。
在前述测量中，使用德国Palas公司制造的GFG-1000型烟尘发生 器(产生3mg/r^的烟尘量)。这样设置测量电路，即通过中心电极和 外部电极施加来自于前述高压电路(未示出)的高电压，并且由示波 器测量在中心电极和外部电极之间产生的放电电压。对于每个烟尘传 感器进行100次这种测量，并且基于每个测量结果的平均值确定烟尘 灵敏度。
通过在(i )当电极部分122和前端部321之间没有烟尘时通过 电极部分122和前端部321产生的放电电压与(ii)当电极部分122 和前端部321之间存在烟尘时通过电极部分122和前端部321产生的 放电电压之间的放电电压差，限定出烟尘灵敏度。
根据上述测量，对照例子的烟尘传感器的烟尘灵敏度为0V。相反， 第一实施例的烟尘传感器的灵敏度为1， 600V。这种情况的发生是由 于在对照例子的烟尘传感器中，根据下面说明的推定，存在离子导致 的大量影响。
当通过烟尘传感器的外部电极120和中心电极320施加高电压时， 在外部电极120和中心电极320之间产生的放电电压在几十微妙的时 段内上升到前述高电压。在该电压上升期间，放电部分322的空间中 的空气被介电击穿，并且放电。这样一种放电主要经过转换到汤森放 电、到电晕放电、并进一步到火花放电。
在上述烟尘传感器中，加热器400以与外部电极120相同的方式 连接到金属壳体110。加热器400的加热元件的电阻值一般是几欧姆或 几欧姆左右。由于这种原因，推定或认为加热器400与金属壳体110 具有基本相同的电位(接地电位)。
因此，当通过外部电极120和中心电极320施加高电压时，还通 过外部电极120和中心电极320穿过绝缘体200和该绝缘体200和中 心电极320之间的间隙323施加该预定的高电压。由于这个原因，也 推定通过绝缘体200的前端部230和中心电极发生放电。
当例如这样一种放电转换到或变到电晕放电时，该电晕放电穿过 绝缘体200的前端部230的周壁，作用在加热器400的加热元件430 和中心电极320之间。由于这个原因，推定在绝缘体200的前端部230 和中心电极320之间的气体被离子化，即，产生离子。
推定随后这些离子从绝缘体200的前端部230的内部移动到中心 电极320的前端部321 —侧，并且以与烟尘相同的方式，以电方式作 用为有助于在电极部分122和前端部321之间的导电性的粒子。
这意味着即使在电极部分122和前端部321之间的空间不包括 烟尘并且仅包括离子，也发生与该空间内包括烟尘的情况相似的放电 现象。换句话说，由于存在缺少烟尘的离子时，即，即使不存在烟尘，
也会错误检测到存在烟尘。结果，不管烟尘存在还是不存在，在放电 电压上没有差别，并且烟尘检测精确度较差。
相反，如在上面讨论中所推定的，使用根据该第一实施例的烟尘 传感器，具有满意精确度烟尘检测，而能够不受导电离子的影响。
在如上所述构造的第一实施例中，在一个重要的应用中假定该烟 尘传感器安装在汽车柴油机的排气管中，从而暴露于排气管的内部。
如果使用该第一实施例的烟尘传感器的检测输出，则能够高精确 度执行例如柴油机的燃料喷射控制，并且还能够精确和很好检测到柴 油颗粒过滤器(DPF)的恶化，该过滤器用于捕获从柴油机发出的特定 物质。另外，如果使用为烟尘传感器的检测输出的烟尘浓度积累的结 果，则能够估算出一个适当的时段来再生前述DPF。
还要注意的是，在该实施例中，由于密封部件700以覆盖间隙233 的方式设置在绝缘体200的前端234，所以能够密封绝缘体200与中心 电极320之间的间隙233。从而，根据该第一实施例的烟尘传感器，能 够高精确度检测烟尘，而不受有助于导电的粒子的影响。
还应当注意，在该第一实施例中，由于密封部件700由玻璃构成， 所以除紧密度或致密度之外，还具有良好的耐热性。因此，即使在与 加热元件430相关的加热温度条件下，密封部件700也能够很好密封 绝缘体200与中心电极320之间的间隙。
在这个实施例中，沿着绝缘体200的外表面235测量时，密封部 件700的前端705与外侧加热电阻部分431的前端435 (参见图3)之 间的间距或距离为4mm。
更一般的，在将沿着绝缘体200的外表面235、在外侧加热电阻部
分431的前端435与密封部件700的前端705之间的距离的下限设定 为3mm或更多时，加热元件430不被设置为离中心电极320的前端321 太近。因此，能够防止加热元件430与中心电极320短路或产生放电。 此外，当将沿着绝缘体200的外表面235在外侧加热电阻部分431的 前端435与密封部件700的前端705之间的距离的上限设定为12mm 或更少时，能够防止烟尘沉积在绝缘体200和密封部件700上。
在该实施例中，绝缘体200优选在加热元件430所设置的位置处 具有lmm的厚度。因为绝缘体这样在加热元件430所设置的位置处具 有不小于0.7mm的厚度，所以能够防止在绝缘体200的"厚度方向" 或横向方向内发生发电，否则绝缘体200就太薄了。另外，由于绝缘 体200在加热元件430所设置的位置处具有不超过3mm的厚度，所以 能够防止热容的增加，否则绝缘体200就太厚了。
第二实施例
图4示出了根据本发明的火花塞型烟尘传感器的第二实施例。该 第二实施例的烟尘传感器具有一种采用了圆柱形密封部件710的构造， 代替了根据上述第一实施例的烟尘传感器的密封部件700的构造。
密封部件710由与第一实施例类似的密封材料构成为圆柱形状， 并且同心装配在中心电极320与绝缘体200之间的间隙233内。
因此，密封部件710的内周面711和外周面712分别与中心电极 320的外周面和绝缘体200的内周面紧密、气密接触。密封部件710的 轴向长度等于绝缘体200的前端部230的轴向长度。
在该第二实施例中，密封部件710如下构成将在第一实施例中 描述的玻璃粉末填充在中心电极320与圆柱形部件200之间的间隙233 中，并且在上述与第一实施例相关的预定燃烧条件下焙烧所述玻璃粉末。
在这样构造的第二实施例中，密封部件710装配为与中心电极320
的外周面和绝缘体200的内周面紧密、气密接触。该密封部件710构 成为与加热元件430相比更接近于传感器的前端侧。
由于这个原因，以与上述用于上述第一实施例的相同的方式，即 使在加热元件430与中心电极320之间发生放电，并且在绝缘体200 的前端部230处的间隙233内产生离子，密封部件710也将这些离子 适当密封在绝缘体200的前端部230处的间隙233内。
因此，前述离子不能够移动到放电部分322。从而，在该第二实施 例中，也以与上述用于上述第一实施例的相同的方式，能够高精确度 检测烟尘，而不受前述离子的影响。
另外，在该第二实施例中，由于密封部件710由玻璃构成，所以 除紧密度或致密度之外还具有良好的耐热性。因此，即使在与加热元 件430相关的加热温度条件下，密封部件710也能够很好的密封绝缘 体200与中心电极320之间的间隙。
在该第二实施例中，沿着绝缘体200的外表面235测量时，绝缘 体200的前端234与外侧加热电阻部分431的前端435 (参见图3)之 间的间距或距离优选设定为4mm。
如上所述，当将沿着绝缘体200的外表面235在外侧加热电阻部 分431的前端435与绝缘体200的前端234之间的距离的下限设定为 3mm或更多时，加热元件430不被设置为离中心电极320的前端321 太近。因此，能够防止加热元件430与中心电极320短路或产生放电。 此外，当将沿着绝缘体200的外表面235在外侧加热电阻部分431的 前端435与绝缘体200的前端234之间的距离的上限设定为12mm或 更少时，能够防止烟尘沉积在绝缘体200上。
在该实施例中，绝缘体200优选在加热元件430所设置的位置处 具有lmm的厚度。因为绝缘体这样在加热元件430所设置的位置处具 有不小于0.7mm的厚度，所以能够防止在绝缘体200的"厚度方向" 或横向方向内发生发电，否则绝缘体200就太薄了，并且能够发生放 电。另外，由于绝缘体200在加热元件430所设置的位置处具有不超 过3mm的厚度，所以能够防止热容的增加，否则绝缘体200就太厚了， 并且能够发生热容的增加。
第三实施例
图6示出了本发明第三实施例的选择部分。在该第三实施例中， 使用或采用加热器800来代替根据上述第一或第二实施例的加热器 400。
加热器800用于实现如上述第一或第二实施例所述的热清洁。以 与加热器400相同的方式，加热器800连接到绝缘体200的前端部230 的小直径部分232的整个外周，即，沿着绝缘体200的前端部230的 小直径部分232的整个外周延伸，如在第一或第二实施例中所述。
如图6所示，加热器800包括两个氧化铝薄板810和820以及加 热元件830。加热元件830包括两个导线部分831和832、三个加热电 阻部分833、 S34和835、以及正极和负极"两侧"电极片836和837
(参见图6)。
三个加热电阻部分833、834和835沿着在两个导线部分831和832 之间的氧化铝薄板810的内表面相互平行延伸，并且加热电阻部分833、 834和835在两个端部处连接到两个导线部分831和832。应当注意的 是，在该第三实施例中，各加热电阻部分833、 834和835形成有具有 交替设置的上突起部分和下突起部分的波纹状结构，如图6所示。
正极和负极"两侧"电极片836和837穿过两个导线部分831和 832的各自相对端形成在氧化铝薄板810的内表面上。
氧化铝薄板820被压粘到氧化铝薄板810的内表面上，且加热元 件830放置在它们之间。通孔821和822形成在该氧化铝薄板820内 的对应于两个电极片836和837的各自中心部分的位置处。
第四实施例
图7示出了本发明的第四实施例。在该第四实施例中，如下所述 构造第一实施例中所述的金属壳体110。
如图7所示，密封部件700的前端705定位于金属壳体110的前 端115的后面。此外，金属壳体110的前端部112以围绕绝缘体200 的前端部230的方式设置，即，构造为围绕绝缘体200的前端部230。
通过这种结构，绝缘体200的前端部230与密封部件700 —起定 位于金属壳体110的内侧。因此，烟尘难于来回移动到金属壳体110 内，并且绝缘体200的前端部230和密封部件700不可能将暴露于大 量烟尘。因此，绝缘体200的前端部230与密封部件700 —起能够与 烟尘隔离。
第五实施例
图8示出了本发明的第五实施例。在该第五实施例中，如下所述 构造第一实施例中所述的金属壳体110。
如图S所示，绝缘体200的前端234定位于金属壳体110的前端 115的后面。此外，金属壳体IIO的前端部112以围绕绝缘体200的前 端部230的方式设置，即，构造为围绕绝缘体200的前端部230。
通过这种结构，绝缘体200的前端部230定位于金属壳体110的
内侧。因此，烟尘难于来回移动到金属壳体110内，并且有效防止了
烟尘沉积在绝缘体200的前端部230上。因此，绝缘体200的前端部 230能够与烟尘隔离。
应当注意的是，本发明在其实现过程中并不限于上述实施例，并 且例如其中能够进行下面的不同修改。
首先，要求在构成密封部件700或710中所使用的材料具有高密 度或紧密度以及高耐热性，以便于提供前述离子进入绝缘体200的密 封以及提供前述对与加热器400或800相关的加热温度(例如，500°C 到70(TC)的耐热性。然而，在构成密封部件700或710中所使用的材 料不限于前述实施例中所述的材料，而是可以使用在满足这些要求的 范围内的任何材料作为密封部件的材料。例如，可以使用陶瓷作为构 成密封部件的材料。
此外，可以使用金属作为在构成如第一实施例所述的密封部件700 中所使用的材料。然而，应当注意的是，如上所述，沿着绝缘体200 的外表面235，加热元件430的前端435与绝缘体200的前端234之间 的距离优选不小于3mm并且不大于12mm。因此，由于将沿着外表面 235在加热元件430的前端435与绝缘体200的前端234之间的长度的 下限设定为3mm或更多，所以加热元件430不被设置为离密封部件700 太近。因此，能够防止加热元件430与密封部件700短路或产生放电。 此外，由于将沿着外表面235在加热元件430的前端435与绝缘体200 的前端234之间的长度的上限设定为12mm或更少，所以能够防止烟 尘沉积在绝缘体200上。
另外，在上述第一实施例中，在其中将金属用作构成密封部件700 的材料的修改中，绝缘体200的前端234优选比金属壳体110的前端 115更接近于该传感器装置的后端侧定位。由于绝缘体200的前端234 比金属壳体110的前端115更接近于后端侧定位，所以烟尘难于从金
属壳体110的外侧施加到绝缘体200，从而能够防止烟尘沉积在绝缘体上。
应当注意的是，如果与加热器400和800相关的加热温度不高， 也可以使用树脂作为构成密封部件700或710的材料。
在另一个修改中，加热器的每个加热电阻部分都不限于加热器400 或800的每个加热电阻部分的方案，并且可以如期望或要求的那样进 行改变。
在又一个修改中，加热器400或800可以不连接到圆柱形部件200 的前端部230的整个外周，即，可以不覆盖圆柱形部件200的前端部 230的整个外周，而是可以设置为仅连接到或覆盖那个整个外周的一部 分。
在再一个修改中，可以提供一种方案，其中在中心电极与烟尘传 感器所设置处的管道的内壁之间形成放电部分，并且可以不使用外部 电极，或可以省去外部电极。
本申请基于2006年7月3日提交的日本专利申请JP 2006-182915 以及2007年5月8日提交的日本专利申请JP 2007-123035，两篇文献 的全部内容在此引入作为参考，它们详细地阐述了相同的内容。
虽然以上己经根据优选实施例和其修改描述了本发明，但是本领 域技术人员应当理解，在这些优选实施例中可以实现其他的改变和修 改，而不脱离本发明的范围和精神。
权利要求
1.一种烟尘传感器，包括在轴向上延伸的中心电极；围绕中心电极的外围设置的圆柱形绝缘体，中心电极的前端从该绝缘体上突出，该绝缘体包括加热元件；和用于密封绝缘体与中心电极之间间隙的密封部件。
2. 如权利要求1所述的烟尘传感器，其中密封部件设置在绝缘体 的前端，从而覆盖所述间隙。
3. 如权利要求2所述的烟尘传感器，其中密封部件包括玻璃和陶 瓷中的至少一种。
4. 如权利要求3所述的烟尘传感器，其中加热元件的前端与密封 部件的前端沿着绝缘体的外表面隔开3mm到12mm之间范围内的距 离。
5. 如权利要求3或4所述的烟尘传感器，还包括围绕绝缘体的 外围设置的中空的金属壳体，其中密封部件的前端比金属壳体的前端 更接近于传感器的后端侧定位。
6. 如权利要求2所述的烟尘传感器，其中密封部件包括金属。
7. 如权利要求1所述的烟尘传感器，其中密封部件设置在所述间 隙中，处于比至少加热元件更接近于传感器前端侧的位置处。
8. 如权利要求7所述的烟尘传感器，其中密封部件包括玻璃、陶 瓷和金属中的至少一种。
9. 如权利要求6 8中任一项所述的烟尘传感器，其中沿着绝缘体的外表面，加热元件的前端与绝缘体的前端隔开3mm到12mm之间 范围内的距离。
10. 如权利要求6 8中任一项所述的烟尘传感器，还包括围绕 绝缘体的外围设置的中空的金属壳体，其中密封部件的前端比金属壳 体的前端更接近于传感器的后端侧定位。
11. 如权利要求l、 2、 3、 4、 6、 7和8中任一项所述的烟尘传感 器，其中中心电极包括正极侧电极。
12. 如权利要求l、 2、 3、 4、 6、 7和8中任一项所述的烟尘传感 器，其中绝缘体在加热元件所设置的位置处具有0.7mm到3mm之间范围内的厚度。
全文摘要
一种烟尘传感器，包括在轴向上延伸的中心电极；和圆柱形绝缘体，中心电极的前端从该绝缘体上突出。所述绝缘体围绕中心电极的外围设置并且包括加热元件。所述烟尘传感器还包括用于密封绝缘体与中心电极之间间隙的密封部件。
文档编号G01N27/00GK101101274SQ20071012783
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年7月3日
发明者小松大祐, 横井等, 滩浪纪彦, 胜田真斗, 近藤智纪 申请人:日本特殊陶业株式会社