具有抵抗因冷凝引起的信號損失的結(jié)構(gòu)的氣體傳感器的制造方法
【專利摘要】本公開的實施例涉及包括頂蓋組件的毛細管控制的氣體傳感器，其中，所述頂蓋組件可操作以減少冷凝物和壓力變化對所述氣體傳感器的有效性的影響。所述頂蓋組件包括毛細管控制的氣體流路徑、集流控制組件和由槽部圍繞的凸起部。
【專利說明】具有抵抗因冷凝弓I起的信號損失的結(jié)構(gòu)的氣體傳感器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求美國臨時專利申請序列第61/938,937號(在2014年2月12日提交的標題為“GAS SENSORS WITH STRUCTURE TO RESIST SIGNAL LOSSES DUE TO CONDENSAT1N”)的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0002]關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或者開發(fā)的聲明不適用。
[0003]對縮微膠片附錄的參考不適用。
【背景技術(shù)】
[0004]對于用于測量環(huán)境電平周圍的濃度的電化學(xué)氧氣傳感器而言，可能有必要極大地限制氧氣進入傳感器中以便確保電池內(nèi)的動力學(xué)效應(yīng)不支配行為。這通常需要使用嚴格限制的、相對長的、直徑狹窄的氣體毛細管，其可易于被冷凝物堵塞。當發(fā)生這種情況時，可對來自傳感器的輸出信號進行讓步，使其完全降低到零或者使其大大減弱。
[0005]眾所周知，毛細管控制的氧氣傳感器有許多其它缺點。例如，如果傳感器遭受外部壓力的快速變化時，可能發(fā)生壓力瞬態(tài)效應(yīng)。為了解決這個重要問題，在設(shè)計中通常包括在穩(wěn)定狀態(tài)條件下不受擴散限制(毛細管保持擴散限制因素)而對受迫集流呈現(xiàn)高抵抗性的特征。該部件通常被稱為集流膜。此外，由于催化劑的污染，在“臟”環(huán)境諸如煙氣排放中使用時可能會降低傳感器的性能。冷凝問題對在這種排放應(yīng)用中使用的氧氣電池而言是一個特定問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的各方面可包括一種與毛細管控制的氣體傳感器使用的頂蓋組件的實施例，所述頂蓋組件包括:頂蓋，該頂蓋可操作以安裝到在傳感器中的凹口中；位于頂蓋內(nèi)的毛細管;包括集流膜的集流控制組件;位于集流膜的頂部上的集流控制盤；以及附接集流膜和集流控制盤的粘合劑層，其中，集流控制組件可控制進入頂蓋中的毛細管中的氣體流;凸起部，該凸起部可操作以附接至集流控制組件，其中，該凸起部包括在毛細管的頂部處的第一毛細管井；以及圍繞凸起部的槽部，其中，該槽部可操作以收集形成于集流控制組件上或者周圍的冷凝物。
[0007]在一些實施例中，可采用粘合劑環(huán)將集流控制組件附接至凸起部。在一些實施例中，粘合劑環(huán)可包括允許氣體流進入第一毛細管井和毛細管的開口，并且粘合劑環(huán)的開口可圍繞第一毛細管井。在一些實施例中，頂蓋在毛細管的基部處可包括第二毛細管井，其中，第二毛細管井引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器和感測電極中。在一些實施例中，可采用粘合劑環(huán)將氣體擴散器附接至頂蓋，并且可將感測電極熱密封到頂蓋上。在一些實施例中，集流膜可包括疏水材料，以防止冷凝物阻擋氣體流進入集流膜。在一些實施例中，頂蓋可通過超聲波焊接固定至傳感器。在一些實施例中，頂蓋組件可包括圓形形狀，并且集流控制組件可包括圓形形狀。在一些實施例中，集流控制盤包括與集流膜大致相同的直徑。在一些實施例中，氣體經(jīng)由集流膜的垂直邊緣流經(jīng)集流膜。
[0008]本公開的額外方面可包括一種與毛細管控制的氣體傳感器使用的頂蓋組件的實施例，所述頂蓋組件包括:頂蓋，該頂蓋可操作以安裝到在傳感器中的凹口中；位于頂蓋內(nèi)的毛細管;包括集流膜的集流控制組件，該集流膜包括疏水材料;位于集流膜的頂部的集流控制盤；以及附接集流膜和集流控制盤的粘合劑層，其中，集流控制組件可控制進入頂蓋中的毛細管中的氣體流；凸起部，該凸起部可操作以附接至集流控制組件，其中，凸起部可包括在毛細管的頂部處的第一毛細管井；圍繞所述凸起部的槽部，其中，槽部可以可操作以收集形成于集流控制組件上或者周圍的冷凝物;粘合劑環(huán)，該粘合劑環(huán)將集流控制組件附接至凸起部，其中，粘合劑環(huán)可包括允許氣體流進入第一毛細管井和毛細管的開口，其中，粘合劑環(huán)的開口可圍繞第一毛細管井，其中，頂蓋在毛細管的基部處可包括第二毛細管井，以及其中，第二毛細管井可引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器和感測電極中。
[0009]在一些實施例中，集流控制盤包括與集流膜大致相同的直徑，以及其中，氣體經(jīng)由集流膜的垂直邊緣流經(jīng)集流膜。在一些實施例中，氣體朝著粘合劑環(huán)中的開口側(cè)向地流經(jīng)集流膜，其中氣體從集流膜流進第一毛細管井中，其中第一毛細管井引導(dǎo)氣體流進入毛細管中，其中，氣體流經(jīng)毛細管流到第二毛細管井，其中第二毛細管井將氣體流擴散到氣體擴散器中，其中可通過氣體擴散器進一步擴散氣體流，其中氣體擴散器可允許氣體接觸感測電極，以及其中可通過氣體擴散器擴散氣體以覆蓋感測電極的較大表面積。在一些實施例中，集流膜可包括低密度的氣體可滲透材料，諸如聚四氟乙烯(PTFE)。在一些實施例中，可采用粘合劑環(huán)將氣體擴散器附接至頂蓋，以及其中將感測電極熱密封到頂蓋上。
[0010]本公開的其它方面可包括一種用于形成包括頂蓋部件的氣體傳感器的方法的實施例，所述方法包括:組裝填充有電解質(zhì)的氣體傳感器;形成包括通過中心的毛細管的頂蓋、在頂蓋的頂部上的槽部、和在槽部的中部的凸起部；將粘合劑環(huán)放置在頂蓋的凸起部上，其中粘合劑環(huán)包括圍繞毛細管的開口；將集流膜附接至粘合劑環(huán)；以及采用在集流控制盤與集流膜之間的粘合劑層將集流控制盤附接至集流膜。
[0011]在一些實施例中，所述方法還包括在頂蓋和集流控制盤上附接防塵膜。在一些實施中，所述方法還包括在毛細管的基部處將氣體擴散器附接至頂蓋的底部；以及將感測元件附接至在氣體擴散器下方的頂蓋。在一些實施例中，所述方法還包括相對于集流膜的直徑確定集流控制盤的直徑以控制流經(jīng)集流膜的氣體流。在一些實施例中，集流控制盤可包括與集流膜大致相同的直徑，并且因此可只允許氣體流經(jīng)集流膜的垂直邊緣。
[0012]這些和其它特征將通過結(jié)合附圖和權(quán)利要求書所做的以下詳細描述得到更清楚地理解?！靖綀D說明】
[0013]為了更全面地理解本公開，現(xiàn)在將結(jié)合附圖和【具體實施方式】來參照下面的簡要說明，其中，相同參考標記表示相同部件。
[0014]圖1圖示包括頂蓋組件的氣體傳感器的示例性實施例；圖2圖示包括頂蓋組件的氣體傳感器的示例性實施例的橫截面視圖；圖3圖示包括頂蓋組件的氣體傳感器的示例性實施例的另一橫截面視圖； 圖4圖示頂蓋組件的示例性實施例的分解圖；
圖5圖示氣體傳感器的示例性實施例的正交橫截面視圖；
圖6為圖示測試冷凝對包括頂蓋組件的氣體傳感器的影響的結(jié)果的圖表；
圖7為圖示測試冷凝對不包括頂蓋組件的氣體傳感器的影響的結(jié)果的圖表；
圖8為圖示壓力變化對氣體傳感器的影響的圖表。
【具體實施方式】
[0015]從一開始應(yīng)理解，雖然下面對一個或者多個實施例的示例性實施方式進行了說明，但是可使用任何數(shù)量的技術(shù)(不管是當前公知的技術(shù)還是尚不存在的技術(shù))來實施所公開的系統(tǒng)和方法。本公開決不限于下面描述的示例性實施方式、附圖和技術(shù)，而是可在隨附權(quán)利要求書的范圍及其等同物的全部范圍內(nèi)進行修改。
[0016]術(shù)語的以下簡單定義應(yīng)適用于整個申請。
[0017]術(shù)語“包括”意指包括但不限于，并且應(yīng)以本專利上下文通常使用的方式來解釋。
[0018]短語“在一個實施例中”、“根據(jù)一個實施例”等通常意指，在該短語后面的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性可被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中，并且可被包括在本發(fā)明的一個以上的實施例中(重要地，這些短語不一定指代相同實施例)。
[0019]如果本說明書將某物描述為“示例性的”或者“示例”，則應(yīng)理解其指代非排他性示例。
[0020]術(shù)語“大約”或“大致”等在和數(shù)字使用時可意指特定數(shù)字，或者替代性地靠近該特定數(shù)字的范圍，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的。
[0021 ]如果本說明書陳述部件或者特征件“可以”、“能夠”、“可能”、“應(yīng)該”、“將要”、“優(yōu)選地”、“可能地”、“通常”、“可選地”、“例如”、“常常”或者“也許”(或者其它這類語言)被包括或者具有特性，那么該特定部件或者特征件不需要被包括或者具有該特性。這些部件或者特征件可可選地被包括在一些實施例中，或者可被排除。
[0022]本公開的實施例涉及毛細管控制的氣體傳感器，其包括頂蓋組件，其中，該頂蓋組件可操作以減少冷凝和壓力變化對氣體傳感器的有效性的影響。頂蓋組件包括毛細管控制的氣體流路徑、集流控制組件和由槽部圍繞的凸起部。盡管毛細管控制的氣體傳感器有公知缺點，但其由于電池輸出與氣體濃度直接相關(guān)而經(jīng)常優(yōu)選用于許多應(yīng)用。因此，最小化冷凝物對窄毛細管擴散屏障的性能的影響仍然是重大挑戰(zhàn)。
[0023]偶爾，將氣體傳感器暴露于溫度變化和高濕度的組合可能使冷凝物形成的條件下。電化學(xué)氣體傳感器在傳統(tǒng)上使用擴散限制來控制目標種類到電池中的進入。潛在的傳感器失效模式是冷凝阻擋該進入路線。
[0024]本文中公開的實施例利用容忍這些冷凝條件的設(shè)計來解決該問題，使得傳感器能夠響應(yīng)于至傳感器的氣體流繼續(xù)發(fā)出信號輸出。這在通常將氧氣傳感器使用在煙氣分析器并且不可避免出現(xiàn)熱量和冷凝物的排放市場中尤其重要。
[0025]實施例涉及通過消除對擴散控制毛細管入口的直接氣體進入來防止阻塞窄毛細管。相反，毛細管入口可用非擴散控制元件來覆蓋。該元件可呈現(xiàn)明顯比毛細管開口更大的表面積以便氣體進入，這可提供直接的幾何學(xué)益處。此外，非擴散控制元件的形狀可設(shè)計為減少冷凝引起阻塞的風險。
[0026]現(xiàn)在參照圖1，示出了安裝在氣體傳感器120上的頂蓋組件100的實施例。氣體傳感器120可以是毛細管控制的氣體傳感器。頂蓋組件100可包括頂蓋102,頂蓋102可包括塑料材料并且可安裝到傳感器120主體中的凹口中。在一些實施例中，頂蓋102可通過超聲波焊接固定至傳感器120。在一些實施例中，頂蓋組件100可包括圓形形狀。在一些實施例中，頂蓋組件100可包括集流控制組件101，其中，集流控制組件101可包括集流膜106、集流控制盤 104和附接集流膜106和集流控制盤104的粘合劑層107,并且其中，集流控制組件101可包括圓形形狀。集流膜106可包括非擴散控制的超大尺寸多孔盤。集流控制組件101可控制氣體流進入頂蓋102中的毛細管(未示出)中。在一些實施例中，氣體可經(jīng)由集流膜106的垂直邊緣105流經(jīng)集流膜106。
[0027]在一些實施例中，頂蓋組件100可包括用于防止由冷凝引起的氣體流阻塞問題的一個或者多個裝置。例如，頂蓋102可包括圍繞凸起部(raised boss)124的槽部(moat)122， 其中，集流控制組件101可附接至凸起部124。在一些實施例中，可利用粘合劑環(huán)將集流控制組件101附接至凸起部124。粘合劑環(huán)也可稱為防冷凝(CP)元件。該CP元件可保持不受到在氣體傳感器120的預(yù)期應(yīng)用中可能遭遇的任何環(huán)境氣體或者揮發(fā)性有機蒸氣的化學(xué)影響。 凸起部124可包括大致在凸起部124的中心至毛細管(未示出)的開口，其中，凸起部124可與毛細管孔同中心。槽部122可以可操作以收集可形成在集流控制組件101和/或者凸起部124 上或者周圍的任何冷凝物。換句話說，當冷凝物形成在集流控制組件101上或者周圍時，至少一些冷凝物可向下流入槽部122中，以防止冷凝物阻擋氣體流進入集流膜106中。在一些實施例中，集流膜106可包括疏水材料，以進一步防止冷凝物阻擋氣體流進入集流膜。此外， 氣體流可在垂直邊緣105處進入集流膜106，其中，氣體可在集流膜106的周邊周圍的任意點處流經(jīng)垂直邊緣105。因此，即使集流膜106的垂直邊緣的一部分受到冷凝物的影響，但氣體傳感器可因為氣體可流經(jīng)集流膜106的未受影響周邊的剩余部分而不受影響。
[0028]現(xiàn)在參照圖2,示出了頂蓋組件100的橫截面視圖。頂蓋102可包括大致位于頂蓋 102的中心的毛細管132。如上所述，凸起部124在毛細管132的頂部(或者入口)處可包括至毛細管132或第一毛細管井134的開口。將集流控制組件101附接至凸起部124的粘合劑環(huán) 108可包括開口 109,開口 109允許氣體流進入第一毛細管井134和毛細管132。粘合劑環(huán)108 的開口 109可圍繞第一毛細管井134。
[0029]在一些實施例中，頂蓋102還可包括在毛細管132的基部(或者出口)處的第二毛細管井136。第二毛細管井136可引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器110和感測電極112中。在一些實施例中，可利用粘合劑環(huán)111將氣體擴散器110附接至頂蓋102。在一些實施例中，感測電極 112可熱密封到頂蓋102上。
[0030]在一些實施例中，頂蓋102的直徑可大約是20毫米(mm)。在其他實施例中，頂蓋102 的直徑可大約是18.5 mm。在一些實施例中，毛細管132的直徑可大約是30至60微米(mi)。在一些實施例中，集流膜106的直徑可大約是6.0 _。在一些實施例中，集流控制盤104的直徑可大約是6.0 mm。
[0031]現(xiàn)在參照圖3,圖示了通過頂蓋組件100的氣體流，其中，用箭頭130圖示氣體流路徑。氣體可在垂直邊緣105處流到集流膜106中，并且然后朝著中心和粘合劑環(huán)108中的開口 109側(cè)向地進行通過集流膜106。氣體可從集流膜106流到第一毛細管井134中。第一毛細管井134可引導(dǎo)氣體流進入毛細管132,其中，氣體可流經(jīng)毛細管132流到第二毛細管井136。第二毛細管井136可允許氣體流擴散，其中，第二毛細管井136可包括明顯比毛細管132更大的直徑。第二毛細管井136可還引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器110中，其中，可通過氣體擴散器110進一步擴散氣體流。氣體擴散器110可允許氣體接觸感測電極112，其中，氣體可由氣體擴散器110擴散以覆蓋感測電極112的更大表面積。
[0032]集流控制組件101可以可操作以控制進入毛細管132中的氣體的流速。集流膜106的材料性能可影響通過集流膜106的氣體流速。在一些實施例中，集流膜106可包括低密度的氣體可滲透材料，諸如PTFE。此外，集流控制盤104的大小可影響通過集流膜106的氣體流速。集流控制盤104可包括氣體不可滲透材料，諸如塑料材料。集流控制盤104的大小可確定集流膜104的可用于接觸環(huán)境空氣的表面積，并且因而確定可能夠流經(jīng)集流膜106的氣體的量。在圖3所示的實施例中，集流控制盤104可具有與集流膜106大致相同的直徑，并且因而可只允許集流膜的垂直邊緣105接觸環(huán)境空氣。因此，氣體流可僅在垂直邊緣105處進入集流膜106。在其它實施例中，集流控制盤104的尺寸可較小，以實現(xiàn)通過集流膜106的較大氣體流速。集流控制盤104的尺寸可基于氣體傳感器120(未示出)的應(yīng)用和使用環(huán)境而變化。此外，集流控制盤104的尺寸可調(diào)整以限制集氣體流，同時還向集流膜提供足夠表面積以防止冷凝的影響。
[0033]可替代地，通過將高孔隙度防冷凝(CP)部件的表面部分涂覆上具有減少氣體傳輸特性的層，可實現(xiàn)該部件的掩蔽或者調(diào)整。具體地，比水分更大程度地促進氧運輸?shù)膶佑欣?。這些示例為聚對二甲苯、大體氟化的聚合物(聚氟硅氧烷，PVDF)或者疏油處理物。在這種情況下，CP部件接受合適涂層襯底的能力至關(guān)重要。替代地，可對可能在其他方面不合適的高孔隙度CP部件在其全部或者部分表面上進行密化或者壓縮以提供性能上的所需讓步。替代地，在正常操作下通過選擇具有較低孔隙度和高抗集流性能的材料可滿足提供增加的表面積和控制集流的雙重要求而不引入顯著的擴散控制。
[0034]作為在氧氣傳感器中防止冷凝的替代實施例，可采用固體PTFE膜替代先前描述的多孔材料來作為CP元件。固體PTFE具有通過固體溶解和滲透(而不是氣相擴散)的過程允許氧氣通過的性質(zhì)，但可使用將再次阻止外部水滴阻塞毛細管的固體PTFE。此外，設(shè)計意圖在于毛細管(而不是CP元件)是氣體限制的進入(S卩，控制傳感器電流)。
[0035]由于為其它氣體提供特定固體溶解過程的材料很少(如果有的話)，所以固體膜方法的使用尤其適用于氧氣傳感器。然而，例如，由于氧氣傳感器傾向于具有最小毛細管通路(由于高環(huán)境濃度)并且因此比用于有毒氣體的傳感器遭受更大程度的冷凝問題，所以這值得特別提及。多孔PTFE方法可用于更多種的氣體種類。
[0036]固體膜屏障必須是氧氣可滲透的。此外，重要的是，膜材料不會輕易允許水蒸氣或者揮發(fā)性有機種類通過。多種類型的材料滿足這個要求。在最簡單的實施方式中，薄固體PTFE膜是合適的屏障。這容易允許氧氣通過，而不允許水分通過。
[0037]在一些實施例中，可使用毛細管和固體膜的組合來作為屏障。然而，固體膜材料的氧滲透性選擇成使得通過毛細管控制電池電流，并且因此將固體膜用作屏障以在電池遭遇壓力變化時主要防止氧氣的集流、防止污染物進入電極并且防止外部冷凝物阻塞毛細管。
[0038]現(xiàn)在參照圖4，示出了圖1-3所述的頂蓋組件100的分解圖。在圖4所示的實施例中，頂蓋組件可以可選地包括防塵膜114，防塵膜114在集流控制組件101上方安裝到頂蓋102上，其中防塵膜114可保護頂蓋組件110的元件免受可能會損壞頂蓋組件100和/或者中斷通過頂蓋組件100的氣體流的灰塵和其它外來物。防塵膜114可包括不會影響從環(huán)境空氣進入頂蓋組件1 〇〇的氣體流速的多孔材料。[〇〇39] 現(xiàn)在參照圖5,示出了上述的頂蓋組件100的正交橫截面視圖。圖5圖示了圖1-4中所述的元件的另一個詳細視圖。
[0040]現(xiàn)在參照圖6,示出了說明測試冷凝物對包括頂蓋組件100(如上所述)的氣體傳感器的影響的結(jié)果的圖表。在圖6所示的實施例中，以每總體積百分比氧體積(％ v/V)為單位隨著時間對三個傳感器602、604和606的氧濃度測量進行測量，其中，所有的傳感器均包括頂蓋組件。各個傳感器的氧濃度隨著溫度608和濕度610的變化而進行測量，其中，溫度和濕度的變化促進冷凝物形成。在圖6中可看出，在該圖表上溫度608和濕度610變化將促進冷凝物的點620處，通過三個傳感器602、604和606測量出的氧濃度保持相對穩(wěn)定。該結(jié)果說明包括上述頂蓋組件的氣體傳感器將有效地抵抗冷凝物形成的不利影響。
[0041]可替代地，圖7示出測試冷凝物對不包括頂蓋組件的氣體傳感器的影響的結(jié)果。在圖7所示的實施例中，在溫度708和濕度710變化時隨著時間對三個傳感器702、704和706的測量氧濃度進行測量，其中，而溫度和濕度的變化促進冷凝物形成。在該圖表上溫度708和濕度710變化會促進冷凝物的點720處，由這三個傳感器702、704和706中的各傳感器測量的氧濃度不利地受到影響，在三個傳感器中都顯示較低氧濃度，其中一個傳感器704降低到零。換句話說，當在氣體傳感器上形成冷凝物時，這三個傳感器的氧氣讀數(shù)會減弱或者完全丟失。這是由于冷凝物中斷至傳感器的氣體流而引起的。
[0042]現(xiàn)在參照圖8,示出了說明壓力變化對氣體傳感器的影響的圖表。圖8圖示氣體傳感器中的電力輸出(其可與傳感器中的氣體流有關(guān))隨著時間隨著壓力變化的變化。對具有安裝在傳感器上的頂蓋組件(如上所述)的若干傳感器進行測試，并且也對不具有頂蓋組件的相同傳感器進行測試。不具有頂蓋組件的傳感器的測試結(jié)果如實線802所示，并且具有頂蓋組件的傳感器的測試結(jié)果如虛線804所示。從圖表中可看出，在當壓力變化(增加)時在點 802處，在大約62秒時，不具有頂蓋組件的傳感器的輸出802從大約10毫伏特(mV)顯著地增加到大約48 mV。然而，具有頂蓋組件的傳感器的輸出流速804僅從大約10 mV稍微地增加到大約16 mV。這說明包括頂蓋組件的傳感器在壓力變化時比不具有頂蓋組件的傳感器更穩(wěn)定。
[0043]本公開的實施例可涉及形成或者制造頂蓋組件或者包括頂蓋組件的氣體傳感器的方法。一種方法可包括:組裝填充有電解質(zhì)的氣體傳感器;形成包括通過中心的毛細管的頂蓋、在頂蓋的頂部上的槽部、和在槽部的中部的凸起部;將粘合劑環(huán)放置在頂蓋的凸起部上，其中粘合劑環(huán)包括圍繞毛細管的開口；將集流膜附接至粘合劑環(huán)；以及采用在集流控制盤與集流膜之間的粘合劑層將集流控制盤附接至集流膜。
[0044]在一些實施例中，所述方法可還包括在頂蓋和集流控制盤上附接防塵膜。在某些實施中，該方法可還包括在毛細管的基部處將氣體擴散器附接至頂蓋的底部；以及在氣體擴散器下方將感測元件附接至頂蓋。在一些實施例中，該方法可還包括相對于集流膜的直徑確定集流控制盤的直徑以控制通過集流膜的氣體流。在一些實施例中，集流控制盤可包括與集流膜大致相同的直徑，并且因此可只允許氣體流經(jīng)集流膜的垂直邊緣。[〇〇45]雖然在上面已經(jīng)示出和描述了根據(jù)本文中公開的原理的各種實施例，但是在不偏離本公開的精神和教導(dǎo)的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可對其做出修改。本文中描述的實施例僅是代表性的并不旨在是限制性的。許多變型、組合和修改可以在本公開的范圍內(nèi)或在本公開的范圍內(nèi)。由組合、整合和/或者刪減實施例的特征而形成的替代實施例也在本公開的范圍內(nèi)。因此，保護范圍并由上面陳述的描述所限制，而由下面的權(quán)利要求書所限定，該范圍包括權(quán)利要求書的主題的所有等同物。每個和每條權(quán)利要求均作為進一步的公開內(nèi)容合并到本說明書中，并且權(quán)利要求是(多個)本發(fā)明的(多個)實施例。此外，上述的任意優(yōu)點和特征可涉及具體實施例，但是不應(yīng)將這些公開的權(quán)利要求書的應(yīng)用限制于實現(xiàn)上述優(yōu)點的任意或者全部或者具有上述優(yōu)點任意或者的全部的過程和結(jié)構(gòu)。
[0046]另外，提供本文中所使用的章節(jié)標題是為了符合根據(jù)37C.F.R.1.77的建議或以其它方式提供組織線索。這些標題不應(yīng)限制或表征在可產(chǎn)生于本公開的任何權(quán)利要求中所提出的(多個)發(fā)明。具體來說并作為實例，雖然標題可能是指“技術(shù)領(lǐng)域”，但權(quán)利要求不應(yīng)受到在此標題下選擇的用于描述所謂的領(lǐng)域的語言限制。此外，“【背景技術(shù)】”中對技術(shù)的描述不應(yīng)解釋為承認某一技術(shù)對本公開的任何(多個)發(fā)明而言是現(xiàn)有技術(shù)?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
”也并非要視為對在所公布權(quán)利要求中所提出的(多個)發(fā)明的限制性特征。此外，在本公開中以單數(shù)形式對“本發(fā)明”的任何引用都不應(yīng)用于辯稱在本公開中僅存在單個新穎點?？筛鶕?jù)對產(chǎn)生于本公開的多項權(quán)利要求的限制來提出多個發(fā)明，并且這些權(quán)利要求相應(yīng)地限定由其保護的(多個)發(fā)明及其等同物。在所有實例中，權(quán)利要求的范圍應(yīng)根據(jù)本公開基于權(quán)利要求自己的優(yōu)點來考慮，而不應(yīng)受到本文中所提出的標題的約束。
[0047]廣義術(shù)語(諸如“包括”、“包含”和“具有”)的使用應(yīng)理解為為狹義術(shù)語(例如“由…組成”、“大體上由…組成”和“大體上由…構(gòu)成”)提供支持。關(guān)于實施例的任一元件使用術(shù)語“可選地”、“可以”、“也許“、“可能地”和類似術(shù)語意指不需要該元件，或替代性地，需要該元件，兩種替代方案都在(多個)實施例的范圍內(nèi)。而且，對實例的引用僅出于示例性目的提供，并且并不打算具有排他性。
雖然在本公開中已提供數(shù)個實施例，但應(yīng)理解所公開系統(tǒng)和方法可在不偏離本公開的精神或范圍的情況下以許多其它特定形式體現(xiàn)。這些實例將視為的示例性而非限制性的，并且并不旨在限于本文中給出的細節(jié)。例如，各種元件或部件可組合或整合于另一系統(tǒng)中，或者某些特征可省略或不實施。
[0048]而且，在各種實施例中描述且示出為分立或單獨的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可在不偏離本公開的范圍的情況下與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法組合或整合。示出或討論為彼此直接耦合或通信的其它項可通過某一接口、設(shè)備或中間部件以電力方式、以機械方式或以其它方式間接耦合或通信。改變、替換和變更的其它實例可由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員確定并且可在不偏離本文中所公開精神和范圍的情況下作出。
【主權(quán)項】
1.一種用于與毛細管控制的氣體傳感器(120)使用的頂蓋組件(100)，其包括: 頂蓋(102)，所述頂蓋(102)可操作以安裝到在所述傳感器(120)中的凹口中； 毛細管(132)，所述毛細管位于所述頂蓋(102)內(nèi)； 集流控制組件(101)，所述集流控制組件(101)包括: 集流膜(106); 集流控制盤(104)，所述集流控制盤(104)位于所述集流膜(106)的頂部上；以及粘合劑層(107)，所述粘合劑層(107)附接所述集流膜(106)和所述集流控制盤(104)，其中所述集流控制組件(101)控制氣體流進入在所述頂蓋(102)中的毛細管(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組件(101)，其中所述凸起部(124)包括在所述毛細管(132)的頂部處的第一毛細管井(134);以及 槽部(122)，所述槽部(122)圍繞所述凸起部(124)，其中所述槽部(122)可操作以收集形成在所述集流控制組件(101)上或者周圍的冷凝物。2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，采用粘合劑環(huán)(108)將所述集流控制組件(101)附接至所述凸起部(124)，其中所述粘合劑環(huán)(108)包括允許氣體流進入所述第一毛細管井(134)和毛細管(132)的開口(109)，并且其中所述粘合劑環(huán)(108)的所述開口(109)圍繞所述第一毛細管井(134)。3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述頂蓋(102)在所述毛細管(132)的基部處包括第二毛細管井(136)，其中所述第二毛細管井(136)引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器(110)和感測電極(112)中。4.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述集流膜(106)包括疏水材料，從而防止冷凝物阻擋氣體流進入所述集流膜。5.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述頂蓋組件(100)包括圓形形狀，以及其中所述集流控制組件(101)包括圓形形狀。6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述集流控制盤(104)包括與所述集流膜(106)大致相同的直徑，并且其中所述氣體經(jīng)由所述集流膜(106)的垂直邊緣(105)流經(jīng)所述集流膜(106)。7.—種用于與毛細管控制的氣體傳感器(120)使用的頂蓋組件(100)，其包括: 頂蓋(102)，所述頂蓋(102)可操作以安裝到在所述傳感器(120)中的凹口中； 毛細管(132)，所述毛細管位于所述頂蓋(102)內(nèi)； 集流控制組件(101)，所述集流控制組件(101)包括: 集流膜(106)，所述集流膜(106)包括疏水材料； 集流控制盤(104)，所述集流控制盤(104)位于所述集流膜(106)的頂部上；以及粘合劑層(107)，所述粘合劑層(107)附接所述集流膜(106)和所述集流控制盤(104)，其中所述集流控制組件(101)控制氣體流進入到在所述頂蓋(102)中的毛細管(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組件(101)，其中所述凸起部(124)包括在所述毛細管(132)的頂部處的第一毛細管井(134); 槽部(122)，所述槽部(122)圍繞所述凸起部(124)，其中所述槽部(122)可操作以收集形成在所述集流控制組件(101)上或者周圍的冷凝物； 粘合劑環(huán)(108)，所述粘合劑環(huán)(108)將所述集流控制組件(101)附接至所述凸起部(124)，其中所述粘合劑環(huán)(108)包括允許氣體流進入所述第一毛細管井(134)和毛細管 (132)的開口(109)，其中，所述粘合劑環(huán)(108)的所述開口(109)圍繞所述第一毛細管井 (134)，其中所述頂蓋(102)包括在所述毛細管(132)的基部處的第二毛細管井(136)，并且 其中所述第二毛細管井(136)引導(dǎo)氣體流進入氣體擴散器(110)和感測電極(112)。8.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述集流控制盤(104)包括與所述集流膜(106)大致 相同的直徑，并且其中所述氣體經(jīng)由所述集流膜(106)的垂直邊緣(105)流經(jīng)所述集流膜 (106)。9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，所述氣體朝著所述粘合劑環(huán)(108)中的所述開口 (109)側(cè)向地流經(jīng)所述集流膜(106)，其中所述氣體從所述集流膜(106)流進所述第一毛細 管井(134)中，其中所述第一毛細管井(134)引導(dǎo)所述氣體流進入所述毛細管(132)中，其中 所述氣體流經(jīng)所述毛細管(132)流到所述第二毛細管井(136)，其中第二毛細管井(136)將 所述氣體流擴散到所述氣體擴散器(110)中，其中通過所述氣體擴散器(110)進一步擴散所 述氣體流，其中所述氣體擴散器(110)允許所述氣體接觸所述感測電極(112)，并且其中通 過所述氣體擴散器(110)擴散所述氣體以覆蓋所述感測電極(112)的更大表面積。10.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述集流膜(106)包括低密度的氣體可滲透材料， 諸如聚四氟乙烯(PTFE)。11.如權(quán)利要求7所述的組件，其中，采用粘合劑環(huán)(111)將所述氣體擴散器(110)附接 至所述頂蓋(102)，并且其中將所述感測電極(112)熱密封到所述頂蓋(102)上。12.—種用于形成包括頂蓋部件的氣體傳感器的方法，其包括:組裝填充有電解質(zhì)的氣體傳感器；形成包括通過中心的毛細管的頂蓋、在所述頂蓋的頂部上的槽部、和在所述槽部的中 部的凸起部；將粘合劑環(huán)放置在所述頂蓋的所述凸起部上，其中所述粘合劑環(huán)包括圍繞所述毛細管 的開口；將集流膜附接至所述粘合劑環(huán)；以及采用在集流控制盤與所述集流膜之間的粘合劑層將所述集流控制盤附接至所述集流膜。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括在所述頂蓋和所述集流控制盤上附接防塵膜。14.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括:在所述毛細管的基部處將氣體擴散器附接至所述頂蓋的底部;和在所述氣體擴散器下方將感測元件附接至所述頂蓋。15.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括相對于所述集流膜的直徑確定所述集流控制 盤的直徑以控制流經(jīng)所述集流膜的氣體流。
【文檔編號】G01N33/00GK105980843SQ201580008479
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】P.C.維斯特馬蘭, M.J.凱莉, J.查普爾斯, N.R.S.漢森
【申請人】霍尼韋爾國際公司