一种冷媒传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种冷媒传感器。


背景技术：

2.冷媒，俗称雪种，是在冷冻空调等系统中用以传递热能，产生冷冻效果的工作流体。市面上常见的冷媒有r600a、r134a以及r32等。在冰箱的实际生产过程中，由于灌注枪内胶圈破裂、换热管焊接性能不牢靠、冷媒灌注操作不严谨等因素均可能造成冷媒泄漏，存在安全隐患。泄漏的冷媒遇到明火会产生对人体有害物质，同时对大气层造成危害，产生一定的温室效应，因而对冷媒的监测极其重要。
3.虽然市场上已出现高灵敏的冷媒传感器，如figaro的一款tgs2630(us20210041386a1)，以及制冷剂(r22)传感器-sb-41-00，但成本过高，且易受其它气体干扰出现误报现象。实际监测过程中需要避免空气中的水、灰尘和挥发性酒精(居住环境常见干扰气体)对传感器的影响，即需要对冷媒表现出高选择性，并且对于可商用的传感器来说，须考虑长期的稳定性及灵敏度衰减情况。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够保持长期稳定性和灵敏度的冷媒传感器。
5.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
6.本实用新型提供一种冷媒传感器，包括壳体、传感器元件和滤层，所述传感器元件和滤层均位于壳体内；
7.所述壳体上设有进气口，所述滤层包括用于过滤水气、杂质和挥发性气体的第一滤层、第二滤层和第三滤层，气体进入进气口、依次经过第一滤层、第二滤层和第三滤层后导入传感器元件。
8.工作原理：气体进入进气口、依次经过第一滤层、第二滤层和第三滤层，过滤掉水气、杂质，经过第三滤层过滤挥发性气体后，导入传感器元件中进行检测。
9.有益效果：本实用新型通过设置多层滤层，防止水气、杂质和挥发性气体进入对传感器元件造成损害，提高冷媒传感器的长期稳定性和灵敏度。
10.优选地，所述第一滤层的材质为pp棉、干燥剂中的一种或多种，所述第二滤层的材质为陶土、高岭土中的一种或多种，所述第三滤层的材质为氧化铝。
11.有益效果：第一滤层主要防止空气中湿度过高，对传感器造成影响，可以过滤大部分水气，第二滤层主要防止空气中的大颗粒物或硅氧烷等污染物质对传感器造成不可逆伤害，第三滤层主要过滤乙醇等挥发性气体。
12.优选地，所述第一滤层上方和第三滤层下方分别设有第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和第二固定件用以夹合滤层。
13.有益效果：通过第一固定件和第二固定件固定及方便固定滤层。
14.优选地，所述滤层还包括第四滤层，所述第四滤层位于第二滤层和第三滤层之间，所述第四滤层包括第一防水透气膜、pe板和第二防水透气膜；所述pe板上设有滤孔，所述滤孔内填充活性炭。
15.有益效果：大大提高了气体在滤层中的留滞时间，极大程度的提高过滤效果。此外，多个活性炭滤孔结构，能够进一步吸收空气中的水气，甲醛等污染气体，降低气体在滤层中的分散速率，使其均一分散，为进一步的选择性过滤提供帮助。多极滤层与滤孔结合的方式，最大限度利用滤层，使其表现出优异性能。
16.优选地，所述第三滤层和传感器元件之间设有气凝胶隔热膜。
17.有益效果：防止芯片长时间加热，导致芯片上层滤层受高温影响，使材料分子间隙增大，多层滤层产生间隙，导致过滤效果衰减，且影响滤层使用寿命。充分发挥滤层与芯片的性能，大大提高了传感器的可靠性。
18.优选地，所述第一固定件和壳体内部之间设有金属过滤网。
19.有益效果：对外，可以防止生产制造过程中、实际运输中发生碰撞或其它外界干扰，影响到内部传感器元件及滤层，对内，金属过滤网还起到承托和保护作用。
20.优选地，所述壳体内还设有铜柱，所述铜柱位于管壳座上，所述传感器元件和铜柱电气连接。
21.优选地，所述壳体包括管壳帽和管壳座，所述管壳帽的一端与管壳座螺纹连接。
22.优选地，所述第一固定件为第一卡环，所述第二固定件为第二卡环。
23.优选地，所述传感器元件为芯片。
24.本实用新型的工作原理：气体进入进气口、依次经过第一滤层、第二滤层和第三滤层，过滤掉水气、杂质，经过第三滤层过滤挥发性气体后，导入传感器元件中进行检测。
25.本实用新型的优点在于：本实用新型通过设置多层滤层，防止水气、杂质和挥发性气体进入对传感器元件造成损害，提高冷媒传感器的长期稳定性和灵敏度。
26.第一滤层主要防止空气中湿度过高，对传感器造成影响，可以过滤大部分水气，第二滤层主要防止空气中的大颗粒物或硅氧烷等污染物质对传感器造成不可逆伤害，第三滤层主要过滤乙醇等挥发性气体。
27.通过第一固定件和第二固定件固定及方便固定滤层。
28.pe板大大提高了气体在滤层中的留滞时间，极大程度的提高过滤效果。此外，多个活性炭滤孔结构，能够进一步吸收空气中的水气，甲醛等污染气体，降低气体在滤层中的分散速率，使其均一分散，为进一步的选择性过滤提供帮助。多极滤层与滤孔结合的方式，最大限度利用滤层，使其表现出优异性能。
29.设置的气凝胶隔热膜能够防止芯片长时间加热，导致芯片上层滤层受高温影响，使材料分子间隙增大，多层滤层产生间隙，导致过滤效果衰减，且影响滤层使用寿命。充分发挥滤层与芯片的性能，大大提高了传感器的可靠性。
附图说明
30.图1为本实用新型实施例中气体传感器的剖面结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例中pe板的结构示意图；
32.图中：壳体1；管壳帽11；管壳座12；进气口13；芯片2；第一滤层31；第二滤层32；第
三滤层33；第四滤层34；第一防水透气膜341；pe板342；滤孔3421；第二防水透气膜343；金属过滤网4；气凝胶隔热膜5；第一卡环61；第二卡环62；铜柱7；密封垫圈8。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
35.需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
36.一种气体传感器，如图1和图2所示，包括壳体1、传感器元件和滤层(31,32,33,34)，本实施例中传感器元件为芯片2，但不仅限于芯片2。
37.壳体1封装气体传感器的金属外壳，壳体1包括管壳帽11和管壳座12，壳体1的形状根据实际需要设置，本实施例中管壳帽11为柱状，如圆柱，管壳帽11设有容纳传感器元件和滤层的腔体。管壳帽11上开设进气口13，进气口13的位置根据实际需要设置，本实施例中进气口13位于管壳帽11的一端，进气口的直径为4mm左右，但不仅限于此。
38.为方便更换滤层和芯片2，节约资源，降低成本，便于检查和维修，管壳帽11的另一端与管壳座12螺纹连接，为提高管壳帽11和管壳座12之间的气密性，管壳帽11和管壳座12之间还安装密封垫圈8。管壳帽11靠近管壳座12的一端往外延伸，方便密封垫圈8的放置，同时防止管壳座12螺纹过渡旋转而导致的传感器元件被加压损坏。管壳座12的一端呈倒角结构，便于管壳座12与管壳帽11之间的组装，不易磨损管壳帽11内壁。
39.滤层包括第一滤层31、第二滤层32和第三滤层33。第一滤层31、第二滤层32和第三滤层33依次位于进气口下方。第一滤层31的的材质为pp棉、干燥剂中的一种或多种，主要防止空气中湿度过高，对传感器造成影响，第一滤层31可以过滤大部分水气，当然第一滤层31也可以采用能够过滤水气的其他材料。
40.第二滤层32的材质为陶土、高岭土中的一种或多种，第二滤层32主要防止空气中的大颗粒物或硅氧烷等污染物对传感器造成不可逆损害，当然第二滤层32也可以采用能够过滤空气中大颗粒物或硅氧烷等污染物的材料。
41.第三滤层33的材质为氧化铝，第三滤层33的材质为现有技术，第三滤层33能够将干扰冷媒传感器的乙醇、硫化氢、二氧化氮、氨气、一氧化碳充分过滤，使冷媒传感器的选择
性和稳定性明显提高。
42.为固定及方便固定滤层，分别在第一滤层31上方和第三滤层33下方分别安装第一固定件和第二固定件，本实施例中第一固定件为第一卡环61，第二固定件为第二卡环62，第一卡环61和第二卡环62的大小和尺寸根据壳体1内部结构设置，通过调整第一卡环61和第二卡环62的大小和尺寸以节省更多空间。本实施例根据实际需要，调整第二卡环62的尺寸大于第一卡环61，但不仅限于此，通过尺寸小的第一卡环61节省空间，通过尺寸大的第二卡环62保证滤层结构强度，通过启动压力机作用于第二卡环62，设置压力约为0.5mpa，但不仅限于0.5mpa，使滤层整体结构致密紧实，提高长期使用率。
43.为防止生产制造过程中、实际运输中发生碰撞或其它外界干扰，影响到内部传感器元件及滤层，本实施例在第一卡环61和壳体1内壁之间安装金属过滤网4，本实施例中金属过滤网4的孔径大小约为0.5mm，但并不仅限于此。金属过滤网4的形状与壳体1的截面形状匹配，当气动压力机作用于第二卡环62时，金属过滤网4还起到承托和保护作用。
44.滤层还包括第四滤层34，第四滤层34位于第二滤层32和第三滤层33之间，第四滤层34包括第一防水透气膜341、pe板342和第二防水透气膜343，如图2所示，pe板342的截面呈圆形，pe板342上开设有滤孔3421，滤孔3421呈圆形，本实施例中滤孔3421的直径为2mm，但并不仅限于此。通过打孔器在pe板342上打孔，滤孔3421的排列方式为三排五列，但不仅限于此，滤孔3421内填充有活性炭，大大提高了气体在滤层中的留滞时间，极大程度的提高过滤效果。此外，多个活性炭滤孔3421结构，能够进一步吸收空气中的水气，甲醛等污染气体，降低气体在滤层中的分散速率，使其均一分散，为进一步的选择性过滤提供帮助。
45.第一防水透气膜341和第二防水透气膜343均呈圆形，第一防水透气膜341和第二防水透气膜343起防水透气作用，且阻隔pe板342上的滤孔3421与第二滤层32和第三滤层33，防止多层滤层混层。为进一步固定第一防水透气膜341和第二防水透气膜343，第一防水透气膜341的一面通过粘结剂粘合在pe板342的一面，第二防水透气膜343的一面通过粘结剂粘合在pe板342另一端，但并不仅限于此固定方式，其中粘合剂可以为压敏胶。
46.滤层的总厚度根据壳体1体积设置，且不能过薄或过厚，过薄，将影响选择性效果，但响应回复时间不受影响；过厚，将增加气体响应回复时间，且压缩芯片2所处腔体的体积，不利于封装。本实施例中第一滤层31、第二滤层32、第三滤层33的厚度分别约为2mm、2mm、4mm，壳体1体积约为580mm3，但各滤层的厚度和壳体1的体积并不仅限于此。
47.气体依次经过进气口和滤层后导入芯片2，为防止芯片2长时间加热，导致芯片2上层滤层受高温影响，使材料分子间隙增大，多层滤层产生间隙，导致过滤效果衰减，且影响滤层使用寿命，第三滤层33和芯片2之间设有气凝胶隔热膜5，本实施例中气凝胶隔热膜5位于第三滤层33和第二卡环62之间，为进一步固定气凝胶隔热膜5，气凝胶隔热膜5通过粘结剂粘合在第三滤层33上，其中粘结剂可以为双面胶。气凝胶隔热膜5具有很好的隔热作用，同时，还具有很好的保温作用，温度对气体传感器的灵敏度有决定性作用，温度过低会使传感器灵敏度达不到预期值，气凝胶隔热膜5的保温作用使其温度场均一，降低传感器受环境温度影响，使其在高低温环境中依然保持高的灵敏度。
48.本实施例还包括铜柱7，铜柱7固定安装在管壳座12上，芯片2和铜柱7通过金线电气连接，其连接方式为现有技术，芯片2可以悬空设置，也可以放置在管壳座12上，本实施例中芯片、铜柱7和管壳座12构成一个整体，方便拆卸，芯片。本实施例中铜柱7的个数为四个，
四个铜柱7在管壳座12的具体位置根据实际需要设置，四个铜柱7围绕芯片2呈对角线设置，呈同一对角线的铜柱7的一端与芯片2的加热端或芯片2的测量端连接，铜柱7的另一端贯穿管壳座12，方便测量。在实际应用中，对四个铜柱7进行标记，方便大量生产，可直接进行测量，对于封装好后的芯片2无需二次验证加热端与测量端。
49.本实施例的工作原理：气体依次经过金属过滤网4、第一滤层31、第二滤层32、第四滤层34、第三滤层33和气凝胶隔热膜5，第一滤层31过滤大部分水气，然后经过第二滤层32，过滤空气中的大颗粒物或硅氧烷等污染物，第四滤层34中pe板342的孔隙中填充的活性炭材料吸收空气中的水气，甲醛等污染气体，第四滤层34中的第一防水透气膜341和第二防水透气膜343起防水透气作用，第三滤层33将干扰冷媒传感器的乙醇、硫化氢、二氧化氮、氨气、一氧化碳充分过滤。
50.本实施例的有益效果：本实用新型通过设置多层滤层，防止水气、杂质和挥发性气体进入对传感器元件造成损害，提高冷媒传感器的长期稳定性和灵敏度。
51.第一滤层31主要防止空气中湿度过高，对传感器造成影响，可以过滤大部分水气，第二滤层32主要防止空气中的大颗粒物或硅氧烷等污染物质对传感器造成不可逆伤害，第三滤层33主要过滤乙醇等挥发性气体。
52.pe板342大大提高了气体在滤层中的留滞时间，极大程度的提高过滤效果。此外，多个活性炭滤孔3421结构，能够进一步吸收空气中的水气，甲醛等污染气体，降低气体在滤层中的分散速率，使其均一分散，为进一步的选择性过滤提供帮助。多极滤层与滤孔3421结合的方式，最大限度利用滤层，使其表现出优异性能。
53.通过设置金属过滤网4，对外，可以防止生产制造过程中、实际运输中发生碰撞或其它外界干扰，影响到内部传感器元件及滤层，对内，金属过滤网4还起到承托和保护作用。
54.确保传感器防水、防尘，且在空气中长期稳定，提高可靠性，提高使用效率。
55.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。