CN102435330A

CN102435330A - 温度传感器

Info

Publication number: CN102435330A
Application number: CN2011102945007A
Authority: CN
Inventors: 佐藤元树; 儿岛孝志; 堀恒丹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: JP2012093340A; DE102011083373A1; CN102435330B; JP5229355B2

Abstract

一种温度传感器(1)具有其末端(21)封闭的筒状部件(2)、布置在筒状部件(2)中的热传感器(3)、绝缘管(4)和一对信号线(5)。由陶瓷烧结体制成的绝缘管(4)布置在筒状部件(2)中，并具有在筒状部件(2)的轴向方向X穿透的一对穿孔(40)。一对信号线(5)与热传感器(3)连接，并穿过绝缘管的穿孔(40)。至少在绝缘管(4)的轴向方向X的一部分区间中，间隙(10)形成在筒状部件(2)的内周表面(20)和绝缘管(4)的圆周表面(45)之间。在绝缘管与筒状部件(2)之间形成间隙(10)的状态下支撑绝缘管(4)的支撑构件(6)布置在筒状部件(2)中。

Description

温度传感器

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，其设有热传感器、具有穿孔的绝缘管、和插入穿孔中的热传感器的信号线。

背景技术

一种用于测量车辆排放气体等的温度的温度传感器是公知的，如图10所示，其设有诸如热敏电阻等的热传感器93和鞘针90(参见JP2000-162051)。

鞘针90设有金属制成的筒状部件92、填充在筒状部件92内的粉状绝缘体94、和与热传感器93连接的一对信号线95。这对信号线95由绝缘体94支撑它的位置并保持它的绝缘性能。

当制造鞘针90时，执行所谓的变薄拉伸工艺。

即，准备一种具有比处理过的筒状部件92更大外直径和在轴向方向更短长度的筒状部件，该对信号线95穿过筒状部件，并且由MgO等组成的粉状绝缘体94充填在筒状部件中。

然后，执行对筒状部件的外直径的变薄工艺和对筒状部件轴向长度的拉伸工艺。

绝缘体94通过使绝缘体94紧密在筒状部件92中的变薄拉伸防止从筒状部件92脱落。

另一方面，肋部件98围绕鞘针90布置，并且外筒900固定到肋部件98。

鞘针90的后端部分90a插入外筒900。

橡胶制成的衬套99布置在外筒900的后端905中。

涂有绝缘膜960的引线96与信号线95连接并在衬套99内穿过。

此外，为了衬套99和引线96不滑出，对外筒900的后端905执行锻造工艺。

温度传感器91布置在车辆(未示出)的排气管97中。

在排气管97中流动的排放气体g(被测量体)的温度利用热传感器93测量，并用于控制发动机等。

但是，因为当制造鞘针90时要求变薄拉伸工艺，所以传统的温度传感器91具有制造成本昂贵的问题。

此外，由于传统的温度传感器91已在鞘针90中使用粉状陶瓷作为绝缘体94，所以存在容易吸湿的问题。

如果绝缘体84吸收湿气，则很难保证该对信号线95之间的绝缘性能。

如果绝缘性能降低，在该对信号线95之间流动电流，从而造成不能输出精确检测电压的问题。

另外，因为绝缘体94无间隙地填充在筒状部件92中，所以传统温度传感器91具有热量容易地从绝缘体94传导到筒状部件92的问题。

因此，热传感器93的热量从绝缘体94传导到筒状部件92，然后按照此顺序传导到肋部件98和排气管97，并且热量被辐射到筒状部件的周围或排气管之外，造成热传感器93的温度容易地下降。

结果，热传感器93的温度和排放气体g的温度需要长时间来变为相等。

因此，当排放气体g的温度改变时，很难在它改变之后快速检测温度。

即，造成对排放气体g的温度改变的弱响应的问题。

此外，当热量易于从绝缘体94传导到筒状部件92时，排放气体的温度容易传导到绝缘体94。由于热量通过绝缘体94传导到温度传感器的上部，所以布置在排气管97之外的部件诸如衬套99和引线96的温度容易提高。

因此，必须使用高耐热部件，这提高了温度传感器91的制造成本。

发明内容

本发明鉴于以上所阐述的问题已被做出，并且作为它的目的提供了一种减少制造成本、容易保证信号线的绝缘性能和对被测量体的温度改变良好响应的温度传感器。

在根据第一方面的温度传感器中，温度传感器包括其末端封闭的筒状部件、布置在筒状部件中的热传感器、布置在筒状部件中由陶瓷烧结体制成的具有一对在筒状部件的轴向方向穿透的穿孔的绝缘管、和一对与热传感器连接并穿过绝缘管的穿孔的信号线。

至少在绝缘管的轴向方向的一部分区间中，在筒状部件的内周表面和绝缘管的圆周表面之间形成间隙，并且在与筒状部件之间形成间隙之下支撑绝缘管的支撑构件布置在筒状部件中。

在本发明中，不使用粉状陶瓷，而使用由陶瓷烧结体制成的绝缘管用于保证该对信号线之间的电绝缘。

信号线穿过布置在绝缘管中的穿孔。

由于绝缘管由陶瓷烧结体制成，如果使用上述结构绝缘管将很难吸收湿气，并且该对信号线之间的绝缘性能将很难下降。

此外，由于在本发明中不存在像以前执行变薄拉伸工艺的需要，所以温度传感器的制造成本能够降低。

此外，至少在绝缘管的轴向方向的一部分区间中，在本发明中间隙形成在筒状部件的内周表面和绝缘管的圆周表面之间。

由于根据上述，间隙形成在筒状部件和绝缘管之间，所以热量很难从绝缘管传导到筒状部件。

因此，能够防止将热传感器的热量通过绝缘管传导到筒状部件并散发筒状部件周围的热量，或将热量传导到肋部件和排气管并从排气管辐射热量的缺陷。

结果，热传感器的温度和被测量体的温度容易地变为相等，并且当被测量体的温度改变时，能够在它改变后快速检测温度。即，改进了对被测量体的温度改变的响应。

此外，本发明的温度传感器具有支撑绝缘管的支撑构件。

因此，即使当一定力从外部施加到温度传感器并且温度传感器变得振动时，绝缘管也能够被支撑到筒状部件。

因此，绝缘管很难在径向方向摆动，即使当使用又细又长的绝缘管时，也很难损坏绝缘管。

此外，支撑绝缘管的支撑构件在支撑构件和筒状部件之间设有一间隙。

因此，来自振动的应力通过调整支撑构件的位置和该间隙的尺寸能够被减少。

结果，即使在高振动应力存在的环境下也能够防止绝缘管被打破或引线被断接的缺陷。

如上所述，根据本发明，能够提供具有减少制造成本、易于保证信号线的绝缘、和对被测量体温度改变的良好响应的温度传感器。

在根据第二方面的温度传感器中，筒状部件中布置热传感器的部分的直径小于形成间隙的部分的直径。

在根据第三方面的温度传感器中，筒状部件的在内部布置热传感器的部分和与绝缘管的圆周表面之间形成间隙的部分一体地形成。

在根据第四方面的温度传感器中，支撑构件具有圆筒侧部分、绝缘管部分、和连接部分。

圆筒侧部分通过在径向方向向外按压筒状部件的内圆周侧将支撑构件固定到筒状部件。

绝缘管部分围绕绝缘管的圆周表面。

连接部分连接圆筒侧部分和绝缘管部分。

在根据第五方面的温度传感器中，支撑构件由弹性体制成。

在根据第六方面的温度传感器中，支撑构件由小规格金属线缠绕的金属网制成。

在根据第七方面的温度传感器中，其中热传导性高于空气的高热传导材料填充在筒状部件的内周表面和热传感器的外表面之间。

附图说明

在附图中：

图1示出了在第一实施例中的温度传感器的横向剖视图；

图2示出了图1的主要部分的放大的横向剖视图；

图3示出了在第一实施例中的绝缘管的放大的立体图；

图4示出了在第一实施例中的支撑构件的放大的视图；

图5示出了在第一实施例中的支撑构件的立体图；

图6示出了在第二实施例中的温度传感器的主要部分的放大的横向剖视图；

图7示出了在第三实施例中的温度传感器的主要部分的放大的横向剖视图；

图8示出了在第三实施例中的温度传感器的主要部分的放大的横向剖视图，其中高热传导材料充填到筒状部件的第二部分；

图9示出了在第四实施例中的温度传感器的主要部分的放大的横向剖视图；以及

图10示出了在现有技术中的温度传感器的横向剖视图。

具体实施方式

参照附图，以下将说明本发明的实施例。

(第一实施例)

以下通过使用图1至图5解释在本发明第一实施例中的温度传感器。

如图1、2所示，本实施例的温度传感器1具有其末端21封闭的筒状部件2、布置在筒状部件2中的热传感器3、绝缘管4和一对信号线5。

由陶瓷烧结体制成的绝缘管4布置在筒状部件2中，并具有在筒状部件2的轴向方向X穿透的一对穿孔40(参见图3)。

例如，绝缘管4由诸如Al₂O₃(氧化铝)、MgO(氧化镁)、ZrO₂(氧化锆)、Si₃N₄(氮化硅)等具有耐热性能的陶瓷制成。

在上述陶瓷中，因为高抗绝缘性和优良的可加工性Al₂O₃是优选的。

附带地，如果陶瓷烧结体的密度升高，绝缘性能和防吸收湿气性能能够改进。

因此，陶瓷烧结体的密度越高，它越优选。

此外，信号线5与热传感器3连接，并穿过绝缘管4的穿孔40。

例如，信号线5由诸如INCONEL 601(注册商标)和FeCrAl的耐火金属制成。

如图1所示，至少在绝缘管4的轴向方向X的一部分区间中，间隙10形成在筒状部件2的内周表面20和绝缘管4的圆周表面45之间。

此外，在绝缘管4与筒状部件2之间形成间隙10的状态下支撑绝缘管4的支撑构件6布置在筒状部件2中。

以下，解释细节。

本实施例的温度传感器1布置在车辆(未示出)的排气管7中，并且测量在排气管7中流动的排放气体g(本实施例的被测量体)的温度。

此外，本实施例的筒状部件2由容纳热传感器3的第一部分2a和其末端从内侧固定到第一部分2a的第二部分2b组成。

如图2所示，第一部分2a和第二部分2b通过激光焊接等焊接到焊接部分250。

间隙10在第二部分2b的轴向方向X在所有区间中形成。

此外，第一部分2a的末端侧的直径相比于第二部分2b的末端部分23是减小的，并且绝缘管4插到直径减小的部分(缩径部)。

为了将绝缘管4插入缩径部，缩径部的内直径构造为略微大于绝缘管4的外直径。

因此，在缩径部和绝缘管4之间存在大约0.5mm至1.0m的间隙。

热传感器3由热敏电阻制成。热传感器3布置在绝缘管4的末端41和筒状部件2的末端21之间。

此外，具有高热传导性的缓冲材料11填充在筒状部件2的末端21和热传感器3之间。

另一方面，如图1所示，在径向方向向外突出的肋12形成在筒状部件2上。

外筒8从其外侧固定到肋12的后端部分12a。此外，具有外螺纹130的紧固构件13从其外侧固定到外筒8。

此外，螺纹孔70穿透排气管7形成。螺纹孔70的内部分72的直径是减小的。

当将温度传感器1安装到排气管7时，温度传感器1从排气管7的外部插入，并且紧固构件13被拧入螺纹孔70。

因而，上述内部分72的支承表面71附着到肋12。

结果，排放气体g被防止泄漏到外部。

此外，橡胶制成的衬套14安装到外壳8的后端部80。

引线15穿过衬套14。引线15与信号线5连接。

此外，外壳8的端部80被锻造。从而，衬套14和引线15被防止滑出。

如图1所示，支撑构件6安装到肋部件12在轴向方向的后端侧。支撑构件6由弹性体制成。

此外，如图4和图5所示，支撑构件6具有圆筒侧部分6a、绝缘管部分6b、和连接部分6c。

圆筒侧部分6a通过在径向方向向外按压筒状部件2的内圆周侧20将支撑构件6固定到筒状部件2。

绝缘管部分6b围绕绝缘管4的圆周表面45。连接部分6c连接圆筒侧部分6a和绝缘管部分6b。

此外，向外突出到径向方向的接合钩6d形成在圆筒侧部分6a的后端部中。

如果当制造温度传感器1时将支撑构件6插入筒状部件2，接合钩6d将卡在筒状部件2的后端侧22中，以致支撑构件6将不运动到末端侧。因而，支撑构件6被定位。

以下解释本实施例的操作和效果。

如图1和图2所示，在本实施例中，不使用粉状陶瓷，而使用由陶瓷烧结体制成的绝缘管4。

信号线5穿过布置在绝缘管4中的穿孔40。

由于绝缘管4由陶瓷烧结体制成，如果使用上述结构绝缘管4将很难吸收湿气，并且该对信号线5之间的绝缘性能将很难下降。

此外，由于在本实施例中不存在像以前执行变薄拉伸工艺的需要，所以温度传感器1的制造成本能够降低。

此外，在本实施例中，至少在绝缘管4的轴向方向X的一部分区间中，间隙10形成在筒状部件2的内周表面20和绝缘管4的圆周表面45之间。

由于根据以上描述间隙10形成在筒状部件2和绝缘管4之间，所以热量很难从绝缘管4传导到筒状部件2。

因此，能够防止将热传感器3的热量通过绝缘管4传导到筒状部件2并辐射围绕筒状部件2的热量的缺陷。

结果，热传感器3的温度和被测量体(排放气体g)的温度容易地变为相等，并且当测量体的温度改变时，能够在它改变后快速检测温度。

即，改进了对被测量体的温度改变的响应。

此外，如果热量难以从绝缘管4传导到筒状部件2，衬套14或引线15等的温度将不容易变高。

因此，使用高耐热的衬套14等变为不必要，并且温度传感器1的制造成本能够降低。

此外，本实施例的温度传感器1具有支撑绝缘管4的支撑构件6。

因此，即使当一定力从外部施加到温度传感器1并且温度传感器1变得振动时，绝缘管4也能够被支撑到筒状部件2。

因此，绝缘管4很难在径向方向摆动，即使当使用又细又长的绝缘管4时，也很难损坏绝缘管4。

如图1和图2所示，在本实施例中，在筒状部件2中布置热传感器3的部分的直径小于形成间隙10的部分的直径。

由于从以上描述热传感器3和筒状部件2之间的间隙能够做得很小，所以被测量体的温度和热传感器3的温度容易地变为相等。

因此，对被测量体的温度改变的响应变得更好。

由于如上所述，圆筒侧部分6a在径向方向向外按压筒状部件2的内圆周侧20，所以通过圆筒侧部分6a将支撑构件6牢固地固定到筒状部件2。

因此，即使如果温度传感器1变得振动，支撑构件6的错误定位也很难出现。

此外，由于绝缘管部分6b具有围绕绝缘管4的圆周表面45的形状，所以它易于支撑绝缘管4。

此外，在本实施例中，如图1所示，支撑构件6安装到肋部件12在轴向方向X的后端侧。

由于肋部件12接触排放气体g，所以温度相对容易升高。另一方面，由于肋部件12的后侧中的部分不接触排放气体g，所以温度不容易升高。

因此，如果支撑构件6布置在肋部件12的后侧，则能够使用低耐热的支撑构件6。因而，温度传感器1的制造成本能够减少。

此外，由于在本实施例中支撑构件6由弹性体制成，支撑构件6的振动吸收效果很高。

因此，即使使用又细又长的绝缘管4，也能够防止由振动损坏绝缘管4的缺陷。

如上所述，根据本实施例，能够提供减少制造成本、易于保证信号线的绝缘性能和对被测量体的温度改变良好响应的温度传感器。

(第二实施例)

本实施例是改变支撑构件6的例子。

如图6所示，本实施例的支撑构件6由小规格金属线缠绕的金属网制成。

通过此，能够改进温度传感器1的抗振性。

即，由于金属网趋于扩大金属材料的选择，所以金属网能够利用高耐热的金属材料形成。

因此，由金属网制成的支撑构件6能够形成在更靠近热传感器3的位置，即温度容易变高的位置。

这调整了支撑绝缘管4的位置，并能够调整温度传感器1的固有频率。

因此，例如当温度传感器1用在车辆中时，车辆的振动度和温度传感器1的固有频率能够改变，并且能够防止温度传感器1通过车辆振动来共振的缺陷。

因此，能够改进温度传感器1的抗振性。

此外，例如，金属网能够通过使用诸如INCO 601(注册商标)的高耐热的金属材料来形成。

其它的组成、操作和效果与第一实施例的那些相同。

(第三实施例)

如图7所示，本实施例是其中热传导性高于空气的高热传导材料19填充在筒状部件2的第一部分2a的内周表面和热传感器3的外表面之间。

关于高热传导材料19，例如能够使用氧化铝(Al₂O₃)。

此外，例如，大约0.5mm至1.0mm的间隙(未示出)形成在第一部分2a的缩径部和绝缘管4之间，并且在本实施例中高热传导材料19还填充进该间隙。

此外，虽然高热传导材料19填充在第一部分2a的缩径部中，即在图7所示例子中箭头A所示的位置，但是如图8所示，高热传导材料19可以填充到筒状部件2的第二部分2b。

其它的组成与第一实施例的相同。

解释本实施例的操作和效果。

在本实施例中，由于高热传导材料19填充在筒状部件2的第一部分2a和热传感器3之间，所以被测量体的温度和热传感器3的温度容易地变为相等。

因此，温度传感器1对被测量体的温度改变的响应性能够提高。

其它的操作和效果与第一实施例的那些相同。

(第四实施例)

本实施例是筒状部件2的内部布置热传感器3的部分(第一部分2a)和与绝缘管4的圆周表面之间形成间隙10的部分(第二部分2b)一体形成的例子，如图9所示。

即，筒状部件2由第一部分2a和第二部分2b组成为单个件，不像在第一实施例中所示的单独准备第一部分2a和第二部分2b并把它们焊接在一起来形成筒状部件2(参见图2)。

这种筒状部件2例如能够通过深拉工艺制造。

其它的组成与第一实施例的相同。

解释本实施例的操作和效果。

利用上述组成，很难在筒状部件2中出现腐蚀等。

即，虽然第一部分2a和第二部分2b(参见图2)可以单独地形成并焊接等来连接，但是由于焊接(例如，在晶界生成Cr₂₃C₆并且晶界的Cr浓度下降)可能出现敏化，因而焊接部分250变得易于腐蚀。

此外，在焊接时还存在热压力容易地施加到焊接部分250的问题。

但是，如果第一部分2a和第二部分2b通过执行深拉工艺等一体地形成，焊接工艺变得不必要并且焊接部分腐蚀的缺陷很难出现。

其它的操作和效果与第一实施例的那些相同。

Claims

1.一种温度传感器，包括：

筒状部件，其末端封闭；

布置在筒状部件中的热传感器；

布置在筒状部件中由陶瓷烧结体制成的绝缘管，其具有一对在筒状部件的轴向方向穿透的穿孔；和

一对与热传感器连接并穿过绝缘管的穿孔的信号线，

其中，至少在绝缘管的轴向方向的一部分区间中，在筒状部件的内周表面和绝缘管的圆周表面之间形成间隙，并且

在绝缘管与筒状部件之间形成间隙的状态下支撑绝缘管的支撑构件布置在筒状部件中。

2.根据权利要求1所述的温度传感器，其中，

筒状部件中布置热传感器的部分的直径小于形成所述间隙的部分的直径。

3.根据权利要求2所述的温度传感器，其中，

筒状部件的在内部布置热传感器的部分和与绝缘管的圆周表面之间形成间隙的部分形成为一体。

4.根据权利要求1、2或3所述的温度传感器，其中，

支撑构件具有圆筒侧部分、绝缘管部分和连接部分；

圆筒侧部分通过在径向方向向外按压筒状部件的内圆周侧将支撑构件固定到筒状部件；

绝缘管部分围绕绝缘管的圆周表面；和

连接部分连接圆筒侧部分和绝缘管部分。

5.根据权利要求1-4任一项所述的温度传感器，其中，

支撑构件由弹性体制成。

6.根据权利要求1、2或3所述的温度传感器，其中，

支撑构件由缠绕有小规格金属线的金属网制成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的温度传感器，其中，

其中热传导性高于空气的高热传导材料填充在筒状部件的内周表面和热传感器的外表面之间。