CN105318979A - 热传感器 - Google Patents

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Abstract

用于飞机的热传感器包括第一电极、第二电极、设置在所述第一电极与所述第二电极之间的支撑层，以及被配置成设置在所述支撑层内的状态变化材料，其中所述状态变化材料在非导电状态与在阈值温度下的导电状态之间转变，以便电气地连接所述第一电极和所述第二电极。

Description

热传感器
技术领域
本公开涉及热传感器，更具体地说，涉及飞机和车辆中的连续热/过热感测。
背景技术
飞机部件(例如，来自引擎的用于环境控制的热空气管道)的热感测可利用设置在飞机部件中的热量感测元件来监测部件的过热。当前管道泄漏过热检测系统(DLODS)使用由粒状多孔陶瓷或玻璃层分开的含镍内芯电极和镍铬铁合金(Inconel)625外护套电极。这种粒状多孔陶瓷层填充有盐混合物，并且当在低于阈值温度暴露时充当电极之间的电气屏障。盐混合物在阈值温度下熔融并引起内电极与外电极之间的电气连接，以使得盐混合物成为热量感测元件。
这类常规方法和系统通常被视为可以满意地达到其预期目的。然而，在本技术领域中仍需要改进的热传感器。对于具有聚合物复合部件的飞机来说，过热感测需要以较快响应的方式在较低温度下做出反应。本公开提供针对这种需要的解决方案。
发明内容
在本公开的至少一个方面，用于飞机的热传感器包括第一电极、第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的支撑层，以及被配置成设置在支撑层内的状态变化材料，其中状态变化材料在非导电状态与在阈值温度下的导电状态之间转变，以便电气地连接第一电极和第二电极。支撑层可为独立实体或电极的一部分。例如，两个电极可以是不锈钢、铝或其它导电材料。支撑层可为一个电极的至少一个内表面上的阳极化层。相变材料被沉积来使得相变材料与阳极化电极表面和非阳极化电极表面部分接触。当达到临界传感器温度时，相变材料由固态转化为液态并完成电气连接，从而产生传感器输出。
第一电极和第二电极中的至少一个可以是平板电极。第一电极和第二电极可由铝或任何其它合适的材料制成。支撑层可包括粒状陶瓷、玻璃或粒状高温聚合物。支撑层可为第一电极和第二电极中的一个的阳极化层。粒状陶瓷或聚合物的形式可作为网状结构、纤维结构或膜结构存在。合适的陶瓷材料包括如氧化铝的非导电金属氧化物以及玻璃。高温聚合物可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)或聚砜(PSU)中的至少一种。
状态变化材料可包括共晶盐、盐混合物、导电聚合物膜和/或任何其它合适的相变材料/状态变化材料。盐可包括例如硝酸盐和较少量亚硝酸盐的任何合适的化学混合物，所述硝酸盐具有锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子，并且所述亚硝酸盐可含有包括锂、钠和钾的一种或多种阳离子。亚硝酸盐物质的所需量在从约1重量%至约15重量%的范围内变化。示例性盐包括以下比率：LiNO3:NaNO3:KNO3:NaNO2，盐可包括合适的组成，例如，CsNO3、Ca(NO3)2、NaCl、ZnSO4、KI、SnCL2、NH4Cl和/或MgCl。
状态变化材料可夹在第一电极与第二电极之间，例如，其中状态变化材料通过密封剂被密封在第一电极与第二电极之间。密封剂可包括全氟弹性体或任何其它合适的材料。
在本公开的至少一个方面中，制造热传感器的方法包括使用熔融的状态变化材料浸涂支撑层，在浸涂后的支撑层上设置第一铝平板电极和第二铝平板电极，以及将支撑层密封在第一铝平板电极与第二铝平板电极之间。浸涂可包括在熔融的共晶盐中浸涂支撑层。
密封支撑层可包括在支撑层的暴露边缘上设置密封剂并热压所述密封剂。所述方法还可包括将第一电极和第二电极、支撑层以及密封剂一起热压成夹层。
根据以下结合附图进行的详细描述，本公开的系统和方法的这些和其它特征对本领域技术人员而言将变得更加显而易见。
附图说明
为使本公开所属领域的技术人员将容易地理解如何在无不当实验的情况下制造和使用本公开的设备和方法，以下将参考某些附图来详细描述本公开的实施方案，其中：
图1是根据本公开的热传感器的实施方案的透视截面图，其示出热传感器被电气地连接至信号处理设备；并且
图2是图1的热传感器的实施方案的部分透视图，其示出密封剂。
具体实施方式
现在将参考附图，其中相同的参考数字标识本公开的相似结构特征或方面。为达解释和说明而非限制的目的，根据本公开的热传感器的实施方案的透视图在图1和图2中示出，并且所述热传感器总体上由参考数字100标示。本文描述的系统和方法可用于例如在飞机部件和/或系统中感测温度或指示阈值温度。
热传感器100包括第一电极101、第二电极103和设置在第一电极101与第二电极103之间的支撑层105。状态变化材料设置在支撑层105内以便状态变化材料在非导电状态与在阀值温度下的导电状态之间转变，以便允许高于阈值温度时第一电极101与第二电极103之间的导电。
如图所示，第一电极101和第二电极103中的一个或两个可以是平板电极或可制造成任何其它合适的形状。第一电极101和第二电极103还可由铝或任何其它合适的材料制成。
在一些实施方案中，支撑层105可包括粒状陶瓷、玻璃或粒状高温聚合物。粒状陶瓷或聚合物的形式可作为网状结构、纤维结构或膜结构存在。合适的聚合物材料包括高温聚四氟乙烯(PTFE)，并且合适的陶瓷材料包括如氧化铝的非导电金属氧化物以及玻璃。在其它实施方案中，支撑层105可包括任何其它合适的多孔材料。
支撑层105可为第一电极101和第二电极103中的一个的阳极化层(例如，阳极化铝层Al2O3)或任何其它合适的氧化层。在至少一些实施方案中，状态变化材料可包括盐混合物。在所述实施方案中，阳极化层特性可被选择来在将能量施加至传感器100时实现传感器的所需阻抗和/或电阻。例如，形态、厚度、孔隙率或其它性质可被改性来改变传感器100的电气和物理特性。在一些实施方案中，支撑层105的厚度是约25微米(约0.001英寸)。
状态变化材料可包括共晶盐、盐混合物、导电聚合物膜和/或任何其它合适的相变材料/状态变化材料。盐可包括例如硝酸盐和较少量亚硝酸盐的任何合适的化学混合物，所述硝酸盐具有锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子，并且所述亚硝酸盐可含有包括锂、钠和钾的一种或多种阳离子。亚硝酸盐物质的所需量在从约1重量%至约15重量%的范围内变化。
在一些实施方案中，盐混合物可包括以下化学比率：LiNO3:NaNO3:KNO3:NaNO2。在一些实施方案中，盐组合物可包括任何合适的组成，例如，CsNO3、Ca(NO3)2、NaCl、ZnSO4、KI、SnCL2、NH4Cl和/或MgCl。状态变化材料107(例如，盐混合物、共晶盐混合物)可被选择来提供所需阈值温度(例如，对于上述比率来说是约99.5摄氏度)下的熔融温度。
如图所示，状态变化材料可夹在第一电极101与第二电极103之间，并且可通过围绕传感器100的周边密封的密封剂107密封在第一电极101与第二电极103之间。密封剂107可包括全氟弹性体或任何其它合适的高温密封剂，其熔融温度高于状态变化材料的熔融温度。
传感器100可被电气地连接至信号处理系统109，所述信号处理系统109被配置成测定传感器100的阻抗、电阻、电压、电流或其它电气特性。如图所示，第一电极101和第二电极103可以任何合适的手段电气地连接至信号处理系统109。信号处理系统109可包括用于接收和/或处理电气信号的任何合适的电路硬件、软件等。
如上所述，传感器100可用于测定温度(例如，通过阻抗测量或其它合适的电气分析)和/或测定出已超过温度阈值，因为低于阈值温度时，支撑层105充当状态变化材料与一个或两个电极之间的电绝缘体，从而阻止电气信号从其中通过。当达到或超过阈值温度时，状态变化材料熔融并闭合第一电极101与第二电极103之间的电路。信号处理系统109可确定这种情况何时发生，并且向合适的系统(例如，机载计算机)或任何其它合适的指示器发送信号，以便指示传感器100所在处的温度超过阈值温度。
由于平坦形状和/或使用了更轻的电极材料，传感器100可比常规传感器更薄且更轻。另外，传感器100可被安装到(例如，通过高温粘结)或被定位在飞机系统中(例如，邻近管道)，例如，使平坦侧面向热空气管道壁，从而相对于常规管状几何形状增加传热表面积并因此减少传感器100的响应时间。由于许多过热检测传感器被用在传统商用飞机中，可以想象使用如本文公开的传感器100可将飞机的重量减轻例如大约数十磅。此外，由于构造材料的缘故，所公开的传感器的一些实施方案可展现出比常规传感器更高的几何灵活性，从而允许连续传感器符合导管的形状而没有使支撑层开裂或损坏的风险，所述开裂或损坏使传感器不可操作。
在本公开的至少一个方面中，制造热传感器100的方法包括使用熔融的状态变化材料浸涂支撑层105，在浸涂后的支撑层105上设置第一电极101和第二电极103，以及将支撑层密封在第一电极101与第二电极103之间。浸涂可包括在熔融的共晶盐中浸涂支撑层105。
密封支撑层105还可包括在支撑层105的暴露边缘上设置密封剂107并且热压密封剂107。所述方法还可包括将第一电极101和第二电极103、支撑层105以及密封剂107一起热压成夹层。
如上所述并如图所示的本公开的方法、设备和系统提供具有包括更轻重量和更快响应时间的优异性质的热传感器。虽然已经参考实施方案示出并描述了本公开的装置和方法，但本领域技术人员将容易地理解：可在不脱离本公开的精神和范围的情况下对所述实施方案做出改变和/或修改。

Claims (14)

1.一种用于飞机的连续热/过热传感器，其包括：
第一电极；
第二电极；
支撑层，其设置在所述第一电极与所述第二电极之间；以及
状态变化材料，其设置在所述支撑层内，其中所述状态变化材料被配置成在非导电状态与在阈值温度下的导电状态之间转变，以便电气地连接所述第一电极和所述第二电极。
2.如权利要求1所述的热传感器，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个是平板电极。
3.如权利要求1所述的热传感器，其中所述第一电极和所述第二电极由铝制成。
4.如权利要求1所述的热传感器，其中所述支撑层可包括多孔陶瓷或多孔高温聚合物中的至少一种。
5.如权利要求4所述的热传感器，其中所述多孔陶瓷包括玻璃纤维的至少一种，或所述高温聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)或聚砜(PSU)。
6.如权利要求1所述的热传感器，其中所述支撑层是所述第一电极和所述第二电极中的一个的阳极化层。
7.如权利要求1所述的热传感器，其中所述状态变化材料包括盐混合物。
8.如权利要求7所述的热传感器，其中所述盐混合物包括以下化学比率：LiNO3:NaNO3:KNO3:NaNO2。
9.如权利要求1所述的热传感器，其中所述状态变化材料夹在所述第一电极与所述第二电极之间，并且其中所述状态变化材料通过密封剂密封在所述第一电极与所述第二电极之间。
10.如权利要求11所述的热传感器，其中所述密封剂包括全氟弹性体。
11.一种制造连续热/过热传感器的方法，所述方法包括：
使用熔融的状态变化材料浸涂支撑层；
在浸涂后的所述支撑层上设置第一铝平板电极和第二铝平板电极；以及
将所述支撑层密封在所述第一铝平板电极和所述第二铝平板电极之间。
12.如权利要求11所述的方法，其中浸涂包括在熔融或水性盐混合物中浸涂所述支撑层。
13.如权利要求11所述的方法，其中密封所述支撑层包括在所述支撑层的暴露边缘上设置密封剂并且热压所述密封剂。
14.如权利要求13所述的方法，其还包括将所述第一电极和所述第二电极、所述支撑层以及所述密封剂一起热压成夹层。
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CA (1) CA2894045C (zh)
ES (1) ES2727584T3 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110168327A (zh) * 2017-01-09 2019-08-23 恩德莱斯+豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司 用于温度计的原位校准的设备和方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11408780B2 (en) 2019-08-16 2022-08-09 Kidde Technologies, Inc. Thermal sensor and method of manufacture
FR3131958A1 (fr) * 2022-01-19 2023-07-21 Safran Nacelles Système de détection d’une surchauffe locale d’un inverseur de poussée, notamment d’un aéronef

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206308A (en) * 1976-06-11 1980-06-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic heat-sensitive semiconductive materials
US5793293A (en) * 1996-05-13 1998-08-11 Furon Company Temperature sensing system for over-heat detection
US20020140527A1 (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Khosro Shamsaifar Tunable RF devices with metallized non-metallic bodies
US20030234838A1 (en) * 2002-06-20 2003-12-25 Xerox Corporation Phase change ink imaging component with thermoset layer
CN1745485A (zh) * 2003-01-30 2006-03-08 松下电器产业株式会社 热开关元件及其制造方法
EP1777503A1 (en) * 2005-10-19 2007-04-25 Kidde IP Holdings Limited Temperature switch
CN101021965A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 张卫社 线型感温火灾探测器
JP2010060404A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Denso Corp 温度センサ用感温体
US20120048768A1 (en) * 2009-02-11 2012-03-01 Mathew Holloway Phase change material composition
US20120264022A1 (en) * 2011-02-18 2012-10-18 Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. Electrode for electrochemical device and method for producing the same
FR2986777A1 (fr) * 2012-02-09 2013-08-16 Aircelle Sa Structure d'aeronef equipee de capteurs de temperature
US8921473B1 (en) * 2004-04-30 2014-12-30 Sydney Hyman Image making medium

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7351973B2 (en) * 2005-02-15 2008-04-01 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for providing thermal conductance in thermally responsive photonic imaging devices
CN100527179C (zh) * 2005-11-14 2009-08-12 首安工业消防有限公司 一种模拟量线型定温火灾探测线缆
US8231614B2 (en) * 2007-05-11 2012-07-31 Tyco Healthcare Group Lp Temperature monitoring return electrode

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206308A (en) * 1976-06-11 1980-06-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic heat-sensitive semiconductive materials
US5793293A (en) * 1996-05-13 1998-08-11 Furon Company Temperature sensing system for over-heat detection
US20020140527A1 (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Khosro Shamsaifar Tunable RF devices with metallized non-metallic bodies
US20030234838A1 (en) * 2002-06-20 2003-12-25 Xerox Corporation Phase change ink imaging component with thermoset layer
CN1745485A (zh) * 2003-01-30 2006-03-08 松下电器产业株式会社 热开关元件及其制造方法
US8921473B1 (en) * 2004-04-30 2014-12-30 Sydney Hyman Image making medium
EP1777503A1 (en) * 2005-10-19 2007-04-25 Kidde IP Holdings Limited Temperature switch
CN101021965A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 张卫社 线型感温火灾探测器
JP2010060404A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Denso Corp 温度センサ用感温体
US20120048768A1 (en) * 2009-02-11 2012-03-01 Mathew Holloway Phase change material composition
US20120264022A1 (en) * 2011-02-18 2012-10-18 Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. Electrode for electrochemical device and method for producing the same
FR2986777A1 (fr) * 2012-02-09 2013-08-16 Aircelle Sa Structure d'aeronef equipee de capteurs de temperature

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110168327A (zh) * 2017-01-09 2019-08-23 恩德莱斯+豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司 用于温度计的原位校准的设备和方法
US11519794B2 (en) 2017-01-09 2022-12-06 Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg Device and method for the in-situ calibration of a thermometer

Also Published As

Publication number Publication date
US20150369673A1 (en) 2015-12-24
JP2016004044A (ja) 2016-01-12
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US9933316B2 (en) 2018-04-03
US20160138979A1 (en) 2016-05-19
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EP2957878A1 (en) 2015-12-23
BR102015014353A2 (pt) 2015-12-22
CA2894045C (en) 2022-04-05
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BR102015014353B1 (pt) 2021-05-18
JP6522438B2 (ja) 2019-05-29
US10539471B2 (en) 2020-01-21
ES2727584T3 (es) 2019-10-17

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