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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperatursensor, der eine Temperatur eines eine Messung betreffenden Mediums (nachstehend auch als Messmedium bezeichnet) misst, und eine Temperatursensormontagestruktur.
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BISHERIGER STAND DER TECHNIK
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Ein herkömmlicher Drucksensor ist beispielsweise aus der
JP 2009 - 14 484 A bekannt. Bei diesem Drucksensor ist eine Sensoreinheit, die ein Sensorsignal entsprechenden einem Druck ausgibt, an einem ersten Gehäuse montiert und wird ein zweites Gehäuse sicher gegen das erste Gehäuse gepresst, um das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse einteilig auszubilden. Insbesondere ist, in diesem Drucksensor, ein Einleitungsloch zum Einleiten des Messmediums in dem zweiten Gehäuse gebildet. Die Sensoreinheit ist derart an dem ersten Gehäuse montiert, dass die Sensoreinheit dem Messmedium, das über das Einleitungsloch eingeleitet wird, direkt ausgesetzt ist. Ferner ist ein Gewindeabschnitt an einer Außenumfangsoberfläche des zweiten Gehäuses gebildet.
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Hierbei kann ein Temperatursensor konstruiert werden, indem ein Widerstandsthermometerelement(e), dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit der Temperatur ändert, an der vorstehend beschriebenen Sensoreinheit gebildet wird, um ein Sensorsignal entsprechend der Temperatur auszugeben. In diesem Fall kann, wie in der 14 gezeigt, der Temperatursensor derart installiert werden, dass ein Gewindeabschnitt J45, der an dem Gehäuse J40 gebildet ist, schraubbar mit einem Gewindeabschnitt J62 des eine Montage betreffenden Elements (nachstehend auch als Montageelement bezeichnet) J61 verbunden wird, das einen Durchgang J60 aufweist, in dem das Messmedium strömt. Wenn das Messmedium, das in dem Durchgang J60 strömt, in das Einleitungsloch J42 eingeleitet wird, wird das der Temperatur entsprechende Sensorsignal von der Sensoreinheit (nicht gezeigt) ausgegeben.
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Die vorstehend beschriebene Installationsstruktur des Temperatursensors kann jedoch den folgenden Nachteil mit sich bringen. Insbesondere unterscheidet sich eine Strömungsrichtung des Messmediums in dem Durchgang J60 signifikant (ungefähr 90 Grad im Falle von 14) von einer Zuflussrichtung des Messmediums aus dem Durchgang J60 in das Einleitungsloch J42. Folglich kann das Messmedium nicht einfach in das Einleitungsloch J42 eintreten, so dass es leicht zu einer Verschlechterung in der Ansprechempfindlichkeit der Sensoreinheit kommen kann.
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Aus der
US 8 256 956 B2 ist ferner ein Temperatursensor mit einem Temperaturmesselement wie einem Thermistor und einem Pt-Widerstandsthermometer bekannt. Eine weitere Temperaturmessvorrichtung ist aus der
US 5 348 395 A bekannt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperatursensor mit einer verbesserten Ansprechempfindlichkeit und eine Temperatursensormontagestruktur für solch einen Temperatursensor bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch Temperatursensoren nach den Ansprüchen 1 und 5 sowie durch eine Temperatursensormontagestruktur nach dem Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Temperatursensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht in einem von der 1 verschiedenen Winkel.
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht um eine in der 1 gezeigte Sensoreinheit herum.
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in der 2.
- 5 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Temperatursensors der ersten Ausführungsform an einem Montageelement montiert.
- 6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Simulationsergebnisses, das ein Verhältnis zwischen einem Schraubwinkel und einer Zuflussrate zeigt.
- 7A zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Positionsverhältnisses zwischen Öffnungen an einem Punkt A in der 6 und einer Strömungsrichtung eines Messmediums.
- 7B zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Positionsverhältnisses zwischen den Öffnungen an einem Punkt B in der 6 und einer Strömungsrichtung des Messmediums.
- 7C zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Positionsverhältnisses zwischen den Öffnungen an einem Punkt C in der 6 und einer Strömungsrichtung des Messmediums.
- 8 zeigt eine Frontansicht eines Vorsprungs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in der 8.
- 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in der 8.
- 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Vorsprungs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in der 11.
- 13 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Temperatursensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der an dem Montageelement montiert ist.
- 14 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines herkömmlichen Temperatursensors.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend sind verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen sind gleiche oder äquivalente Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Temperatursensor der vorliegenden Ausführungsform ist zum Messen einer Temperatur von beispielsweise Motoröl geeignet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist der Temperatursensor 100 ein Verbindergehäuse 10 auf. Das Verbindergehäuse 10 der vorliegenden Ausführungsform weist ein gemoldetes Element 20 und ein Hauptgehäuse 30 auf, die einteilig bzw. ineinander integriert ausgebildet sind. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Verbindergehäuse 10 einem ersten Gehäuse der vorliegenden Erfindung.
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Zunächst ist eine Struktur des gemoldeten Elements 20 beschrieben. Das gemoldete Element 20 weist eine Schaltungsvorrichtung 21, eine Sensoreinheit 22, einen Leiterrahmen 23 und eine Formharz 24 auf, wobei das Formharz 24 die Schaltungsvorrichtung 21, die Sensoreinheit 22 und den Leiterrahmen 23 versiegelt.
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Die Schaltungsvorrichtung 21 ist elektrisch mit der Sensoreinheit 22 verbunden und führt eine Antriebssteuerung der Sensoreinheit 22 und einen vorbestimmten Prozess an einem Sensorsignal aus, das von der Sensoreinheit 22 ausgegeben wird. Ein IC-Chip, der einen Halbleiter-IC aufweist, der auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist, wird als die Schaltungsvorrichtung 21 verwendet.
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Die Sensoreinheit 22 wird beispielsweise durch ein Siliziumsubstrat gebildet und weist die Form eines Plattenelements auf, das in einer planaren rechteckigen Form ausgebildet ist. Ein Sensorchip, der eine Messvorrichtung 25 aufweist, die an einem Endteil (eine untere Seite in den 1 und 2) in einer Längsrichtung gebildet ist, wird als die Sensoreinheit 22 verwendet. Wie in der 3 gezeigt, weist die Messvorrichtung 25 einen Membranabschnitt 25a und Widerstandsthermometerelemente 25b auf. Der Membranabschnitt 25a ist als eine dünne Schicht bzw. ein dünner Film ausgebildet. Ein Widerstandswert der jeweiligen Widerstandsthermometerelemente 25b ändert sich im Ansprechen auf eine Verformung des Membranabschnitts 25a und eine Änderung der Temperatur. Folglich gibt die Sensoreinheit 22 der vorliegenden Ausführungsform ein Sensorsignal entsprechend der Temperatur und ein Sensorsignal entsprechend einem Druck aus. D.h., die Sensoreinheit 22 der vorliegenden Ausführungsform kann die Temperatur und den Druck erfassen. Ferner sind Kontaktstellen (nicht gezeigt), die elektrisch mit den Widerstandsthermometerelementen 25b verbunden sind, an dem anderen Endteil (die obere Seite in den 1 und 2) der Sensoreinheit 22, der gegenüberliegend von der Messvorrichtung 25 angeordnet ist, gebildet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist der Leiterrahmen 23 einen Inselabschnitt 23a und Leitungsabschnitte 23b auf. Die Schaltungsvorrichtung 21 und der andere Endabschnitt der Sensoreinheit 22 sind über ein Haftmittel an dem Inselabschnitt 23a befestigt. Die Leitungsabschnitte 23b dienen als Anschlüsse zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu einer Außenseite. Der Leiterrahmen 23 ist aus Metall, wie beispielsweise gewöhnliches Cu oder 42Legierung, mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit aufgebaut, wobei der Leiterrahmen 23 eine vorbestimmte Form aufweist, die anhand einer Ätz- oder Pressverarbeitung erzielt wird.
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Die Schaltungsvorrichtung 21 ist über Bonddrähte 26 elektrisch mit den Kontaktstellen verbunden, die an dem anderen Endabschnitt der Sensoreinheit 22 gebildet sind. Ferner ist die Schaltungsvorrichtung 21 über Bonddrähte 27 elektrisch mit den einen Endteilen der Leitungsabschnitte 23b verbunden. Die Bonddrähte 26, 27 sind beispielsweise aus Gold oder Aluminium aufgebaut.
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Die Schaltungsvorrichtung 21, die Sensoreinheit 22, der Leiterrahmen 23 und die Bonddrähte 26, 27 sind durch das Formharz 24 versiegelt und einteilig ausgebildet. Insbesondere sind diese Komponenten durch das Formharz 24 derart integriert, dass der eine Endteil der Sensoreinheit 22, an dem die Messvorrichtung 25 gebildet ist, von dem Formharz 24 freiliegt, und die anderen Endteile der Leitungsabschnitte 23b, die auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, die sich gegenüberliegend von den einen Endteilen der Leitungsabschnitte 23b befindet (die Seite, die über die Bonddrähte 27 mit der Schaltungsvorrichtung 21 verbunden ist), von dem Formharz 24 freiliegen. Das Formharz 24 ist beispielsweise ein gewöhnliches Epoxidharz und wird beispielsweise anhand eines Transferpressverfahrens, das Pressformen verwendet, geformt.
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Ferner ist die Sensoreinheit 22, wie vorstehend beschrieben, ein Plattenelement, das eine planare rechteckige Form aufweist, wobei die Sensoreinheit 22 durch das Formharz 24 derart versiegelt wird, dass der eine Endteil der Sensoreinheit 22 von dem Formharz 24 freiliegt. Wie in 3 gezeigt, ist das Formharz 24 jedoch derart um Seitenoberflächen 22a-22c des einen Endteils der Sensoreinheit 22 herum angeordnet, dass ein Zwischenraum 28 zwischen dem Formharz 24 und den Seitenoberflächen 22a-22c existiert. Auf diese Weise dient das Formharz 24 als ein dämpfendes Material, um eine Kollision der Seitenoberflächen 22a-22c der Sensoreinheit 22 mit einem anderen Objekt während des Pressens oder Zusammenbaus zu verhindern, um so eine Absplitterung an den Seitenoberflächen 22a-22c der Sensoreinheit 22 durch die Kollision zu verhindern. Ferner kann, da das Formharz 24 um die Seitenoberflächen 22a-22c der Sensoreinheit 22 herum angeordnet ist, während der Zwischenraum 28 zwischen dem Formharz 24 und den Seitenoberflächen 22a-22c angeordnet ist, die Übertragung einer mechanischen Spannung von dem Formharz 24 auf die Messvorrichtung 25 beschränkt werden.
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Hier sollte beachtet werden, dass das Formharz 24 nicht an einer Oberfläche des distalen Endteils der Sensoreinheit 22, die sich senkrecht zu den Seitenoberflächen 22a-22c erstreckt, und einer gegenüberliegenden Oberfläche des distalen Endteils der Sensoreinheit 22, die gegenüberliegend von der einen Oberfläche angeordnet ist, platziert ist. Ferner wird der Zwischenraum 28, der sich zwischen dem Formharz 24 und den Seitenoberflächen 22a-22c der Sensoreinheit 22 befindet, beispielsweise anhand einer Laserverarbeitung gebildet, nachdem das Formharz 24 gebildet wurde, und zwar derart, dass die Seitenoberflächen 22a-22c der Sensoreinheit 22 durch das Formharz 24 versiegelt werden. Vorstehend ist die Struktur des gemoldeten Elements 20 beschrieben.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, wird das Hauptgehäuse 30 mit Hilfe von Pressformen durch Formharz, wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) oder PBT (Polybutylenterephthalat), gebildet. Das Hauptgehäuse 30 weist einen Körperabschnitt 30a und einen Verbinderabschnitt 30b auf. Der Körperabschnitt 30a weist eine zylindrische Form auf. Der Verbinderabschnitt 30b weist eine zylindrische Form, die sich von dem Körperabschnitt 30a nach oben erstreckt, und einen verringerten Durchmesser, der an einer Verbindung zu dem Körperabschnitt 30a verringert ist, auf.
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Eine Vertiefung 31 (siehe 2) ist in einer Außenumfangsoberfläche eines Teils des Verbinderabschnitts 30b gebildet, der sich auf der Seite befindet, auf der die Verbindung des Verbinderabschnitts 30b, der mit dem Körperabschnitt 30a verbunden ist, angeordnet ist. Ferner ist eine Öffnung 32 an einem gegenüberliegenden Endteil des Verbinderabschnitts 30b gebildet, der gegenüberliegend von dem Körperabschnitt 30a angeordnet ist. In dem Körperabschnitt 30a ist ein Durchgangsloch 33 gebildet. Das Durchgangsloch 33 erstreckt sich von einem gegenüberliegenden Endteil des Körperabschnitts 30a, der gegenüberliegend von dem Verbinderabschnitt 30b angeordnet ist, und das Durchgangsloch 33 steht in Verbindung mit einem Raum in der Vertiefung 31.
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Ferner weist das Hauptgehäuse 30 mehrere Anschlüsse 34 auf, die jeweils aus Metall aufgebaut und in einer Stabform ausgebildet sind, um die Sensoreinheit 22 elektrisch beispielsweise mit einer externen Schaltung zu verbinden. Jeder der Anschlüsse 34 ist per Insert-Molding in das Hauptgehäuse 30 integriert gebildet, so dass jeder der Anschlüsse 34 innerhalb des Hauptgehäuses 30 gehalten wird.
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Insbesondere wird jeder der Anschlüsse 34 derart durch das Hauptgehäuse 30 gehalten, dass ein Endteil des Anschlusses 34 innerhalb der Vertiefung 31 an dem Hauptgehäuse 30 freiliegt und der andere Endteil des Anschlusses 34 in die Öffnung 32 an dem Anschluss 34 ragt. Der andere Endteil des Anschlusses 34, der in die Öffnung 32 ragt, ist beispielsweise über ein externes Verdrahtungselement, wie beispielsweise einen Kabelstrang (nicht gezeigt), elektrisch mit der externen Schaltung verbunden. Vorstehend ist die Struktur des Hauptgehäuses 30 beschrieben.
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Das Verbindergehäuse 10 wird derart gebildet, dass das gemoldete Element 20 durch Pressen in das Durchgangsloch 33 eingepasst wird, das in dem Hauptgehäuse 30 gebildet ist. Insbesondere wird das gemoldete Element 20 derart durch Pressen in das Durchgangsloch 33 des Hauptgehäuses 30 eingepasst, dass die anderen Endteile der Leitungsabschnitte 23b in der Vertiefung 31 freiliegen und der eine Endteil (die Messvorrichtung 25) der Sensoreinheit 22 nach außen zur gegenüberliegenden Seite des Körperabschnitts 30a, die sich gegenüberliegend von dem Hauptgehäuse 30 befindet, ragt.
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In der Vertiefung 31 ist der eine Endteil von jedem Anschluss 34 beispielsweise durch Schweißen elektrisch mit dem anderen Endteil des entsprechenden Leiterabschnitts 23b verbunden. Auf diese Weise ist die Sensoreinheit 22 durch die Schaltungsvorrichtung 21 und die Leitungsabschnitte 23b elektrisch mit den Anschlüssen 34 verbunden, so dass die Sensoreinheit 22 mit der externen Schaltung verbunden wird. Ferner ist ein Vergussmaterial 35, da eine Schweißverbindung zwischen dem einen Endteil von jedem Anschluss 34 und dem anderen Endteil des entsprechenden Leiterabschnitts 23b schützt, in der Vertiefung 31 angeordnet (siehe 2).
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Darüber hinaus ist, in dem Hauptgehäuse 30, eine Nut 36 an dem gegenüberliegenden Endteil des Körperabschnitts 30a gebildet, der gegenüberliegend von dem Verbinderabschnitt 30b angeordnet ist, derart, dass die Nut 36 eine Ringform aufweist, die das Durchgangsloch 33 umgibt, wobei ein O-Ring 37 in der Nut 36 angeordnet ist.
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Ferner ist ein Vergussmaterial 38 zwischen dem gemeldeten Element 20 und dem Hauptgehäuse 30 angeordnet, um einen Zwischenraum zwischen dem gemoldeten Element 20 und dem Hauptgehäuse 30 zu versiegeln. Vorstehend ist die Struktur des Hauptgehäuses 30 beschrieben.
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Wenn das Gehäuse 40 an dem Verbindergehäuse 10 montiert wird, wird das Gehäuse 50 und somit der Temperatursensor 100 gebildet, in dem die Sensoreinheit 22 in dem Gehäuse 50 angeordnet ist. Insbesondere wird das Gehäuse 40 durch Schneiden und/oder Kaltschmieden eines Metallmaterials, wie beispielsweise Edelstahl, SUS oder Aluminium, gebildet. Das Gehäuse 40 weist eine Aufnahmevertiefung 41 und einen Erstreckungsabschnitt 43 auf, und ein Einleitungsloch 42, das in Verbindung mit der Aufnahmevertiefung 41 steht, ist in dem Erstreckungsabschnitt 43 gebildet. Der Körperabschnitt 30a des Verbindergehäuses 10 wird derart in die Aufnahmevertiefung 41 eingefügt, dass die Sensoreinheit 22 in dem Einleitungsloch 42 angeordnet wird, und ein Öffnungsendteil 44 der Aufnahmevertiefung 41 des Gehäuses 40 wird gegen den Körperabschnitt 30a gepresst bzw. gestanzt. Hierdurch werden das Verbindergehäuse 10 und das Gehäuse 40 zusammengebaut.
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In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Gehäuse 40 einem zweiten Gehäuse der vorliegenden Erfindung. Ferner wird der O-Ring 37, der in der Nut 36 des Hauptgehäuses 30 angeordnet wird, durch einen Pressdruck, der beim Pressen des Gehäuses 40 gegen das Verbindergehäuse 10 ausgeübt wird, zusammengedrückt. Auf diese Weise wird ein Entweichen des Messmediums, das in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird, durch einen Zwischenraum zwischen dem Verbindergehäuse 10 und dem Gehäuse 40 beschränkt.
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Der Erstreckungsabschnitt 43 ist derart in der Form eines zylindrischen Rohrs mit Boden ausgebildet, dass ein Abdeckabschnitt 43a an einem hervorragenden distalen Endteil (ein distaler Endteil, der gegenüberliegend von der Seite des Verbindergehäuses 10 angeordnet ist) des Erstreckungsabschnitts 43 gebildet ist. Ein Gewindeabschnitt 45, der verwendet wird, um das Gehäuse 40 (den Temperatursensor 100) an einem Montageelement 61 zu befestigen, ist an einer Außenumfangsoberfläche des Erstreckungsabschnitts 43 gebildet. Ferner sind, in dem Erstreckungsabschnitt 43, mehrere Öffnungen 47 an einem Vorsprung 46 gebildet, der sich auf einer gegenüberliegenden Seite des Gewindeabschnitts 45 befindet, der gegenüberliegend von dem Verbindergehäuse 10 angeordnet ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen 47 jeweils elliptisch ausgebildet. Ferner liegt die Anzahl von Öffnungen 47 in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, bei drei (ungerade Zahl) und sind diese drei Öffnungen 47 eine nach der anderen zu gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung um eine Mittelachse (oder einfach als eine Achse bezeichnet) O des Vorsprungs 46 herum angeordnet. Der Vorsprung 46 weist einen Strömungsrichtungsänderungsabschnitt (ein Strömungsrichtungsänderungsmittel) auf, der eine Strömungsrichtung des Messmediums in eine Richtung zu der Sensoreinheit 22 ändert. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Vorsprung 46 eine Wandoberfläche 42a, die ein Einleitungsloch 42 bildet, in wenigstens einem Teil eines Abschnitts des Vorsprungs 46 auf, der gegenüberliegend zu einer entsprechenden der Öffnungen 47 in einer entsprechenden Richtung angeordnet ist, die senkrecht zu der Mittelachse O verläuft. D.h., die Öffnungen 47 sind derart gebildet, dass wenigstens der Teil des Abschnitts des Vorsprungs 46, der gegenüberliegend zu der entsprechenden der Öffnungen 47 angeordnet ist, in dem Vorsprung 46 verbleibt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht diese Wandoberfläche 42a dem Strömungsrichtungsänderungsabschnitt der vorliegenden Erfindung.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind alle der Öffnungen 47 gleich bemessen. Ferner werden die Öffnungen 47 beispielsweise anhand einer Pressverarbeitung und/oder einer Schneidverarbeitung gebildet. In dem Gehäuse, in dem die Öffnungen 47 anhand der Pressverarbeitung gebildet werden, wird ein Hilfsloch, das eine Montage- oder Haltevorrichtung aufnimmt, die während der Pressverarbeitung verwendet wird, gebildet, bevor die Öffnungen 47 gebildet werden, so dass die Öffnungen 47 unter Verwendung des Hilfslochs auf einfache Weise gebildet werden können.
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Wie in der 5 gezeigt, wird der Temperatursensor 100 an dem Montageelement 61 montiert, das einen Durchgang 60 aufweist. Insbesondere wird ein Gewindeabschnitt (ein Innengewindeabschnitt) 62 des Montageelements 61 derart schraubbar mit dem Gewindeabschnitt (der Außengewindeabschnitt) 45 des Gehäuses 40 verbunden, dass der Vorsprung 46 des Erstreckungsabschnitts 43 innerhalb des Durchgangs 60 angeordnet wird. Hierdurch wird der Temperatursensor 100 an dem Montageelement 61 montiert. Auf diese Weise wird, da das Gehäuse 40 aus dem Metallmaterial aufgebaut ist, das Gehäuse 40 auf einem elektrischen Potential gleich einem elektrischen Potential des Montageelements 61 gehalten.
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Ferner ist die Öffnung 47 in der Strömungsrichtung des Messmediums auf der Stromaufwärtsseite angeordnet, wenn der Temperatursensor 100 (das Gehäuse 40) an dem Montageelement 61 montiert ist. Genauer gesagt, die Öffnung 47 ist in einem sichtbaren Bereich der Außenumfangsoberfläche 46a des Vorsprungs 46 gebildet, der bei einer Betrachtung der Außenumfangsoberfläche 46a in der Strömungsrichtung des Messmediums nach der Montage des Temperatursensors 100 (das Gehäuse 40) an dem Montageelement 61 sichtbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl von Öffnungen 47 drei und wird der Temperatursensor 100 derart montiert, dass eine der drei Öffnungen 47 in dem sichtbaren Bereich der Außenumfangsoberfläche 46a angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl von Öffnungen 47 drei und sind diese drei Öffnungen 47 eine nach der anderen zu gleichen Intervallen angeordnet. Folglich muss eine der drei Öffnungen 47 in dem sichtbaren Bereich der Außenumfangsoberfläche 46a angeordnet werden, ohne dass die Öffnungen 47 genau positioniert werden müssen.
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Wenn der Temperatursensor 100 auf die vorstehend beschriebene Weise an dem Montageelement 61 montiert ist, wird das Messmedium, das in dem Durchgang 60 strömt, durch die Öffnung 47 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet. Anschließend, wenn das Messmedium mit der Wandoberfläche 42a kollidiert, wird die Strömungsrichtung des Messmediums in eine Richtung zu der Sensoreinheit 22 geändert. Folglich kann das Messmedium der Sensoreinheit 22 auf einfache Weise zugeführt werden, so dass die Ansprechempfindlichkeit der Sensoreinheit 22 verbessert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen 47, wie vorstehend beschrieben, an dem Vorsprung 46 des Gehäuses 40 gebildet und weist der Vorsprung 46 die Wandoberfläche 42a auf, die als der Strömungsrichtungsänderungsabschnitt (das Strömungsrichtungsänderungsmittel) dient, der die Strömungsrichtung des Messmediums zur Sensoreinheit 22 hin ändert. Folglich kollidiert, wenn das Messmedium, das in dem Durchgang 60 strömt, durch die Öffnung 47 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird, das Messmedium mit der Wandoberfläche 42a. Hierdurch wird die Strömungsrichtung des Messmediums in die Richtung zur Sensoreinheit 22 hin geändert. Folglich wird die Zuführung des Messmediums zur Sensoreinheit 22 vereinfacht, so dass die Ansprechempfindlichkeit der Sensoreinheit 22 verbessert werden kann.
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Nachstehend ist dieser Punkt unter Bezugnahme auf die 6 und 7A-7C näher beschrieben. 6 zeigt das Ergebnis einer Simulation, die unter einer Bedingung gleich der Bedingung erfolgt ist, bei der eine Zuflussrate des Messmediums in das Einleitungsloch 42 auf 0,13 cc/s eingestellt wird, bei dem zuvor vorgeschlagenen Temperatursensor (siehe 14), bei dem der Abdeckabschnitt 43a nicht an dem distalen Ende des Einleitungslochs 42 vorgesehen ist und die Öffnungen 47 nicht gebildet sind und das Messmedium lediglich über das distale Ende des Einleitungslochs 42 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird.
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Wie in den 6 und 7A-7C gezeigt, ist ein Schraubwinkel als ein Winkel definiert, der zwischen der Strömungsrichtung und einer Linie definiert ist, die eine Mitte (eine Mittelachse O) des Vorsprungs 46 und eine Mitte der Öffnung 47 verbindet. Unter dieser Definition kann in einem Fall, in dem der Schraubwinkel 0 Grad beträgt (7A), die Zuflussrate bis auf 1,5 cc/s verbessert werden. Ferner kann in einem Fall, in dem der Schraubwinkel 20 Grad beträgt (7B), obgleich die Zuflussrate verringert wird, eine Zuflussrate von 0,95 cc/s erhalten werden. Ferner kann in einem Fall, in dem der Schraubwinkel 60 Grad beträgt (7C), obgleich die Zuflussrate auf 0,9 cc/s verringert wird, eine ausreichende Zuflussrate erzielt werden, verglichen mit dem zuvor vorgeschlagenen Temperatursensor. Folglich kann die Ansprechempfindlichkeit verbessert werden. Die 7A bis 7C entsprechen einem Querschnitt entlang der Linie IV-IV in der 2.
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Ferner ist, in der vorliegenden Ausführungsform, die Anzahl von Öffnungen 47 eine ungerade Zahl und sind diese Öffnungen 47 eine nach der anderen zu gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Folglich kann, während der Montage des Temperatursensors 100 an dem Montageelement 61, der Temperatursensor 100 auf einfache Weise derart montiert werden, dass wenigstens eine der Öffnungen 47 in dem sichtbaren Bereich der Außenumfangsoberfläche 46a des Vorsprungs 46 angeordnet wird, der bei einer Betrachtung der Außenumfangsoberfläche 46a in der Strömungsrichtung des Messmediums nach der Montage des Temperatursensors 100 an dem Montageelement 61 sichtbar ist, so dass die Montage des Temperatursensors 100 vereinfacht werden kann. Genauer gesagt, die Montageabweichungen können verringert werden.
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Darüber hinaus ist das Gehäuse 40 aus dem Metallmaterial aufgebaut und wird das Gehäuse 40 auf dem elektrischen Potential gleich dem elektrischen Potential des Montageelements 61 gehalten, in dem das Gehäuse 40 an dem Montageelement 61 montiert wird. Folglich kann eine Schwankung des elektrischen Potentials des Gehäuses 40 beschränkt werden, so dass die Abnahme in der Messgenauigkeit der Sensoreinheit 22 beschränkt werden kann, die ansonsten durch die Schwankung des elektrischen Potentials des Gehäuses 40 hervorgerufen werden würde.
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Ferner weist der Vorsprung 46 den Abdeckabschnitt 43a auf. Folglich kann, wenn das Messmedium, das in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird, mit der Wandoberfläche 42a kollidiert, die Strömungsrichtung des Messmediums, verglichen mit dem Gehäuse, bei dem der Abdeckabschnitt 43a nicht vorgesehen ist, auf einfache Weise in die Richtung zu der Sensoreinheit 22 geändert werden, so dass die Ansprechempfindlichkeit weiter verbessert werden kann.
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Die Öffnungen 47 sind jeweils elliptisch ausgebildet. Folglich kann eine Konzentration einer mechanischen Spannung an einem vorbestimmten Ort beschränkt werden, verglichen mit einem Fall, bei dem die Öffnung 47 in einer Form, wie beispielsweise eine Rechteckform, ausgebildet ist, die eine Ecke(n) aufweist.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der die Anzahl von Öffnungen 47 von derjenigen der ersten Ausführungsform verschieden ist, der Rest der vorliegenden Ausführungsform jedoch der ersten Ausführungsform entspricht und der Einfachheit halber nicht wiederholt beschrieben ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in den 8 bis 10 gezeigt, ein Satz von drei Öffnungen 47 eine nach der anderen in der Umfangsrichtung und ein weiterer Satz von drei Öffnungen 47 eine nach der anderen in der Umfangsrichtung angeordnet. Folglich sind zwei Sätze von drei Öffnungen 47 einer nach dem anderen in der Achsrichtung des Vorsprungs 46 angeordnet. In der Achsrichtung des Vorsprungs 46 unterscheidet sich ein Mittelpunkt von jeder der drei Öffnungen 47 in einem der zwei Sätze von einem Mittelpunkt einer entsprechenden der drei Öffnungen 47 in dem anderen der zwei Sätze in der Achsrichtung. Insbesondere sind die drei Öffnungen 47 in jedem der zwei Sätze gebildet und überschneidet sich die Mitte von jeder der die drei Öffnungen 47 in dem einen Satz nicht mit der Mitte der entsprechenden der drei Öffnungen 47 in dem anderen Satz in der Achsrichtung des Vorsprungs 46. Genauer gesagt, die Öffnungen 47 sind in einer versetzten Konfiguration (verstreut) angeordnet.
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Genauer gesagt, die mehreren Öffnungen 47 der vorliegenden Ausführungsform weisen auf: eine Mehrzahl (drei in der vorliegenden Ausführungsform) von Primäröffnungen (ein erster Satz von Öffnungen) 47a, die eine nach der anderen zu gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, so wie es in der 9 gezeigt ist, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in der 8 zeigt, und eine Mehrzahl (drei in der vorliegenden Ausführungsform) von Sekundäröffnungen (ein zweiter Satz von Öffnungen) 47b, die eine nach der anderen zu gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, so wie es in der 10 gezeigt ist, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in der 8 zeigt. Ferner weicht, wie in 8 gezeigt, ein Mittelpunkt 47ac von jeder der Primäröffnungen 47a in der Umfangsrichtung von einem Mittelpunkt 47bc der benachbarten der Sekundäröffnungen 47b, die in der Achsrichtung benachbart zu der Primäröffnung 47a angeordnet ist, ab. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die zwei Sätze von Öffnungen 47a, 47b gebildet sind. Die Anzahl von Sätzen von Öffnungen 47, die in der Achsrichtung voneinander beabstandet sind, ist jedoch nicht auf zwei beschränkt, sondern kann bei drei oder mehr als drei liegen.
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Gemäß diesem Aufbau kann wenigstens eine der Öffnungen 47 (wenigstens eine der Primäröffnungen 47a und der Sekundäröffnungen 47b) einfacher in dem sichtbaren Bereich der Außenumfangsoberfläche 46a des Vorsprungs 46 angeordnet werden, der bei einer Betrachtung der Außenumfangsoberfläche 46a in der Strömungsrichtung des Messmediums nach der Montage des Temperatursensors 100 an dem Montageelement 61 sichtbar ist. Ferner kann, auch in einem Fall, in dem die Montageabweichung während der Montage des Temperatursensors 100 an dem Montageelement 61 auftritt, da die Mitten der Öffnungen 47 der Sätze (die Umfangspositionen der Mittelpunkte 47ac der Primäröffnungen 47a und die Umfangspositionen der Mittelpunkte 47bc der Sekundäröffnungen 47b) nicht miteinander übereinstimmen, die Abweichung im Schraubwinkel bezüglich der Öffnung 47 (die am weitesten stromaufwärts angeordnet ist), in die das Messmedium am leichtesten eingeleitet werden kann, verringert werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der ein Strömungsrichtungsänderungsabschnitt (ein Strömungsrichtungsänderungsmittel) an dem Abdeckabschnitt 43a vorgesehen ist, der Rest der vorliegenden Ausführungsform jedoch der ersten Ausführungsform entspricht und der Einfachheit halber nicht wiederholt beschrieben ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den 11 und 12 gezeigt, ein Einleitungselement 48, das als der Strömungsrichtungsänderungsabschnitt dient, der aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Edelstahl, SUS oder Aluminium aufgebaut ist, an der Seitenoberfläche des Einleitungslochs 42 des Abdeckabschnitts 43a angeordnet. Insbesondere weist das Einleitungselement 48 eine Prismenform auf, die Seitenoberflächen (eine Oberfläche) 48a aufweist. Das Einleitungselement 48 ist derart angeordnet, dass eine der Seitenoberflächen 48a optisch erkennbar ist, wenn das Einleitungsloch 42 durch die Öffnung 47 betrachtet wird. Genauer gesagt, das Einleitungselement 48 ist derart angeordnet, dass eine Normale N, die senkrecht zu der einen der Seitenoberflächen 48a verläuft, durch die Öffnung 47 verläuft. D.h., das Einleitungselement 48 ist derart angeordnet, dass das Messmedium, das durch die Öffnung 47 eingeleitet wird, mit der einen der Seitenoberflächen 48a kollidiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl von Öffnungen 47 auf drei gesetzt und das Einleitungselement 48 somit in Form eines dreieckigen Prismas ausgebildet. Folglich ist das Einleitungselement 48 derart angeordnet, dass die Normale N, die senkrecht zu einer entsprechenden der drei Seitenoberflächen 48a verläuft, durch die entsprechende der drei Öffnungen 47 verläuft.
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Auf diese Weise kollidiert das Messmedium, ähnlich der ersten Ausführungsform, wenn es durch die Öffnung 47 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird, mit dem Einleitungselement 48, so dass die Strömungsrichtung des Messmediums in die Richtung zur Sensoreinheit 22 geändert wird. Folglich können Vorteile gleich denjenigen der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird die Strömungsrichtung des Messmediums durch das Einleitungselement 48 geändert. Folglich kann jede der Öffnungen 47 in einer gegenüberliegenden Wandoberfläche des Vorsprungs 46, die gegenüberliegend zu dem Einleitungselement 48 angeordnet ist, gebildet sein. D.h., die Anzahl von Öffnungen 47 in dem Vorsprung 46 kann auf vier gesetzt sein, und diese Öffnungen 47 können eine nach der anderen zu gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung um die Mittelachse O herum angeordnet sein.
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(Vierte Ausführungsform)
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Nachstehend ist eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der die Sensoreinheit 22 an dem Vorsprung 46 angeordnet ist, der Rest der vorliegenden Ausführungsform jedoch der ersten Ausführungsform entspricht und der Einfachheit halber nicht wiederholt beschrieben ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Sensoreinheit 22, wie in der 13 gezeigt, derart angeordnet, dass die Messvorrichtung 25 optisch erkennbar ist, wenn das Innere des Einleitungslochs 42 über die Öffnung 47 betrachtet wird. D.h., nach der Montage an dem Montageelement 61 ist die Sensoreinheit 22 im Inneren des Durchgangs 60 angeordnet und dem Messmedium direkt ausgesetzt, wenn das Messmedium durch die Öffnung 47 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird.
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Auf diese Weise wird, wenn das Messmedium durch die Öffnung 47 in das Einleitungsloch 42 eingeleitet wird, die Sensoreinheit 22 dem Messmedium direkt ausgesetzt. Hierdurch kann die Ansprechempfindlichkeit der Sensoreinheit 22 verbessert werden. Ferner wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der Vorsprung 46 innerhalb des Durchgangs 60 angeordnet, und zwar zusätzlich zu der Sensoreinheit 22. Folglich kann, verglichen mit dem Gehäuse, bei dem einzig die Sensoreinheit 22 innerhalb des Durchgangs 60 angeordnet wird, der Vorsprung 46 eine Funktion zum Schützen der Sensoreinheit 22 ausüben, um eine Zerstörung der Sensoreinheit 22 zu verhindern. Die Befestigungsstruktur des Temperatursensors 100 kann in einer Umgebung, in der die Durchflussrate des Messmediums gering ist, in geeigneter Weise verwendet werden.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf verschiedene Weise innerhalb ihres Schutzumfangs modifizierbar ist.
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In jeder der obigen Ausführungsformen ist die Form der jeweiligen Öffnungen 47 nicht auf die Ellipsenform beschränkt, sondern kann beispielsweise in eine kreisrunde oder rechteckige Form geändert werden. Ferner kann die Anzahl von Öffnungen 47 in geeigneter Weise geändert werden.
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In jeder der obigen Ausführungsformen kann die Form des Vorsprungs 46 (der Erstreckungsabschnitt 43) in eine polygonale Rohrform mit Boden geändert werden, die sich von der zylindrischen Rohrform mit Boden unterscheidet. Ferner kann, in der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform, der Abdeckabschnitt 43a aus dem Vorsprung 46 weggelassen sein. Insbesondere kann der Vorsprung 46 in Form eines Rohres ausgebildet sein.
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Darüber hinaus kann, in jeder der obigen Ausführungsformen, die Sensoreinheit 22 modifiziert sein, um lediglich die Temperatur zu messen.
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Ferner können, in jeder der obigen Ausführungsformen, die Schaltungsvorrichtung 21 und die Sensoreinheit 22 auf einem einzigen Chip integriert sein.
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Ferner sind die jeweiligen Ausführungsformen in jeder beliebigen geeigneten Kombination kombinierbar. Die zweite Ausführungsform kann beispielsweise mit der dritten oder vierten Ausführungsform kombiniert werden, um die Öffnungen 47 in der gestaffelten bzw. versetzten Konfiguration anzuordnen.
