JP2001050822A - 温度センサおよび該温度センサの製造法 - Google Patents
温度センサおよび該温度センサの製造法Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
- F02B77/085—Safety, indicating, or supervising devices with sensors measuring combustion processes, e.g. knocking, pressure, ionization, combustion flame
- F02B77/086—Sensor arrangements in the exhaust, e.g. for temperature, misfire, air/fuel ratio, oxygen sensors
-
- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定精度を改善しかつ熱的慣性を低減させた
温度センサを提供する。 【解決手段】 セラミック材料から成る支持体２と、感
応区分１０と呼ばれる前記支持体２の第１終端区分に配
置された温度従変性の抵抗素子５と、保持区分７と呼ば
れる前記支持体の第２終端区分に配置された電気接点６
と、該電気接点と前記抵抗素子との間に支持体中央域８
を超えて延在する導体路３，４とを備えた形式の、特に
内燃機関の排ガス温度を監視するための温度センサ１に
おいて、感応区分１０が少なくとも所々に、保持区分７
および支持体中央域８よりも薄い肉厚を有している。
温度センサを提供する。 【解決手段】 セラミック材料から成る支持体２と、感
応区分１０と呼ばれる前記支持体２の第１終端区分に配
置された温度従変性の抵抗素子５と、保持区分７と呼ば
れる前記支持体の第２終端区分に配置された電気接点６
と、該電気接点と前記抵抗素子との間に支持体中央域８
を超えて延在する導体路３，４とを備えた形式の、特に
内燃機関の排ガス温度を監視するための温度センサ１に
おいて、感応区分１０が少なくとも所々に、保持区分７
および支持体中央域８よりも薄い肉厚を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック材料か
ら成る支持体と、感応区分とも呼ばれる前記支持体の第
１終端区分に配置された温度従変性の抵抗素子と、保持
区分とも呼ばれる前記支持体の第２終端区分に配置され
た電気接点と、該電気接点と前記抵抗素子との間に支持
体中央域を超えて延在する導体路とを備えた形式の、特
に内燃機関の排ガス温度を監視するための温度センサに
関する。
ら成る支持体と、感応区分とも呼ばれる前記支持体の第
１終端区分に配置された温度従変性の抵抗素子と、保持
区分とも呼ばれる前記支持体の第２終端区分に配置され
た電気接点と、該電気接点と前記抵抗素子との間に支持
体中央域を超えて延在する導体路とを備えた形式の、特
に内燃機関の排ガス温度を監視するための温度センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】前記形式の温度センサはドイツ連邦共和
国特許第３７３３１９２号明細書に基づいて公知であ
る。
国特許第３７３３１９２号明細書に基づいて公知であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、測定
精度を改善しかつ熱的慣性を低減させた温度センサを提
供することである。
精度を改善しかつ熱的慣性を低減させた温度センサを提
供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、明細書冒頭で述べた形式の温度センサ
において、感応区分が少なくとも所々に、保持区分およ
び支持体中央域よりも薄い肉厚を有している点にある。
明の構成手段は、明細書冒頭で述べた形式の温度センサ
において、感応区分が少なくとも所々に、保持区分およ
び支持体中央域よりも薄い肉厚を有している点にある。
【０００５】
【発明の効果】この肉厚減少化は、感応区分の熱的慣性
を低減させるので、この感応区分の温度もしくは該感応
区分に位置する温度従変性の抵抗素子の温度は、周辺温
度の変化に迅速に追従することができる。減少された肉
厚は同時にまた、保持区分を介しての抵抗素子と温度セ
ンサ保持体との間の熱交換を低下させ、従って、測定す
べき温度から変位したセンサ保持体温度によって見せ掛
け上の測定結果を得させることのないようにするために
寄与する。
を低減させるので、この感応区分の温度もしくは該感応
区分に位置する温度従変性の抵抗素子の温度は、周辺温
度の変化に迅速に追従することができる。減少された肉
厚は同時にまた、保持区分を介しての抵抗素子と温度セ
ンサ保持体との間の熱交換を低下させ、従って、測定す
べき温度から変位したセンサ保持体温度によって見せ掛
け上の測定結果を得させることのないようにするために
寄与する。
【０００６】このように肉厚の減少された感応区分を得
るために本発明の実施形態では、支持体が複数の層から
構成されており、しかも感応区分では、少なくとも１つ
の層が省かれている。この実施形態とは択一的に、実質
的に均等な肉厚を有する支持体が、感応区分内に少なく
とも１つの孔または凹設部を有していることもできる。
この場合抵抗素子は、このような孔または凹設部の直ぐ
上に配置されているのが有利である。このような支持体
は、同じく複数の層から構成されており、その少なくと
も１つの層が感応区分内に、凹設部を形成する１つの切
欠部を有していることもできる。
るために本発明の実施形態では、支持体が複数の層から
構成されており、しかも感応区分では、少なくとも１つ
の層が省かれている。この実施形態とは択一的に、実質
的に均等な肉厚を有する支持体が、感応区分内に少なく
とも１つの孔または凹設部を有していることもできる。
この場合抵抗素子は、このような孔または凹設部の直ぐ
上に配置されているのが有利である。このような支持体
は、同じく複数の層から構成されており、その少なくと
も１つの層が感応区分内に、凹設部を形成する１つの切
欠部を有していることもできる。
【０００７】温度に敏感な抵抗素子は、支持体の第１終
端域の単数または複数の平面内に、蛇行状パターンまた
はジグザグ状パターンで配置することができる。このよ
うに第１終端域に配置された比較的大きな長さを有する
蛇行状またはジグザグ状の抵抗素子は、低ノイズの強い
有効信号を、温度に関連した抵抗変化の形で測定できる
ようにするために役立つ。この場合、運転中に比較的均
等な温度に曝されている第１終端域の抵抗素子の長さを
大きくすることによって得られる付加的な利点は、抵抗
素子を電気接点と接続する導体路の、しかも支持体の第
２終端域の保持区分に沿って異なった温度で延びる導体
路の、温度に関連した抵抗変動によって、見せ掛け上の
測定結果が得られる度合も極めて低くなることである。
端域の単数または複数の平面内に、蛇行状パターンまた
はジグザグ状パターンで配置することができる。このよ
うに第１終端域に配置された比較的大きな長さを有する
蛇行状またはジグザグ状の抵抗素子は、低ノイズの強い
有効信号を、温度に関連した抵抗変化の形で測定できる
ようにするために役立つ。この場合、運転中に比較的均
等な温度に曝されている第１終端域の抵抗素子の長さを
大きくすることによって得られる付加的な利点は、抵抗
素子を電気接点と接続する導体路の、しかも支持体の第
２終端域の保持区分に沿って異なった温度で延びる導体
路の、温度に関連した抵抗変動によって、見せ掛け上の
測定結果が得られる度合も極めて低くなることである。
【０００８】抵抗素子は、白金と酸化アルミニウムとの
混合物、或いは一般的には白金で被覆された非導電性セ
ラミック粒子から形成されているのが有利である。フィ
ード線、つまり抵抗素子を電気接点と接続するところの
保持区分の導体路が測定された抵抗値に対して及ぼす影
響を僅かにするために、更にまた第１終端域の抵抗素子
のための材料組成とは異なった材料組成を前記フィード
線のために選択するのが有利である。特にフィード線は
メッキによる白金から成ることができる。
混合物、或いは一般的には白金で被覆された非導電性セ
ラミック粒子から形成されているのが有利である。フィ
ード線、つまり抵抗素子を電気接点と接続するところの
保持区分の導体路が測定された抵抗値に対して及ぼす影
響を僅かにするために、更にまた第１終端域の抵抗素子
のための材料組成とは異なった材料組成を前記フィード
線のために選択するのが有利である。特にフィード線は
メッキによる白金から成ることができる。
【０００９】殊に中央域は、第２終端域よりも高い熱的
抵抗を有するために表面微細構造を有している。この表
面微細構造は、第１終端域と、温度センサをソケットに
固定するためおよび電気的な接点接続のために使用され
る第２終端域との間の熱流束を減少させる。従って、場
合によって前記のようなソケットと第１終端域との間で
生じる温度偏差に基づく見せ掛け上の測定結果も僅かに
なる。中央域の表面微細構造によって、第１終端域から
支持体を通って熱を流出させることが困難になるので、
運転中第１終端域は概ね、全く均質な温度分布を有して
いる。従って抵抗素子の測定抵抗値から、温度を正確に
逆推定することが可能になる。更にまた、この表面微細
構造に基づいて、被測定媒体の温度とソケット温度との
間に偏差が在る場合でも、測定すべき実際温度に近い第
１終端域の定常温度を、表面微細構造を有していない対
応温度センサの場合よりも迅速に得ることが可能にな
る。
抵抗を有するために表面微細構造を有している。この表
面微細構造は、第１終端域と、温度センサをソケットに
固定するためおよび電気的な接点接続のために使用され
る第２終端域との間の熱流束を減少させる。従って、場
合によって前記のようなソケットと第１終端域との間で
生じる温度偏差に基づく見せ掛け上の測定結果も僅かに
なる。中央域の表面微細構造によって、第１終端域から
支持体を通って熱を流出させることが困難になるので、
運転中第１終端域は概ね、全く均質な温度分布を有して
いる。従って抵抗素子の測定抵抗値から、温度を正確に
逆推定することが可能になる。更にまた、この表面微細
構造に基づいて、被測定媒体の温度とソケット温度との
間に偏差が在る場合でも、測定すべき実際温度に近い第
１終端域の定常温度を、表面微細構造を有していない対
応温度センサの場合よりも迅速に得ることが可能にな
る。
【００１０】表面微細構造は、中央域に孔または凹みの
形状を有することができる。
形状を有することができる。
【００１１】本発明のその他の特徴および利点は、図面
に基づく以下の詳細な説明から明らかである。
に基づく以下の詳細な説明から明らかである。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。
例を詳説する。
【００１３】図１には本発明の温度センサ１が平面図で
図示されている。酸化セラミック材料から成る支持体２
の上には、導体路３，４、抵抗素子５および電気接点６
が配置されている。抵抗素子５は、感応区分１０と呼ば
れる支持体２の第１終端区分に位置し、また電気接点６
は、保持区分７と呼ばれる支持体２の第２終端区分に位
置しており、該保持区分７は、前記電気接点６に対応し
た接点を有するソケットに差込むためまたはクランプす
るために設けられており、かつ前記ソケットの接点を介
して温度センサに測定電圧が供給される。
図示されている。酸化セラミック材料から成る支持体２
の上には、導体路３，４、抵抗素子５および電気接点６
が配置されている。抵抗素子５は、感応区分１０と呼ば
れる支持体２の第１終端区分に位置し、また電気接点６
は、保持区分７と呼ばれる支持体２の第２終端区分に位
置しており、該保持区分７は、前記電気接点６に対応し
た接点を有するソケットに差込むためまたはクランプす
るために設けられており、かつ前記ソケットの接点を介
して温度センサに測定電圧が供給される。
【００１４】導体路３，４は、支持体２の中央域８を超
えて、該支持体の表面に形成された凹設部９の周辺にま
で直線的に延在している。導体路３，４はメッキによる
白金から成っている。中央域８の長さは、支持体２の長
さの１／２よりも大である。
えて、該支持体の表面に形成された凹設部９の周辺にま
で直線的に延在している。導体路３，４はメッキによる
白金から成っている。中央域８の長さは、支持体２の長
さの１／２よりも大である。
【００１５】前記凹設部９には、支持体２の感応区分１
０が続いている。該感応区分１０の長さは、支持体２の
全長の約１／４である。この感応区分１０内に抵抗素子
５は両導体路３，４間の接続部を形成している。抵抗素
子５の断面積は、導体路３，４の断面積よりも小であ
り、また該抵抗素子は、例えば白金で被覆されたセラミ
ック粒子、特に酸化アルミニウム粒子、或いは白金と非
導電性セラミック粒子との混合物のような、比較的高い
面抵抗を有する材料から成っている。抵抗素子５は、感
応区分１０の面積の大部分にわたってジグザグに延びて
いるので、該抵抗素子の全長は、感応区分１０の長さま
たは幅よりも著しく大である。これによって、つまり材
料選択と、導体路３，４に対比して減少された横断面積
とによって、抵抗素子５のかなりの部分を、温度センサ
の全電気抵抗に寄与させることが可能になる。従ってこ
の抵抗の温度従変性は事実上もっぱら感応区分１０の温
度に関連している。温度センサを保持している保持区分
７は、通常の運用条件下では、感応区分１０よりも著し
く冷たい。凹設部９によって、２つの区分つまり保持区
分７と感応区分１０との間の不可避的な温度勾配を凹設
部９の領域に大部分集中させることが得られる。従って
感応区分１０自体は比較的均等な温度を有しており、こ
の温度は、温度センサの測定された電気抵抗から、一義
的にかつ正確に推定することができる。凹設部９を第１
終端区分の直ぐ近傍に配置したことに基づいて、被測定
媒体の温度変動に追従せねばならない温度センサの質量
分は小さく保たれる。それ故に温度センサは、温度変動
に極めて迅速に追従することができる。
０が続いている。該感応区分１０の長さは、支持体２の
全長の約１／４である。この感応区分１０内に抵抗素子
５は両導体路３，４間の接続部を形成している。抵抗素
子５の断面積は、導体路３，４の断面積よりも小であ
り、また該抵抗素子は、例えば白金で被覆されたセラミ
ック粒子、特に酸化アルミニウム粒子、或いは白金と非
導電性セラミック粒子との混合物のような、比較的高い
面抵抗を有する材料から成っている。抵抗素子５は、感
応区分１０の面積の大部分にわたってジグザグに延びて
いるので、該抵抗素子の全長は、感応区分１０の長さま
たは幅よりも著しく大である。これによって、つまり材
料選択と、導体路３，４に対比して減少された横断面積
とによって、抵抗素子５のかなりの部分を、温度センサ
の全電気抵抗に寄与させることが可能になる。従ってこ
の抵抗の温度従変性は事実上もっぱら感応区分１０の温
度に関連している。温度センサを保持している保持区分
７は、通常の運用条件下では、感応区分１０よりも著し
く冷たい。凹設部９によって、２つの区分つまり保持区
分７と感応区分１０との間の不可避的な温度勾配を凹設
部９の領域に大部分集中させることが得られる。従って
感応区分１０自体は比較的均等な温度を有しており、こ
の温度は、温度センサの測定された電気抵抗から、一義
的にかつ正確に推定することができる。凹設部９を第１
終端区分の直ぐ近傍に配置したことに基づいて、被測定
媒体の温度変動に追従せねばならない温度センサの質量
分は小さく保たれる。それ故に温度センサは、温度変動
に極めて迅速に追従することができる。
【００１６】図２には、図１のＩＩ−ＩＩ断面線に沿っ
た温度センサの３種の可能横断面が、尺度には不忠実に
図示されている。
た温度センサの３種の可能横断面が、尺度には不忠実に
図示されている。
【００１７】図２の（Ａ）に示した第１の実施形態で
は、イットリウム安定化された酸化ジルコニウムから成
る支持テープ１２上に、第１の絶縁層１３が、次いでジ
グザグ状または蛇行状に延びる抵抗素子５が被着され、
その上に第２の絶縁層１４が、最後にいわゆるカバーテ
ープ１５が被着されている。酸化アルミニウムセラミッ
クから成る第１および第２の絶縁層１３，１４の役目
は、導体路を支持テープ１２およびカバーテープ１５か
ら電気絶縁することである。その理由は、温度センサに
よって温度を検出する場合、つまり内燃機関の排ガスを
監視するために温度センサによって酸素センサの温度を
検出する場合、優れた熱機械的特性に基づいて支持体２
の素材として賞用される酸化ジルコニウムセラミックが
低導電性であるのに対して、酸化アルミニウムセラミッ
クはそうでは無いからである。
は、イットリウム安定化された酸化ジルコニウムから成
る支持テープ１２上に、第１の絶縁層１３が、次いでジ
グザグ状または蛇行状に延びる抵抗素子５が被着され、
その上に第２の絶縁層１４が、最後にいわゆるカバーテ
ープ１５が被着されている。酸化アルミニウムセラミッ
クから成る第１および第２の絶縁層１３，１４の役目
は、導体路を支持テープ１２およびカバーテープ１５か
ら電気絶縁することである。その理由は、温度センサに
よって温度を検出する場合、つまり内燃機関の排ガスを
監視するために温度センサによって酸素センサの温度を
検出する場合、優れた熱機械的特性に基づいて支持体２
の素材として賞用される酸化ジルコニウムセラミックが
低導電性であるのに対して、酸化アルミニウムセラミッ
クはそうでは無いからである。
【００１８】温度センサの周辺からガスが抵抗素子５に
押し寄せて（該温度センサの高い作業温度の場合に）前
記抵抗素子を損傷するのを防止するために、両絶縁層１
３，１４および抵抗素子５は両側面でも酸化ジルコニウ
ムセラミックから成る気密壁１６によって囲まれてい
る。
押し寄せて（該温度センサの高い作業温度の場合に）前
記抵抗素子を損傷するのを防止するために、両絶縁層１
３，１４および抵抗素子５は両側面でも酸化ジルコニウ
ムセラミックから成る気密壁１６によって囲まれてい
る。
【００１９】支持テープ１２およびカバーテープ１５の
肉厚は、両テープが抵抗素子５の蛇行を被覆する領域で
は減少されている。この肉厚の減少化は、支持テープ１
２について図示したように、結合剤によって接合された
テープを焼結前に全面的に研削またはフライス切削する
ことによって行なうことができるが、また選択的に、カ
バーテープ１５で例示したように、ジグザグ状に延びる
抵抗素子５の領域の上位に切欠部１７を形成することも
可能である。該切欠部１７の両側で起立しているウェブ
１８は、温度センサの機械的強度を維持するために役立
つ。
肉厚は、両テープが抵抗素子５の蛇行を被覆する領域で
は減少されている。この肉厚の減少化は、支持テープ１
２について図示したように、結合剤によって接合された
テープを焼結前に全面的に研削またはフライス切削する
ことによって行なうことができるが、また選択的に、カ
バーテープ１５で例示したように、ジグザグ状に延びる
抵抗素子５の領域の上位に切欠部１７を形成することも
可能である。該切欠部１７の両側で起立しているウェブ
１８は、温度センサの機械的強度を維持するために役立
つ。
【００２０】このような肉厚減少化はもちろんまた、一
方のテープだけに、つまり支持テープ１２だけまたはカ
バーテープ１５だけに実施することもできる。
方のテープだけに、つまり支持テープ１２だけまたはカ
バーテープ１５だけに実施することもできる。
【００２１】前記温度センサは、支持テープ１２、第１
の絶縁層１３、抵抗素子５並びに導体路３，４、第２の
絶縁層１４、気密壁１６およびカバーテープ１５を順送
り式にスクリーン印刷し、かつそれに続いて、こうして
得られた複合体に１３５０〜１３６０℃のオーダー範囲
の温度で焼結処理を施すことによって製造することがで
きる。前記焼結処理温度は、支持テープ１２、カバーテ
ープ１５および気密壁１６の酸化ジルコニウムを気密焼
結させ、これに対して第１および第２の絶縁層１３，１
４の酸化アルミニウムには、或る程度の残余気孔を残留
させることができる。
の絶縁層１３、抵抗素子５並びに導体路３，４、第２の
絶縁層１４、気密壁１６およびカバーテープ１５を順送
り式にスクリーン印刷し、かつそれに続いて、こうして
得られた複合体に１３５０〜１３６０℃のオーダー範囲
の温度で焼結処理を施すことによって製造することがで
きる。前記焼結処理温度は、支持テープ１２、カバーテ
ープ１５および気密壁１６の酸化ジルコニウムを気密焼
結させ、これに対して第１および第２の絶縁層１３，１
４の酸化アルミニウムには、或る程度の残余気孔を残留
させることができる。
【００２２】図２の（Ｂ）には、特に短いセンサ反応時
間を得ることのできる温度センサの層構造が図示されて
いる。
間を得ることのできる温度センサの層構造が図示されて
いる。
【００２３】イットリウム安定化された酸化ジルコニウ
ムから成る２層のテープ１２，１５が、充分な機械的強
度の支持体を構成するために、互いに上下に付着されて
いる。支持体上には第１の絶縁層１３が位置し、この第
１の絶縁層は、温度センサの外面を形成する第２の絶縁
層１４と相俟って抵抗素子５および導体路を封じ込めて
いる。図２の（Ａ）の実施形態の場合とは異なり、本実
施形態では絶縁層は温度センサの外面を形成している。
侵入するガスによる損壊から抵抗素子５を防護するため
に、前記絶縁層は気密でなければならないが、温度セン
サの運用温度において導電性であってはならない。これ
を達成するために、粗粒の酸化アルミニウムよりも低い
焼結温度を有する、ナノメートル粒度範囲の極微酸化ア
ルミニウム粉末が使用されるか、或いは第１および第２
の絶縁層１３，１４を形成する酸化アルミニウムに、例
えば酸化マグネシウムまたは二酸化珪素のような焼結助
剤が混加される。
ムから成る２層のテープ１２，１５が、充分な機械的強
度の支持体を構成するために、互いに上下に付着されて
いる。支持体上には第１の絶縁層１３が位置し、この第
１の絶縁層は、温度センサの外面を形成する第２の絶縁
層１４と相俟って抵抗素子５および導体路を封じ込めて
いる。図２の（Ａ）の実施形態の場合とは異なり、本実
施形態では絶縁層は温度センサの外面を形成している。
侵入するガスによる損壊から抵抗素子５を防護するため
に、前記絶縁層は気密でなければならないが、温度セン
サの運用温度において導電性であってはならない。これ
を達成するために、粗粒の酸化アルミニウムよりも低い
焼結温度を有する、ナノメートル粒度範囲の極微酸化ア
ルミニウム粉末が使用されるか、或いは第１および第２
の絶縁層１３，１４を形成する酸化アルミニウムに、例
えば酸化マグネシウムまたは二酸化珪素のような焼結助
剤が混加される。
【００２４】感応区分１０の質量、ひいてはその熱的慣
性は、テープの酸化ジルコニウム材料内の切欠部１７に
よって低減されている。
性は、テープの酸化ジルコニウム材料内の切欠部１７に
よって低減されている。
【００２５】図２の（Ｃ）から判るように、感応区分１
０では１層のテープ１２を、完全に除去すること、或い
は、温度センサの所要機械的強度の点で許容できるなら
ば最初から設けないことも可能である。
０では１層のテープ１２を、完全に除去すること、或い
は、温度センサの所要機械的強度の点で許容できるなら
ば最初から設けないことも可能である。
【００２６】感応区分１０の質量を僅かにするための別
の実施形態では、相互に電気絶縁された複数の層内に抵
抗素子５を上下に配置することも可能である。抵抗素子
の長さが一定である場合、前記構成によって、該抵抗素
子のために必要とされる支持面、ひいては感応区分１０
の所要質量が減少される。
の実施形態では、相互に電気絶縁された複数の層内に抵
抗素子５を上下に配置することも可能である。抵抗素子
の長さが一定である場合、前記構成によって、該抵抗素
子のために必要とされる支持面、ひいては感応区分１０
の所要質量が減少される。
【００２７】図３の（Ａ，Ｂ）には、図１のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ断面線に沿った温度センサの可能横断面図が図示さ
れている。図３の（Ａ）では凹設部９は、支持体２の一
方の側から他方の側へ貫通する１つの孔を形成し、また
図３の（Ｂ）では凹設部９は１つの盲穴を形成してい
る。これら２つの実施形態は、図２の（Ａ〜Ｃ）に示し
た各横断面と組合せ可能である。
ＩＩ断面線に沿った温度センサの可能横断面図が図示さ
れている。図３の（Ａ）では凹設部９は、支持体２の一
方の側から他方の側へ貫通する１つの孔を形成し、また
図３の（Ｂ）では凹設部９は１つの盲穴を形成してい
る。これら２つの実施形態は、図２の（Ａ〜Ｃ）に示し
た各横断面と組合せ可能である。
【００２８】温度センサの別の実施形態では、中央域８
内に２つ以上の凹設部９を設けておくことも可能であ
る。凹設部９が盲穴として形成されている場合には、該
盲穴を交互に支持体２の異なった側に形成し、こうして
凹設部の領域における温度センサの有効熱伝導横断面積
を減少させるばかりでなく、熱流束の一部分のための有
効距離長を付加的に増大させるのが有利である。
内に２つ以上の凹設部９を設けておくことも可能であ
る。凹設部９が盲穴として形成されている場合には、該
盲穴を交互に支持体２の異なった側に形成し、こうして
凹設部の領域における温度センサの有効熱伝導横断面積
を減少させるばかりでなく、熱流束の一部分のための有
効距離長を付加的に増大させるのが有利である。
【００２９】図４には、本発明の温度センサの第２の構
成が分解図で示されている。温度センサは、いわゆる中
間膜結合剤を使用して積層された、例えば酸化アルミニ
ウム製の３層のプラスチック−セラミック・センサ膜か
ら成っている。前記３層のプラスチック−セラミック・
センサ膜の最下位センサ膜は、安定化膜１９と呼ばれ、
前記実施例の支持テープ１２およびカバーテープ１５同
様に、温度センサの機械的強度を保証する。安定化膜１
９の上に位置するセンサ膜２０は、温度に敏感な抵抗素
子５、フィード線としての導体路３，４および外部ソケ
ットに接続するための電気接点６を支持している。電気
接点６および導体路３，４は純白金から成り、温度に敏
感な抵抗素子５は、約６０体積％の白金と４０体積％の
Ａｌ2０3との混合物から成っている。Ａｌ2０3の混合は
第１に、焼結状態において下層に対するセンサ膜の粘着
作用を改善し、第２に純白金に対比してセンサ膜の平方
抵抗（Quadratwiderstand）を４倍〜５倍だけ高める。
こうして慣用の厚膜成形技術（導体路幅および導体路間
隔約０．２ｍｍ）によって１０×６ｍｍ2の面上にＰｔ
−１００−エレメントが実現される。センサ膜２０同様
に安定化膜１９に対比して薄いカバー膜２１は、電気接
点６を除いてセンサ膜２０の面積の大部分を被覆する。
抵抗素子５は、安定化膜１９から打ち抜かれた凹設部
（窓）１７の内部に完全に位置するように設計されかつ
配置されている。従って抵抗素子５の領域における温度
センサの肉厚は、その残りの面積の大部分の肉厚よりも
著しく小さい。
成が分解図で示されている。温度センサは、いわゆる中
間膜結合剤を使用して積層された、例えば酸化アルミニ
ウム製の３層のプラスチック−セラミック・センサ膜か
ら成っている。前記３層のプラスチック−セラミック・
センサ膜の最下位センサ膜は、安定化膜１９と呼ばれ、
前記実施例の支持テープ１２およびカバーテープ１５同
様に、温度センサの機械的強度を保証する。安定化膜１
９の上に位置するセンサ膜２０は、温度に敏感な抵抗素
子５、フィード線としての導体路３，４および外部ソケ
ットに接続するための電気接点６を支持している。電気
接点６および導体路３，４は純白金から成り、温度に敏
感な抵抗素子５は、約６０体積％の白金と４０体積％の
Ａｌ2０3との混合物から成っている。Ａｌ2０3の混合は
第１に、焼結状態において下層に対するセンサ膜の粘着
作用を改善し、第２に純白金に対比してセンサ膜の平方
抵抗（Quadratwiderstand）を４倍〜５倍だけ高める。
こうして慣用の厚膜成形技術（導体路幅および導体路間
隔約０．２ｍｍ）によって１０×６ｍｍ2の面上にＰｔ
−１００−エレメントが実現される。センサ膜２０同様
に安定化膜１９に対比して薄いカバー膜２１は、電気接
点６を除いてセンサ膜２０の面積の大部分を被覆する。
抵抗素子５は、安定化膜１９から打ち抜かれた凹設部
（窓）１７の内部に完全に位置するように設計されかつ
配置されている。従って抵抗素子５の領域における温度
センサの肉厚は、その残りの面積の大部分の肉厚よりも
著しく小さい。
【図１】本発明による温度センサの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面線に沿って３種の実施形
態（Ａ，Ｂ，Ｃ）を示した温度センサ断面図である。
態（Ａ，Ｂ，Ｃ）を示した温度センサ断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面線に沿って２種の実
施形態（Ａ，Ｂ）を示した温度センサ断面図である。
施形態（Ａ，Ｂ）を示した温度センサ断面図である。
【図４】本発明による温度センサの分解斜視図である。
１ 温度センサ、 ２ 支持体、 ３，４ 導体路、
５ 抵抗素子、 ６電気接点、 ７ 保持区分、 ８
中央域、 ９ 凹設部、 １０ 感応区分、１２ 支持
テープ、 １３ 第１の絶縁層、 １４ 第２の絶縁
層、 １５カバーテープ、 １６ 気密壁、 １７ 切
欠部または凹設部、 １８ ウェブ、 １９ 最下位セ
ンサ膜としての安定化膜、 ２０ センサ膜、 ２１
カバー膜
５ 抵抗素子、 ６電気接点、 ７ 保持区分、 ８
中央域、 ９ 凹設部、 １０ 感応区分、１２ 支持
テープ、 １３ 第１の絶縁層、 １４ 第２の絶縁
層、 １５カバーテープ、 １６ 気密壁、 １７ 切
欠部または凹設部、 １８ ウェブ、 １９ 最下位セ
ンサ膜としての安定化膜、 ２０ センサ膜、 ２１
カバー膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウディオ デ ラ プリエータ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト シ ュヴァルツヴァルトシュトラーセ 81 (72)発明者 ウーヴェ シュナイダー ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ヴ ォルフマーデンシュトラーセ 53 (72)発明者 トーマス シュルテ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ジ ェイムズ−エフ−バーンズ−シュトラーセ 44 (72)発明者 オーラフ ヤッハ ドイツ連邦共和国 ベープリンゲン メル セデスシュトラーセ 16 (72)発明者 ウーヴェ グランツ ドイツ連邦共和国 アスペルク ヴァイマ ールシュトラーセ ８ (72)発明者 ジークベルト ゲーツ ドイツ連邦共和国 ゲルリンゲン シラー シュトラーセ 22 (72)発明者 カルメン シュミーデル ドイツ連邦共和国 マールバッハ アム ネッカー シュヴァープシュトラーセ 21 (72)発明者 ペトラ キティラチュキー ドイツ連邦共和国 レンニンゲン ヴァー グナーシュトラーセ ２／１
Claims (13)
- 【請求項１】 セラミック材料から成る支持体（２）
と、感応区分（１０）と呼ばれる前記支持体（２）の第
１終端区分に配置された温度従変性の抵抗素子（５）
と、保持区分（７）と呼ばれる前記支持体の第２終端区
分に配置された電気接点（６）と、該電気接点と前記抵
抗素子との間に支持体中央域（８）を超えて延在する導
体路（３，４）とを備えた形式の、特に内燃機関の排ガ
ス温度を監視するための温度センサ（１）において、 感応区分（１０）が少なくとも所々に、保持区分（７）
および支持体中央域（８）よりも薄い肉厚を有している
ことを特徴とする、温度センサ。 - 【請求項２】 支持体（２）が複数の層から構成されて
おり、しかも感応区分（１０）では、少なくとも１つの
層が省かれている、請求項１記載の温度センサ。 - 【請求項３】 支持体（２）が感応区分（１０）内に少
なくとも１つの孔または凹設部（１７）を有している、
請求項１または２記載の温度センサ。 - 【請求項４】 抵抗素子（５）が孔または凹設部（１
７）の上位に配置されている、請求項３記載の温度セン
サ。 - 【請求項５】 支持体（２）が複数の層から構成されて
おり、その少なくとも１つの層が感応区分（１０）内に
１つの切欠部を有している、請求項３または４記載の温
度センサ。 - 【請求項６】 抵抗素子（５）が複数の平面内に配置さ
れている、請求項１から５までのいずれか１項記載の温
度センサ。 - 【請求項７】 抵抗素子（５）が、白金で被覆された非
導電性セラミック粒子から形成されている、請求項１か
ら６までのいずれか１項記載の温度センサ。 - 【請求項８】 抵抗素子（５）が、白金と酸化アルミニ
ウムとの混合物から形成されている、請求項１から７ま
でのいずれか１項記載の温度センサ。 - 【請求項９】 導体路（３，４）が、抵抗素子（５）と
は別の組成を有している、請求項１から８までのいずれ
か１項記載の温度センサ。 - 【請求項１０】 導体路（３，４）が、メッキによる白
金から成っている、請求項７から９までのいずれか１項
記載の温度センサ。 - 【請求項１１】 請求項１から１０までのいずれか１項
記載の温度センサ（１）の製造法において、均等肉厚の
支持体（２）を成形し、次いで支持体（２）の肉厚の少
なくとも一部分を切除することによって、感応区分（１
０）の面積の少なくとも一部分に表面微細構造を形成す
ることを特徴とする、温度センサの製造法。 - 【請求項１２】 支持体（２）の切除後に該支持体
（２）に焼結を施す、請求項１１記載の製造法。 - 【請求項１３】 請求項１から１０までのいずれか１項
記載の温度センサ（１）の製造法において、支持体が複
数の層を接合して成り、かつ少なくとも１つの層内には
１つの切欠部（１７）が打ち抜かれていることを特徴と
する、温度センサの製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999134109 DE19934109C1 (de) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | Temperaturfühler und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE19934109.5 | 1999-07-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050822A true JP2001050822A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=7915488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000217478A Pending JP2001050822A (ja) | 1999-07-21 | 2000-07-18 | 温度センサおよび該温度センサの製造法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050822A (ja) |
| DE (1) | DE19934109C1 (ja) |
| FR (1) | FR2796718B1 (ja) |
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| JP2005331486A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度センサ |
| JP2006153653A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度センサ |
| JP2006527378A (ja) * | 2003-06-13 | 2006-11-30 | セラマスピード・リミテッド | 電熱装置用の温度検出装置 |
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| WO2019135324A1 (ja) * | 2018-01-04 | 2019-07-11 | Koa株式会社 | 温度センサ素子 |
| WO2020251746A1 (en) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | Ferro Corporation | High adhesion resistive composition |
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| EP1217635A3 (de) * | 2000-12-22 | 2004-09-15 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Elektrischer Widerstand mit Platinmetall oder einer Platinmetallverbindung sowie Sensoranordnung |
| DE20211328U1 (de) * | 2002-07-26 | 2002-10-17 | Guenther Gmbh & Co | Temperaturfühler und Heizvorrichtung für Heißkanalsysteme |
| CN101115976B (zh) * | 2005-02-10 | 2010-12-01 | Ist股份公司 | 用于采集物理参数的传感器以及生产这种传感器的方法 |
| DE102007023434B4 (de) * | 2007-05-16 | 2017-07-06 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Widerstandsthermometer |
| DE102015223950A1 (de) | 2015-12-01 | 2017-06-01 | TE Connectivity Sensors Germany GmbH | Substrat für eine Sensoranordnung für ein Widerstandsthermometer, Sensoranordnung, Widerstandsthermometer und Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats |
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| DE102021105532A1 (de) | 2021-03-08 | 2022-09-08 | Innome Gmbh | Foliensensor zur Temperaturmessung und Verfahren zur Herstellung desselben |
| EP4086599A1 (en) | 2021-05-06 | 2022-11-09 | TE Connectivity Sensors Germany GmbH | Sensor assembly for a resistance temperature sensor element and resistance temperature sensor element |
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1999
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-
2000
- 2000-07-18 JP JP2000217478A patent/JP2001050822A/ja active Pending
- 2000-07-21 FR FR0009593A patent/FR2796718B1/fr not_active Expired - Fee Related
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