JP5153126B2 - 流体の圧力および温度を測定するセンサ装置 - Google Patents

流体の圧力および温度を測定するセンサ装置 Download PDF

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Description

本発明は、概して流体の圧力および温度を測定するセンサ装置(sensor arrangement)に関する。センサ装置は、温度感知電気素子と圧力感知電気素子を含む。本発明は、冷却材または冷媒(refrigerant)としてCOと共に働く車両の空調装置(エアーコンディショニングシステム)に特定の用途を有する。本発明による装置はまた、自動車向け用途において燃料噴射システムの使用に適している。
今日、冷媒R134aとともに機能する車両の空調装置は、圧縮機が通常の動作圧力を監視したり制御をした後で、圧力センサに“高圧力側”を示す。もし、動作圧力が与えられた最大圧力を超えるならば、レギュレーション間隔は、例えば、圧縮機を“標準の圧力レンジ”へ切り替えることによって、動作圧力を下方に調整する。
種々の理由により、COは、将来の自動車の空調装置の冷媒として使用される。“CO冷媒サイクル”のレギュレーションのため、冷媒圧力とそれに加えて冷媒温度が、圧縮機の後で制御する信号として必要とされる。CO空調装置において、圧縮機の後の冷媒圧力および冷媒温度は、物理的な大きさ(dimension)であり、これは独立して測定されるべきである。冷媒圧力および冷媒温度の監視のため、圧力センサと温度センサの使用が計画される。2つの個々のセンサの使用は、それらが別々のハウジング内において空調装置に個々に搭載されなければならないため好ましくなく、これは更なる漏れの問題になり得る。
圧力および温度を測定する配置または構成は、特許文献1に開示されている。圧力センサおよび温度センサは、共通のハウジングに固定されている。圧力下で流体を導入するため、首部分(neck part)がハウジングに固定され、アダプタが接着性のあるシールを介して基板と首部分の双方に結合され、圧力検出器および温度検出器からの機械的な応力を分離させている。
さらに、圧力および温度を測定するセンサ装置は、特許文献2に開示されている。センサ装置は、耐漏れ性のチューブが取り付けられたボディを有する。チューブの内側は、外部電子部品へのケーブルを有する温度プローブまたは熱電対である。ボディの表面は、保護キャップである。保護キャップは、圧力変換器と関連する電子部品を有する仕切りを包含している。ボディの穴により流体が圧力変換器に伝えられる。
流体の圧力および温度を検出するこの種のセンサ装置は、製造するのが非常に複雑である。さらに、COの流れ(stream)を用いた空調装置では、センサ装置は、200バール(bar)までの圧力と−40℃から180℃の範囲の温度を測定可能でなければならない。このような空調装置で、センサ装置は、完全に密封でなければならない。弾性および接着性のある材料、例えばエラストマーにより、COを信頼性をもって密封することはほとんど不可能である。
燃料噴射システムでは、注入されるべき燃料の粘度は、燃料の温度に依存する。もし、温度が上昇すれば、粘度は減少し、従って、同一の圧力で、より多くの燃料が注入される。これは、望ましくない結果であり、補償されるべきである。コントローラにより要求される量の燃料の注入を可能にするため、温度と圧力センサの組み合わせが必要であり、これは、温度と圧力を250バールまでかそれ以上を同時に測定することを可能にする。
米国特許6,212,946 フランス2691802
本発明の目的は、より高い温度範囲、例えば−40℃から180℃の範囲で使用することができ、かつ完全に密封された、温度と圧力の感知を組み合わせた装置を提供する。
本発明の他の目的は、高速でありかつ正確である良好なダイナミック応答性を有する、温度感知と圧力感知が組み合わされた装置を提供する。
本発明によれば、センサ装置は、温度感知電気素子と圧力感知電気素子を有し、温度感知電気素子と圧力感知電気素子はともに金属性のメンブレイン構造の一方の側に結合され、メンブレイン構造は、メンブレイン構造の他方の側にある流体の温度を温度感知電気素子に伝え、流体の圧力を圧力感知電気素子に伝えるように配される。
この特徴により、圧力と温度のセンサの組合せが可能になり、センサ装置のサイズの小さくすることができる。メンブレイン構造の一方の側に働く圧力は、メンブレインの他方の側で歪みに変換される。この歪みは、センサ装置の圧力感知電気素子において電気出力に変換される。金属は、熱を伝導するのに非常に適している。金属製のメンブレインは、非常に容易に温度を温度感知電気素子へ伝導する。さらに、温度と圧力の双方を伝える1つの金属製のメンブレインの使用は、漏れの可能性を少なくする。本発明のメンブレイン構造の更なる利点は、流体との接触エリアをもつセンサの各部分を結合するために接着剤、ゴム、あるいはガラスが全く使用されないことである。通常、前記材料は、剥離されたり、構造の磨耗を引き起こす。メンブレイン構造の一方の側に電気素子を持つことの更なる利点は、流体の高い圧力変化に抗して温度感知素子を保護することであり、これは、温度感知電気素子の寿命を長くする。
本発明の更なる実施例において、メンブレイン構造は、延長されたボディ、延長されたボディの閉じられた端部に配された温度感知電気素子および開放された端部に近接して配された圧力感知電気素子を有する。
前記特徴の使用により、圧力感知電気素子の動作状態および圧力感知電気素子の近傍に搭載された電子部品の動作温度への流体の温度の影響を低減することができる。さらに、延長されたボディは、温度感知電気素子のためのメンブレインの熱質量および熱抵抗を低減させる。この特徴により、本発明を実施するエンジニアは、流体の温度を正確に測定することができる。
本発明の実施例において、メンブレイン構造は、圧力感知メンブレインを含み、圧力感知電気素子は、圧力感知メンブレイン上に搭載される。
圧力感知構造は、メンブレイン構造の一方の側に作用する流体の圧力をメンブレイン構造の他方の側の歪みに効率よく変換させる。歪みは、メンブレイン構造の他方の側に搭載された圧力感知電気素子によって測定される。
本発明の他の実施例において、圧力感知構造は、円形でありかつ中央に穴を有し、延長されたボディの開放された端部は、穴をシールするために圧力感知構造に密封して接続される。
このような特徴により、センサ装置を効率よく製造することができる。延長されたボディおよび圧力感知構造は、最初に組み立てることができる。圧力感知構造の穴により、本発明を実施するエンジニアは、延長されたボディと圧力感知構造とを共に固定した後に延長されたボディ内に温度感知電気素子を位置決めすることができる。さらに、温度感知電気素子を延長されたボディ内に位置決めした後、温度感知電気素子を電子回路に接続する電気ワイヤが自由に圧力感知構造を通過することができる。このように、メンブレイン構造の温度感知電気素子の存在は、圧力測定の性能に影響を与えない。
本発明の実施例において、センサ装置は、少なくとも2つの圧力感知電気素子を有し、少なくとも2つの圧力感知電気素子は、圧力感知構造の穴の周囲に対称に配されている。
このような特徴により、圧力測定時の延長されたボディに沿う流体の流れの影響を低減することができる。延長されたボディの閉じられた端部の横方向の移動は、穴の一方の側で圧力感知構造の表面の歪みの増加となり、かつ圧力感知構造の穴の反対の側で圧力感知構造の表面の歪みの減少となる。圧力感知構造の穴の周囲に歪みゲージを均等に分けることによって、圧力感知構造の外側の増加した歪みと減少した歪みを同時に測定することができ、これは、延長されたボディの閉じられた端部の横方向の移動による圧力測定において、電子回路内でその影響を補償することができる。
本発明の実施例において、温度感知電気素子は、ゲル(gel)のような熱伝導性のコンパウンドによってメンブレイン構造に結合される。この特徴により、温度感知電気素子とメンブレイン構造の良好な熱的結合を得ることができる。さらに、ゲル形態のコンパウンドは、温度感知電気素子がメンブレイン構造に対し移動することを許容する。流体の圧力変化は、温度感知電気素子の軸方向の移動になる。もし、温度感知電気素子がメンブレインにしっかりと固定されていると、ワイヤに引っ張られることがある。この引っ張りは、圧力測定に影響を与える。ゲルは、ワイヤの伸張をかなり軽減させる。さらに、ゲルは、温度感知電気素子の周囲の振動の影響が減衰され、これがセンサ装置の寿命を増加させるという利点を有している。
本発明の実施例において、共通のボディの第1の部分は、金属製のメンブレイン構造の延長されたボディを少なくとも部分的に縦方向に取り囲む。本発明の更なる実施例において、センサ装置はさらに、シール部を含み、シール部は、共通のボディの第1の部分と延長されたボディの間に存在される。この特徴は、圧力感知電気素子、ハウジング内の電子回路および流体間の熱的な絶縁を向上させる。このシールによって、流体と圧力感知構造との接触が回避され、これは、更なる熱的絶縁を向上させる。
本発明の更なる実施例において、金属性のメンブレイン構造は、同軸上の構造を有する。同軸上の素子の使用は、素子の製造コスト製造を低減させる。更なる利点は、センサ装置を搭載するための穴が小さくなり得るということである。
図1は、本発明のセンサ装置の第1の実施例の断面図である。センサ装置またはその配置は、共通のボディ11、12、14内に配された2つのメンブレインまたは膜(membrane)構造4、16を有する。メンブレイン構造4、16は、細長く延長されたボディ(elongated body)16と圧力感知構造4を含む。延長されたボディは、金属チューブの形状であることができ、これは、一方の端部で密閉して閉じられる。温度感知電気素子3は、延長されたボディ16の閉じられた端部15に配される。図6は、延長されたボディ16の斜視図である。
温度感知電気素子3は、NTC抵抗のような、適切な抵抗温度検出器(Resistance Temperature Detectors (RTD))、熱電対、あるいはサーミスタであることができる。流体の温度を正確に測定するため、温度感知電気素子3を取り囲む延長されたボディ16の閉じられた端部15は、流体内に沈められ、流体との直接の接触領域を形成する。好ましくは、閉じられた端部15は、共通のボディ11、12、14のねじ込みパイプ14から突出し、流体の流れの中で正確な温度測定を可能にする。流体は、ガスあるいは液体の形態であことができる。
温度感知電気素子は、ゲル(gel)26によって延長されたボディと結合される。ゲル26は、熱伝導性であり、延長されたボディ16から温度感知電気素子3への温度の高速移動を保証する。さらに、ゲルは、温度感知電機素子3に損傷を与えかねない周囲の振動を減衰させる。ゲルは、電気的に非導電性である。製造中に、ゲルは、延長されたボディ16の閉じられた端部15へ流れかつ延長されたボディ16内の温度感知電気素子3を位置決めするのに十分な粘度を有する。しばらく後、ゲルの粘度が増加し、ゲルが延長されたボディ16の閉じられた端部15で通常の動作状態で滞在する。延長されたボディ16の端部15に温度感知電気素子3を位置決めするためにゲルの代わりにペイスト(paste)を使用することができる。
ワイヤ28によって、温度感知電気素子3は、延長されたボディ16内にフレキシブルに吊られる。こうして、延長されたボディ16の軸方向の移動が圧力感知構造4の表面で歪みに変換されるとき、センサの温度部分が圧力測定に影響を与えることが抑制される。ワイヤ28は、延長されたボディ16の閉じられた端部15でのゲル26内に温度感知電気素子3を位置させるのに十分な強さを有する。
大きな振動のために、必要ならばワイヤ28もまたゲル26によって取り囲まれるようにしてもよい。さらに、ゲルは、センサ装置1の電子回路10のプリント回路基板におけるはんだ接続に作用する力を減少させる。延長されたボディ16の開放された端部17は、圧力感知構造4に密封して接続される。圧力感知構造4は、中央に穴7を含み、延長されたボディ16内に温度感知電気素子3を配置させる。密封接続は、圧力感知構造4と延長されたボディ16とを共に溶接することによって得ることができる。メンブレイン4、16は、一体の材料によって得ることができることに留意すべきである。金属注入モールディングは、一体のメンブレイン4、16を得るために利用することができる。金属注入モールディングによって作られたメンブレイン構造は、ほとんどいかなる形状であることができ、必ずしも同軸ではない。メンブレイン構造のデザインは、センサ装置1の用途およびそれに関連する温度範囲および圧力範囲に依存する。冷媒としてCOを有する空調装置において、非常に好ましい材料はステンレススチールである。延長されたボディ16およびフランジ12は、例えばAISI 304のようなステンレススチールを用いることができる。
圧力感知電気素子6は、圧力感知構造4に結合される。圧力感知電気素子6は、歪みゲージの形態であることができ、これは、圧力感知構造4上に配される。歪みゲージは、圧力感知構造4の表面で圧力に依存した歪みを測定する。金属17−4PHが歪みゲージと同様の膨張係数を有することがわかっている。冷媒としてCOを有する空調装置の比較的大きな動作温度範囲は、17−4PHの使用に非常に適合する。17−4PHは、高い強度および硬さ、優れた耐食性、および簡単な熱処理を有する析出硬化ステンレス鋼である。
メンブレイン構造4、16の真の力は、メンブレイン構造4、16の一方の側または一面に作用する流体の圧力によって発生される。真の力は、圧力感知構造4および延長されたボディ16の外側に作用する力の合計である。流体の圧力が延長されたボディ16に作用され、延長されたボディが軸方向に変位し、圧力感知構造4の変形を引き起こす。この変形は、圧力感知電気素子6の応力になり、これは、共通のボディ11、12、14に存在し得る電子回路10によって検出され評価され得る信号変化を生じさせる。ある実施例では、圧力感知電気素子6は、ピエゾ抵抗素子である。ピエゾ抵抗素子の利点は、ピエゾ抵抗の材料の比較的安価なコスト、精度および安定性にある。電子回路10は、圧力感知電気素子6によって発生されたピエゾ抵抗信号を増幅し、補償し、さらに、コネクタ8に出力信号を供給するように構成される。コネクタは、例えばローカルインターコネクトネットワーク(LIN)インターフェースにような、5番ピン、4番ピンインターフェース、3番ピンアナログインターフェース、または3番ピンディジタルインターフェースを含むことができる。
支持リング13は、共通のボディ11、12、14の電子回路10とフランジ12の間に位置決めされる。支持リング13は、電子回路10が圧力感知構造4と機械的な接触をもたないこと、および流体内の圧力変動による圧力感知構造4の移動が妨げられないことを保証する。
共通のボディ11、12、14は、第1のボディ部分、ハウジング11、フランジ12、および第2のボディ部分14を含む。第1のボディ部分11、12は、圧力感知構造4、圧力感知電気素子6、電子回路10、および温度感知電気素子3の接続28を取り囲む。第2のボディ部分14は、少なくとも部分的に延長されたボディ16を取り囲む。第2のボディ部分14は、センサ装置1をシステム(図示しない)に搭載するためのねじ20を有する。好ましくは、第2のボディ部分14、延長されたボディ16および圧力感知構造4は、同軸上に対称な素子である。
本発明によるセンサ装置は、特に冷媒としてCOを有する空調装置に適している。このような空調装置では、センサは、200バールもしくはそれ以上の圧力を測定し、かつ−40℃から180℃までの温度を測定できる必要がある。さらに、それぞれ350、2000バールまでの圧力を測定するためのセンサを必要とする用途のGDIと共通鉄道網のような燃料注入にセンサ装置は適している。延長されたボディ16は、温度感知電気素子3と対応する電子回路10を有する圧力感知電気素子6とが互いに熱的に分離されることを保証する。第1のボディ部分12は、周囲温度に配される。第2のボディ部分14は、空調装置のボディに熱的に結合され、周囲温度と流体の温度の間の温度を持つ。第2のボディ部分14から突出する延長されたボディ16の閉じられた端部15は、流体に対応する温度を有する。閉じられた端部15と圧力感知構造4の間で、温度は、流体の温度から圧力感知構造4の温度に次第に変化し、この温度は、空調装置の外側の温度に近づく。こうして、圧力感知電気素子6と電子回路10は、流体から離れて過酷な温度環境を抑えた位置に配される。
延長されたボディ16の厚さは、流体の圧力に抵抗するのに十分でなければならない。温度感知電気素子3とゲル26を含む、延長されたボディ16の閉じられた端部15の熱質量は、メンブレイン4、16の圧力感知構造4の熱質量よりもかなり少ない。温度感知電気素子を含む延長されたボディ16の閉じられた端部15の比較的小さな熱質量は、流体の温度変化への素早い追従を可能にする。
第2のボディ部分14とメンブレイン構造4、16とを介してのCOの密封シールを保証するため、これらの部分が密封して接続される。センサ装置と空調装置との間のCOの密封シールを保証するため、第2のボディ部分14は、高圧シール領域18を含む。高圧シール領域18は、円錐部分の形態であることができる。センサ装置が汚れた環境に適用されるとき、高圧シール領域18は、ねじ20の他の側面22に配置され得る。これにより、汚染が円錐の接続に到達しかつシールの質を損わせるリスクが低減される。他の可能なシールは、腐食性のエッジまたは柔軟な金属のワッシャーによって得ることができる。ねじ20の他の側面22の高圧シールは、圧力感知構造に近い高圧シール18よりも利点がある。他の側面22での高圧シールにより、高圧シールへの搭載荷重が圧力感知電気素子6の出力信号に影響を与える可能性をかなり減少させる。
図2は、本発明のセンサ装置の第2の実施例の断面図である。第2の実施例は、第1の実施例と同様の構造を有する。第2の実施例では、Oリングのようなシール部またはシール部材5が、第2のボディ部分14の内壁19と延長されたボディ部分16との間に置かれている。シール部5は、メンブレイン4を流体から絶縁する。物理的な絶縁の次に、シール部5は、電子回路10と流体との間の熱的な絶縁を向上させる。本実施例では、圧力感知構造4に作用する全ての荷重は、延長されたボディ16の閉じられた端部15に作用する圧力によって発生され、シール部5に作用する荷重は、延長されたボディ16を介してメンブレイン4に受け渡される。すべての荷重は、延長されたボディ16と圧力感知構造4の内側部分の移動に変換される。この移動は、圧力感知構造4の表面での歪みに変換され、これは、センサ装置の圧力感知電気素子6の電気的な性質に影響を与える。シール部5の他の例は、金属メンブレインまたは金属ベロウ(bellows)シールであってもよい。
図3は、メンブレイン4、16、第2のボディ部分14およびフランジ12の断面図である。圧力感知素子6は、圧力感知構造4の表面に取り付けられている。密封シールとして働くセンサ装置を得るために、第2のボディ部分14と圧力感知構造4の間の結合(ジョイント)21は、密封でなければならず、圧力感知構造4と延長されたボディ16の開放された端部17の間の結合27は、密封でなければならない。密封の結合は、溶接によって得ることができる。圧力感知構造4の中央の穴7および延長されたボディの空洞は、延長されたボディ16と圧力感知構造4の結合の後に、温度感知電気素子3の位置決めを可能にする。
図4は、圧力感知構造4の上方からの斜視図である。穴7が圧力感知構造4の中央にある。さらに、2つの圧力感知電気素子6が圧力感知構造4の表面に搭載されている。本実施例における各々の圧力感知電気素子6は、2つの歪みゲージを有する。1つの圧力感知電気素子6だけを使用することができ、それは製造コストを低減する。この場合、2つの歪みが半分のホイーストンブリッジに使用される。2つの圧力感知電気素子6はそれぞれ一対の歪みゲージを含み、、完全なホイーストンブリッジに使用され得る。2つの歪みゲージを有する、2つもしくはそれ以上の圧力感知電気素子6の使用は、圧力感知電気素子が均等に穴7の周囲に配されたとき、圧力測定において延長されたボディ16の閉じられた端部15の横方向の移動の影響を低減することができるという利点を有する。もし、圧力感知電気素子6が穴7の周囲に均等に分配されているならば、穴の一方の側での圧力感知構造4における閉じられた端部15の横方向の移動により生じた荷重による表面での歪みは、穴の反対側での表面での歪みと反対である。この効果は、歪みゲージに接続された電子回路のデザインに使用され、延長されたボディ16の閉じられた端部15の横方向の移動を補償することができる。図5は、圧力感知構造4の断面図である。圧力感知構造の内側部分31は、穴7に近接して配される。メンブレイン構造4、16に作用する圧力は、圧力感知構造4の外側部分32に対して内側部分31を軸方向に移動させる。基本的には、1つの圧力感知構造は、種々の動作圧力範囲を有する種々の用途に使用され得る。しかしながら、同様の圧力感知電気素子および電子回路は、種々の用途について種々の出力範囲となり得る。さらに、比較的小さな最大圧力を有する用途では、これは好ましからぬ精度になり得る。これは、圧力感知構造4の厚さ28を選択することにより解決することができ、あらゆる用途に対して唯一のタイプの電子回路と標準的な歪みゲージが同様の精度および出力信号範囲を生成するのに使用される。
図7は、圧力感知構造4の上面での半径方向の歪みの進路のグラフを示す。X軸のPOSは、圧力感知構造4の表面での半径方向の位置を表し、Y軸EPSZは、前記位置での歪みを表す。図8は、圧力感知構造の断面図において、圧力感知構造4の歪みを例示している。流体の圧力の増加は、圧力感知構造4の内側部分31を圧力感知構造4の外側部分32に対して上方へ移動させる。この移動は、外側に配置された歪みゲージ34の圧縮された歪みを生じさせ、内側に配置された歪みゲージ35の引っ張られた歪みを生じさせる。歪みゲージ34と35の距離30は、表面における同時の圧縮と引っ張りから最適な利益が得られるようにする。圧力感知構造4の灰色の領域は、感知できる歪みを示している。図8の歪みゲージ34、35は、ともに1つの圧力感知電気素子6を形成する。歪みゲージ34、35の各々は、ただ一つの抵抗を有する。
図9は、圧力感知構造4と延長されたボディ16間の結合の断面を示している。延長されたボディ16の厚さ36は、溶接する装置と延長されたボディ16の外側38と内側37の間の圧力差に依存する。厚さ36は、圧力の荷重に耐え、かつ密封の結合を成し得るのに十分である必要がある。延長されたボディ16の厚さ36は、熱質量を低減させるためにできるだけ薄くすべきである。実施例では、厚さは0.5mmであり、これは170バールルまでの圧力に抗するのに適切であり、10秒以内の温度感知素子の応答時間と3℃未満の温度精度を保証する。
本発明の幾つかの実施例は、模範的な例によって上記のように説明された。これらの実施例について述べられた部についての種々の変更および変形は、請求の範囲によって規定される本発明の範囲を逸脱することなく当業者によって成し得るものである。例えば、センサ装置は、圧力と流量センサの組合せであることができる。歪みゲージの形態の圧力感知電気素子6によってメンブレインの変形を測定する代わりに、変形は、容量(キャパシティブ)、磁性、または光学的な測定であってもよい。例えば、圧力が印加されたときの延長されたボディ16または圧力感知構造4の内側31の軸方向の移動は、ピエゾ電気変換器を有する圧力感知電気素子6によって測定することができる。
本発明によるセンサ装置の第1の実施例の断面図である。 本発明によるセンサ装置の第2の実施例の断面図である。 メンブレイン構造の断面図である。 圧力感知構造の斜視図である。 圧力感知構造の断面図である。 伸張されたボディの斜視図である。 圧力感知構造の外側での歪みのグラフである。 圧力感知構造の歪みの断面図である。 圧力感知構造と伸張されたボディ間の結合例の断面図である。

Claims (7)

  1. 流体の圧力と温度を測定するセンサ装置であって、前記センサ装置は、温度感知電気素子と圧力感知電気素子を有し、前記温度感知電気素子と前記圧力感知電気素子はともにメンブレイン構造の一方の側に結合され、
    金属性の前記メンブレイン構造は、当該メンブレイン構造の他方の側にある流体の温度を前記温度感知電気素子に伝え、流体の圧力を前記圧力感知電気素子に伝えるように配され、
    前記メンブレイン構造は、細長く延長されたボディを有し、当該細長く延長されたボディの閉じられた端部には前記温度感知電気素子が配され、開放された端部に近接して前記圧力感知電気素子が配され、
    前記温度感知電気素子は、熱伝導性のコンパウンドによって前記メンブレイン構造に結合され、
    前記メンブレイン構造は、圧力感知構造を含み、前記圧力感知電気素子は、前記圧力感知構造上に搭載され、前記圧力感知構造は、円形でありかつ中央に穴を有し、前記細長く延長されたボディの開放された端部は、前記穴をシールするために前記圧力感知構造に密封して接続される、センサ装置。
  2. センサ装置は、少なくとも2つの圧力感知電気素子を有し、少なくとも2つの圧力感知電気素子は、前記圧力感知構造の穴の周囲に対称に配置される、請求項に記載のセンサ装置。
  3. センサ装置はさらに、前記メンブレイン構造の前記細長く延長されたボディを少なくとも部分的に縦方向に取り囲むボディ部分を含む、請求項1または2に記載のセンサ装置。
  4. センサ装置はさらに、シール部を含み、当該シール部は、前記ボディ部分と前記細長く延長されたボディの間に存在される、請求項に記載のセンサ装置。
  5. 前記メンブレイン構造と前記細長く延長されたボディとは、同軸上の構造を有する、請求項1ないしいずれか1つに記載のセンサ装置。
  6. 流体はガスである、請求項1ないしいずれか1つに記載のセンサ装置。
  7. 流体は、COの流れである、請求項1ないしいずれか1つに記載のセンサ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013040936A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Sensata Technologies Inc コンパクトなセンサアッセンブリにおける圧力/温度の組合せ
JP6076530B1 (ja) * 2016-04-06 2017-02-08 三菱電機株式会社 温度センサ複合型半導体圧力センサ装置
KR101772197B1 (ko) * 2015-12-29 2017-09-13 주식회사 현대케피코 온도압력진동 복합센서 구조체

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005056762A1 (de) * 2005-11-29 2007-05-31 Robert Bosch Gmbh Kombinierter Druck-Temperatursensor mit zentrischer Temperaturmessung
US20080085334A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-10 Husky Injection Molding Systems Ltd. Hot Runner System Sensor
FR2913102B1 (fr) * 2007-02-28 2012-11-16 Valeo Systemes Thermiques Installation de climatisation equipee d'une vanne de detente electrique
DE102008029192A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-24 Epcos Ag Fühler zum Erfassen einer physikalischen Größe und Verfahren zur Herstellung des Fühlers
ITTO20080484A1 (it) * 2008-06-19 2009-12-20 Eltek Spa Dispositivo sensore di pressione
FR2937724A1 (fr) * 2008-10-27 2010-04-30 Sc2N Sa Capteur de temperature, procede de fabrication et procede d'assemblage correspondant
US8770837B2 (en) * 2009-12-21 2014-07-08 Nuovo Pignone S.P.A. Fatigue resistant thermowell and methods
US8398301B2 (en) * 2010-04-20 2013-03-19 Schlumberger Technology Corporation Apparatus for determining downhole fluid temperatures
JP5783566B2 (ja) 2010-10-20 2015-09-24 センサータ テクノロジーズ インコーポレーテッド 燃焼機関用の圧力測定プラグ
GB2489687A (en) * 2011-03-31 2012-10-10 Gm Global Tech Operations Inc Pressure and Temperature Sensor for an Internal Combustion Engine
US20120255851A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-11 Clark Donnell Freeman Combination Pressure and Temperature Sensor for Simultaneous Temperature and Pressure Analyzing in HVAC Ducts
US9255849B2 (en) * 2012-02-27 2016-02-09 Halliburton Energy Services, Inc. Temperature compensation apparatus, methods, and systems
DE102012204950A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Erfassung eines Drucks und einer Temperatur eines fluiden Mediums
EP2735855A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-28 Sensata Technologies, Inc. A measuring device for measuring a physical quantity
US9709461B2 (en) * 2012-11-30 2017-07-18 Sensata Technologies, Inc. Method of integrating a temperature sensing element
KR101277773B1 (ko) * 2012-12-28 2013-06-24 우진 일렉트로나이트(주) 홀더 교체부재 및 이를 포함하는 홀더 조립체
DE102013202090A1 (de) * 2013-02-08 2014-08-14 Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg Druckmessgerät
DE102013003130B4 (de) * 2013-02-23 2019-09-05 Testo Ag Messgerät
WO2014182527A1 (en) 2013-05-06 2014-11-13 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
DE102013209060A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung eines Drucks und einer Temperatur eines in einem Kanal strömenden fluiden Mediums
KR101506802B1 (ko) * 2013-09-03 2015-03-30 에이에스텍 주식회사 에어컨 냉매 압력감지센서
EP3112830B1 (en) 2015-07-01 2018-08-22 Sensata Technologies, Inc. Temperature sensor and method for the production of a temperature sensor
KR101766144B1 (ko) * 2016-05-31 2017-08-08 현대자동차주식회사 온도센서 일체형 압력센서
GB2552025B (en) 2016-07-08 2020-08-12 Sovex Ltd Boom conveyor
US10288513B2 (en) * 2016-09-14 2019-05-14 Sensata Technologies Integrated pressure and temperature sensor
US10254180B2 (en) * 2016-09-30 2019-04-09 Unison Industries, Llc Exhaust gas temperature sensing probe assembly
US10197454B2 (en) * 2016-09-30 2019-02-05 General Electric Company Exhaust gas temperature sensing probe assembly
US10174631B2 (en) * 2016-09-30 2019-01-08 General Electric Company Exhaust gas temperature sensing probe assembly
US9962597B2 (en) 2016-10-11 2018-05-08 Future Motion, Inc. Suspension system for one-wheeled vehicle
US10428716B2 (en) 2016-12-20 2019-10-01 Sensata Technologies, Inc. High-temperature exhaust sensor
US20180180494A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Honeywell International Inc. High Sensitivity Silicon Piezoresistor Force Sensor
US10545064B2 (en) * 2017-05-04 2020-01-28 Sensata Technologies, Inc. Integrated pressure and temperature sensor
US10247615B2 (en) * 2017-05-08 2019-04-02 DunAn Sensing, LLC Sensor assemblies and methods of making same
US10502641B2 (en) 2017-05-18 2019-12-10 Sensata Technologies, Inc. Floating conductor housing
EP3418707A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-26 First Sensor Mobility GmbH Montagefähiger drucksensor
US10996114B2 (en) 2017-09-29 2021-05-04 Goodrich Corporation Fast response and accurate temperature measurement of a hydraulic fluid
US10010784B1 (en) 2017-12-05 2018-07-03 Future Motion, Inc. Suspension systems for one-wheeled vehicles
US10399457B2 (en) 2017-12-07 2019-09-03 Future Motion, Inc. Dismount controls for one-wheeled vehicle
DE102018107130A1 (de) * 2018-03-26 2019-09-26 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensor der Prozessautomatisierungstechnik
US11175187B2 (en) 2018-08-06 2021-11-16 Unison Industries, Llc Air temperature sensor having a bushing
CN209326840U (zh) 2018-12-27 2019-08-30 热敏碟公司 压力传感器及压力变送器
WO2020146420A1 (en) 2019-01-07 2020-07-16 Future Motion, Inc. Self-balancing systems for electric vehicles
KR102274093B1 (ko) * 2019-12-16 2021-07-07 주식회사 현대케피코 온도-압력 디지털 센서 측정장치
DE102020110109A1 (de) 2020-04-09 2021-10-14 Tesona Gmbh & Co. Kg Temperatursensor mit einem Gehäuse
CN115769165A (zh) * 2020-06-24 2023-03-07 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 调整包装机入口压力的方法
US11273364B1 (en) 2021-06-30 2022-03-15 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
US11299059B1 (en) 2021-10-20 2022-04-12 Future Motion, Inc. Self-stabilizing skateboard
CN114542992B (zh) * 2022-02-24 2023-05-23 成都秦川物联网科技股份有限公司 基于物联网的天然气管网计量工况远程监控系统
US11890528B1 (en) 2022-11-17 2024-02-06 Future Motion, Inc. Concave side rails for one-wheeled vehicles
CN116659773B (zh) * 2023-04-19 2024-05-03 衢州市特种设备检验中心 一种24小时气密性试验用自动检测系统及其方法
CN117547628B (zh) * 2024-01-10 2024-03-08 厦门小米豆物联科技有限公司 一种全自动高压灭菌器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3681990A (en) * 1970-06-29 1972-08-08 Dresser Ind Temperature sensing assembly
US3748551A (en) * 1972-04-10 1973-07-24 Robertshaw Controls Co High temperature and pressure capacitance probe
DE3341860C2 (de) * 1983-11-19 1985-09-19 Hydrotechnik Gmbh, 6250 Limburg Meßkupplung für fluidische Systeme
JPS61124862U (ja) * 1985-01-22 1986-08-06
DE3513749C1 (de) * 1985-04-17 1986-09-04 Hydrotechnik Gmbh Sensor fuer fluidische Systeme
JP2544435B2 (ja) * 1988-04-06 1996-10-16 株式会社日立製作所 多機能センサ
US5070706A (en) * 1990-07-10 1991-12-10 Sundstrand Corporation Superheat sensor with single coupling to fluid line
FR2691802B1 (fr) 1992-05-27 1997-04-18 Controle Measure Regulation Capteur mixte de pression et de temperature.
US5702592A (en) * 1995-10-20 1997-12-30 Western Filter Corporation Filter monitoring device which monitors differential pressure and temperature
DE19711939A1 (de) 1997-03-21 1998-09-24 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer Brennkraftmaschine
US5974893A (en) 1997-07-24 1999-11-02 Texas Instruments Incorporated Combined pressure responsive transducer and temperature sensor apparatus
US5895861A (en) * 1997-11-19 1999-04-20 Weiss Instruments, Inc. Combination pressure/temperature gauge employing two bourdon tubes
JPH11351977A (ja) * 1998-06-09 1999-12-24 Rkc Instr Inc 温度および圧力複合センサ
US6062087A (en) * 1998-09-23 2000-05-16 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Heat and pressure sensor apparatus employing a piston in direct contact with the measured fluid
JP2001141573A (ja) * 1999-11-17 2001-05-25 Denso Corp 温度センサ
DE10109828A1 (de) * 2001-03-01 2002-09-05 Xcellsis Gmbh Elekrische Temperaturmessvorrichtung
JP3788363B2 (ja) * 2001-03-23 2006-06-21 株式会社デンソー 温度センサ
US6592253B2 (en) * 2001-10-09 2003-07-15 Northrop Grumman Corporation Precision temperature probe having fast response
JP2004045164A (ja) * 2002-07-10 2004-02-12 Saginomiya Seisakusho Inc 圧力センサーのオイル封入パイプ
DE10254637B4 (de) * 2002-11-22 2004-12-09 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya Temperatursensor
EP1570239A4 (en) * 2002-11-25 2006-10-04 Young Bin Kwon COMBINED MANOMETER AND THERMOMETER
DE10345835B4 (de) * 2003-10-02 2015-04-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sensoranordnung zur Überwachung von mindestens zwei physikalischen Größen
JP4062263B2 (ja) * 2004-02-19 2008-03-19 株式会社デンソー 温度センサ
US7000478B1 (en) * 2005-01-31 2006-02-21 Texas Instruments Incorporated Combined pressure and temperature transducer
DE102005056762A1 (de) * 2005-11-29 2007-05-31 Robert Bosch Gmbh Kombinierter Druck-Temperatursensor mit zentrischer Temperaturmessung
US7168330B1 (en) * 2006-06-07 2007-01-30 Northrop Grumman Corporation Multi-parametric media transducer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013040936A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Sensata Technologies Inc コンパクトなセンサアッセンブリにおける圧力/温度の組合せ
KR101772197B1 (ko) * 2015-12-29 2017-09-13 주식회사 현대케피코 온도압력진동 복합센서 구조체
JP6076530B1 (ja) * 2016-04-06 2017-02-08 三菱電機株式会社 温度センサ複合型半導体圧力センサ装置
US10119888B2 (en) 2016-04-06 2018-11-06 Mitsubishi Electric Corporation Temperature sensor integrated type semiconductor pressure sensor apparatus

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