KR20150145188A - Temperature measuring device for detecting temperature of a flowing fluid medium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유동하는 유체의 온도를 검출하기 위한 온도 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature measuring device for detecting the temperature of a flowing fluid.
예를 들어 자연과학 또는 의료공학과 같은 다양한 기술 분야에서 유체의 하나 이상의 특성이 검출되어야 한다. 상기 특성은 기본적으로 온도, 압력, 유동성 등과 같은, 유체, 즉 기체 및/또는 액체의 임의의 물리적 및/또는 화학적 특성에 관련될 수 있다. 중요한 예는 유체 온도의 검출이지만, 본 발명이 이것에 제한되지는 않는다. 하기에서는 특히 자동차에서 사용될 수 있는 온도 측정 장치와 관련된다. 이러한 온도 센서들은 예를 들어 Konrad Reif(발행인): 차량 내 센서, 제 1 판 2010, 137 페이지에 공개되어 있다. 거기에 설명된 측정 원리는 기본적으로 본 발명의 범위에서도 사용될 수 있다. 그러나 기본적으로 다른 사용 분야도 가능하다.One or more characteristics of the fluid must be detected in various technical fields such as, for example, natural sciences or medical engineering. The characteristics may basically relate to any physical and / or chemical properties of the fluid, i.e., gas and / or liquid, such as temperature, pressure, fluidity, and the like. An important example is the detection of fluid temperature, but the present invention is not limited to this. The following relates to a temperature measuring device, which can be used in automobiles in particular. Such temperature sensors are disclosed, for example, in Konrad Reif (publisher): In-Vehicle Sensors, 1st Edition 2010, page 137. The measurement principle described therein can basically be used within the scope of the present invention. However, other uses are basically possible.
DE 10 2009 026 472 A1호에 예를 들어 압력 검출을 위한 다른 측정 프로브와 함께 사용되는 측정 프로브를 구비한 온도 측정 장치가 공개되어 있다. DE 10 2009 026 472 A1 discloses a temperature measuring device with a measuring probe for use with, for example, another measuring probe for pressure detection.
사용된 온도 측정 프로브는 예를 들어 소위 NTC, 즉 부온도 계수를 갖는 온도 의존적 저항일 수 있고, 상기 NTC의 전기 저항은 온도에 따라 변하고, 특히 온도 상승 시 감소한다. 이러한 NTC는 일반적으로 1 내지 4 mm의 직경을 갖는 유리 또는 플라스틱 비드를 포함하고, 상기 비드로부터 전기 접속부인 2개의 핀이 돌출한다. The temperature measurement probe used may be, for example, a so-called NTC, i.e. a temperature dependent resistor with a negative temperature coefficient, and the electrical resistance of the NTC varies with temperature, especially with increasing temperature. These NTCs typically include glass or plastic beads having a diameter of 1 to 4 mm, and two pins, electrical connections, protrude from the beads.
이러한 온도 측정 장치에 의해 실현된 개선에도 불구하고 공개된 온도 측정 장치의 최적화 잠재성은 여전히 존재한다. 따라서 급기압 측정을 위한 저압 센서에 대개 예를 들어 NTC와 같은 추가의 온도 센서들이 설치된다. 이러한 온도 센서 또는 온도 프로브는 측정 포트를 통해서 흡기 매니폴드 내로 돌출하고, 가급적 지연 없이 유체의 온도를 측정하는 역할을 한다. 조립 및 작동 시 NTC를 보호하기 위해, 상기 NTC는 주로 측정 포트의 소위 보호 케이지 내에 장착된다. 지금까지는 거의 비교적 대형의 그리고 에폭시 커버를 포함하고 열 관성으로 인해 비교적 느린 NTC만이 사용되었다. NTC의 2개의 단부는 고정되고, 케이지는 측정 헤드와 접속 라인을 포함한다. 이로 인해 NTC-케이지는 그 크기와 디자인에 의해 측정 헤드 및 접속 라인 주변의 환류를 양호하게 저지해야 하고, 따라서 느린 NTC 외에 큰 응답 시간을 갖는 온도 신호에도 도움이 되어야 한다. Despite the improvements realized by these temperature measuring devices, the optimization potential of the disclosed temperature measuring devices still exists. Therefore, a low-pressure sensor for measuring the supply air pressure usually has additional temperature sensors, such as NTC, for example. The temperature sensor or the temperature probe protrudes into the intake manifold through the measurement port and serves to measure the temperature of the fluid without delay. To protect the NTC during assembly and operation, the NTC is primarily mounted within a so-called protective cage of the measurement port. Up until now, only relatively large and relatively slow NTCs have been used because of their thermal inertia and epoxy cover. The two ends of the NTC are fixed, and the cage includes the measurement head and the connection line. Due to this, the NTC-cage should be well blocked by its size and design around the measurement head and the connection line, and therefore should also be helpful for temperature signals with a large response time other than the slow NTC.
본 발명의 과제는 공개된 온도 측정 장치의 단점들을 적어도 거의 방지하는, 특히 자동차에 사용하기 위한, 유동하는 유체의 온도를 검출하기 위한 온도 측정 장치를 제공하는 것이다. 특히 예를 들어 유리로 제조된 소형 온도 프로브를 얇고 부드러운 접속 라인과 함께 사용하는 것을 가능하게 하는 온도 측정 장치가 제공되어야 한다. 또한 최적의 접촉 보호 및 조립 보호가 보장되어야 하고, 온도 프로브의 응답 시간이 최적화되어야 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a temperature measuring device for detecting the temperature of a flowing fluid, in particular for use in a motor vehicle, which at least substantially avoids the disadvantages of the disclosed temperature measuring device. In particular, a temperature measuring device is to be provided which makes it possible, for example, to use a small temperature probe made of glass with a thin and smooth connection line. In addition, optimal contact protection and assembly protection must be ensured and the response time of the temperature probe must be optimized.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 온도 측정 장치에 의해 해결된다. The above object is solved by a temperature measuring apparatus according to claim 1.
특히 자동차에서 사용하기 위한, 유동하는 유체의 온도를 검출하기 위한 본 발명에 따른 온도 측정 장치는 적어도 하나의 온도 프로브와 하우징을 포함한다. 하우징은 측정 포트를 포함한다. 하우징은 길이 방향 연장 방향을 규정한다. 온도 프로브는 적어도 부분적으로 측정 포트 내에 삽입된다. 측정 포트는 연장축을 따라 하우징의 길이 방향 연장 방향에 대해 수직으로 연장된다. 측정 포트는 개구를 포함하고, 상기 개구는 적어도 부분적으로 스트럿에 의해 제한된다. 스트럿은 연장축에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 스트럿은 연장축에 대해 수직인 단면에 프로파일 스트링을 갖는다. 측정 포트는 2개의 스트럿을 포함하고, 이 경우 프로파일 스트링은 메인 유동 방향에 대해 편향되어 배치된다. 예를 들어 2개의 스트럿은, 프로파일 스트링이 길이 방향 연장 방향에 대해 30˚ 내지 60˚의 각도로 배치되도록 배치된다. A temperature measuring apparatus according to the present invention for detecting a temperature of a flowing fluid, particularly for use in an automobile, includes at least one temperature probe and a housing. The housing includes a measurement port. The housing defines a longitudinal direction of extension. The temperature probe is inserted at least partially into the measurement port. The measuring port extends perpendicularly to the longitudinal direction of the housing along the extension axis. The measuring port includes an opening, said opening being at least partially confined by struts. The struts are disposed substantially parallel to the extension axis. The strut has a profile string in its cross-section perpendicular to the extension axis. The measurement port includes two struts, in which case the profile string is deflected relative to the main flow direction. For example, the two struts are arranged so that the profile string is disposed at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the longitudinal extension direction.
스트럿은 타원형 횡단면을 가질 수 있다. 온도 프로브는 접속 라인을 포함할 수 있고, 이 경우 개구는, 적어도 부분적으로 유체가 접속 라인에 유입 가능하도록 형성된다. 접속 라인들은 적어도 2개의 위치에 고정될 수 있다. 온도 프로브는 측정 헤드를 포함할 수 있고, 이 경우 접속 라인들은 측정 헤드로부터 떨어져 있는 단부의 근처에 그리고 측정 헤드의 근처에 고정된다. 스트럿들은 측정 헤드보다 두꺼울 수 있다. 스트럿들은 예를 들어 두께를 가질 수 있고, 측정 헤드는 직경을 가지며, 이 경우 두께 대 직경의 비는 1.0 내지 2.0이다. 측정 포트는 온도 프로브의 삽입을 위해 가이드 채널을 포함할 수 있다. 가이드 채널은 가이드 채널 직경을 가질 수 있고, 이 경우 가이드 채널 직경 대 측정 헤드의 직경의 비는 1.05 내지 1.25이다. 가이드 채널은 적어도 부분적으로 타원형 횡단면을 가질 수 있다. 가이드 채널은 하우징으로부터 멀어지는 방향으로 깔대기 형상으로 테이퍼링될 수 있다. 스트럿은 온도 프로브보다 더 하우징으로부터 돌출할 수 있다. The strut may have an oval cross-section. The temperature probe may comprise a connection line, in which case the opening is formed such that at least in part the fluid can flow into the connection line. The connection lines may be fixed in at least two positions. The temperature probe may comprise a measuring head, in which case the connecting lines are fixed near the end remote from the measuring head and near the measuring head. Struts can be thicker than the measuring head. Struts may have a thickness, for example, and the measuring head has a diameter, in this case the ratio of thickness to diameter is 1.0 to 2.0. The measurement port may include a guide channel for insertion of the temperature probe. The guide channel may have a guide channel diameter, in which case the ratio of the guide channel diameter to the diameter of the measuring head is 1.05 to 1.25. The guide channel may have an at least partially elliptical cross-section. The guide channel may be tapered in a funnel shape in a direction away from the housing. The strut may protrude from the housing more than the temperature probe.
본 발명과 관련해서 포트란 짧은 관형 접속부이다. 포트는 유체 내로 돌출하여 거기에서 온도를 측정하기 때문에, 포트는 본 발명과 관련해서 측정 포트라고 한다. 유체는 일반적으로 대기압 또는 정상압 이상의 압력을 갖고, 따라서 포트는 소정의 내압성을 가져야 하기 때문에, 포트는 특히 조합된 압력 및 온도 측정 장치에서 압력 포트라도고 한다. 이러한 압력 포트는 본 발명과 관련해서 측정 포트이다. Is a Fortran short tubular connection in the context of the present invention. Since the ports protrude into the fluid and measure the temperature there, the ports are referred to as measurement ports in the context of the present invention. Since the fluid generally has a pressure above atmospheric or normal pressure, and therefore the port must have a certain pressure resistance, the port is particularly touted as a pressure port in a combined pressure and temperature measuring device. These pressure ports are measurement ports in the context of the present invention.
프로파일 스트링은 본 발명과 관련해서 프로파일의 프로파일 노즈와 프로파일 후방 에지 사이의 가상의 연결 라인이고, 이 경우 유체 역학의 일반적인 정의에 따라 유동 방향으로 바디의 횡단면 형태를 프로파일이라고 한다.The profile string is a hypothetical connection line between the profile nose and the profile back edge of the profile in the context of the present invention, where the profile of the cross-section of the body in the flow direction in accordance with the general definition of fluid dynamics is called a profile.
메인 유동 방향이란 본 발명과 관련해서 온도 측정 장치의 위치에서 유체의 국부적 유동 방향이고, 이 경우 예를 들어 난류와 같은 국부적 불규칙성은 고려되지 않을 수 있다. 따라서 특히 메인 유동 방향이란 유동하는 유체의 국부적인 평균 이송 방향일 수 있다. The main flow direction is the local flow direction of the fluid at the location of the temperature measuring device in the context of the present invention, in which case local irregularities such as, for example, turbulence may not be considered. Thus, in particular, the main flow direction may be the local average transport direction of the flowing fluid.
받음각이란 본 발명과 관련해서 유입되는 유체의 메인 유동 방향과 상류로 가장 멀리 위치한 스트럿의 프로파일 스트링 사이의 각도이다. 물론, 다수의 스트럿을 가진 측정 포트에 대해서도 받음각이 결정될 수 있다. 이 경우 받음각은 제 1 스트럿이라고 할 수 있는, 상류로 가장 멀리 위치한 스트럿부터, 다른 모든 스트럿에 대해 상류로 가장 멀리 있는 관련 스트럿의 가상의 위치와 관련되고, 즉 이론적으로 측정 포트의 다른 스트럿의 받음각의 결정을 위해, 관련 스트럿이 제 1 스트럿의 상류로 가장 먼 위치에 위치하도록 회전된다. 이는 특히, 예를 들어 온도 프로브 둘레에 원주방향으로 배치되고, 이로써 스트럿들의 기본 배치를 놓고 볼 때 상이하게 유체가 유입되는 다수의 스트럿이 제공되는 경우에 중요하다. 따라서, 받음각의 실제 정의를 위해, 스트럿은 전술한 바와 같이 이론적으로 메인 유동 방향과 반대로 제 1 스트럿의 위치로 회전되어야 한다. The angle of attack is the angle between the profile stream of the strut located furthest upstream and upstream of the main flow direction of the incoming fluid in the context of the present invention. Of course, the angle of attack can also be determined for a measuring port with multiple struts. In this case, the angle of attack is related to the imaginary position of the associated strut furthest upstream from all other struts, from the strut located farthest upstream, which may be referred to as the first strut, i.e. the theoretical angle of attack of the other strut , The associated strut is rotated to be located at the farthest position upstream of the first strut. This is particularly important where, for example, a plurality of struts are provided circumferentially about the temperature probe, thereby providing a different flow of fluid as viewed over the basic arrangement of struts. Thus, for the actual definition of the angle of attack, the strut has to be theoretically rotated to the position of the first strut as opposed to the main flow direction, as described above.
본 발명과 관련해서 긴 홀의 형태란 길이방향 측면들이 서로 평행하게 연장되고 단변은 반원에 의해 끝나는 형태이고, 상기 반원의 직경은 형태의 폭 또는 길이방향 측면들의 간격에 상응한다. In the context of the present invention, the shape of an elongated hole refers to a shape in which longitudinal side faces extend parallel to each other and the short side ends by a semicircle, and the diameter of the semicircle corresponds to the width of the shape or the spacing of longitudinal side faces.
온도 프로브란 본 발명과 관련해서 공개된 모든 종류의 온도 센서이고, 특히 소위 NTC, 즉 부온도 계수를 갖는 온도 의존성 전기 저항이고, 상기 NTC의 전기 저항은 온도에 따라 변하고, 특히 온도 상승시 감소한다. 그러나 PTC, 즉 정온도 계수를 갖는 전기 저항이 고려될 수도 있고, 상기 PTC의 저항은 온도가 상승 시 증가한다. 이와 같은 압력 센서의 다른 가능한 형성을 위해 상기 선행기술, 특히 Konrad Reif(발행인): 차량 내 센서, 제 1 판 2010, 137페이지가 참조될 수 있다. 그러나 다른 실시예들도 기본적으로 가능하다. The temperature probe is a temperature sensor of all kinds disclosed in the context of the present invention, in particular a so-called NTC, i.e. a temperature dependent electrical resistance with a negative temperature coefficient, the electrical resistance of which varies with temperature, . However, the electrical resistance with the PTC, i. E., The constant temperature coefficient may be considered, and the resistance of the PTC increases with increasing temperature. For another possible formation of such a pressure sensor, reference can be made to the above prior art, in particular to Konrad Reif (publisher): In-Vehicle Sensor, First Edition 2010, page 137. However, other embodiments are basically possible.
압력 센서 소자란 본 발명과 관련해서, 압력 및/또는 유체의 압력을 검출하기 위해 이용되는 측정값에 대해서 실제 측정 신호를 전달하는 소자이다. 압력 센서에서 일반적인 것처럼, 예를 들어 압력 센소 소자는 측정 브리지로서 형성된 센서 멤브레인을 포함하고, 상기 센서 멤브레인은 하나 이상의 압전저항형 소자 및/또는 다른 종류의 감응 소자를 포함한다. 압력 센서 소자는 예를 들어 유리 베이스 및 상기 유리 베이스 상에 배치된 실리콘칩을 포함할 수 있고, 상기 실리콘칩의 표면에 예를 들어 휘트스톤 브리지 형태로 압전저항형 저항 소자들로 구성될 수 있는 평가 회로가 제공된다. 압력 검출에 필요한 멤브레인은 실리콘칩 후면의 에칭에 의해 제조될 수 있다. 실리콘칩과 유리 베이스의 연결은 예를 들어 진공 상태에서 이루어지므로, 계속해서 에칭된 구멍 내부도 진공 상태가 된다. 이러한 압력 센서 소자의 다른 가능한 형성을 위해 예컨대 Konrad Reif(발행인): 차량 내 센서, 제 1 판 2010, 134-136 페이지가 참조될 수 있다. 그러나 다른 실시예들도 기본적으로 가능하다. In the context of the present invention, a pressure sensor element is an element that transmits an actual measurement signal to a measurement value used to detect pressure and / or fluid pressure. As is common in pressure sensors, for example, a pressure sensor element includes a sensor membrane formed as a measurement bridge, and the sensor membrane includes one or more piezoresistive elements and / or other types of sensitive elements. The pressure sensor element may comprise, for example, a glass base and a silicon chip disposed on the glass base, and may be constructed of piezo resistive resistive elements, for example, in the form of a Wheatstone bridge on the surface of the silicon chip An evaluation circuit is provided. The membrane required for pressure detection can be manufactured by etching the back surface of the silicon chip. Since the connection between the silicon chip and the glass base is performed, for example, in a vacuum state, the inside of the etched hole is also evacuated. For another possible formation of such a pressure sensor element, for example, Konrad Reif (publisher): In-Vehicle Sensor, First Edition 2010, pages 134-136 can be referred to. However, other embodiments are basically possible.
본 발명의 기본 사상은 측정될 유체의 온도 변화 시 유입 및 방출되는 열의 대부분이 온도 프로브의 접속 라인을 통해 제거되는 사실에 기초한다. 예를 들어 측정될 유체가 가열되면, 접속 라인이 가열되고, 상기 접속 라인은 열을 측정 헤드에 또는 내측에 있는 세라믹에 전달한다. 따라서 신속한 온도 신호가 바람직하고, 접속 라인의 양호한 유입과 전체적으로 작은 온도 프로브가 중요하다. 본 발명에서 온도 프로브에 대한 접촉 보호부는, 유체, 예컨대 공기가 일반적인 설치 방향에서 하우징의 길이 방향 연장 방향으로 또는 이에 대해 90˚오프셋 되어 포트를 따라 스쳐 지나가는 경우에, 항상 방해 없이 접속 라인을 환류할 수 있도록 설계된다. 2개의 타원 형태의 접촉 보호부로서 스트럿의 특수한 형상에 의해, 유동 속도와 열전달이 낮은, 장애가 되는 사수(deat water) 구역이 형성되지 않는다. 열전달을 위해 이와 같이 중요한 접속 라인에 항상 최적으로 유체가 유입된다. The basic idea of the present invention is based on the fact that most of the heat input and output at the temperature change of the fluid to be measured is removed through the connection line of the temperature probe. For example, when the fluid to be measured is heated, the connection line is heated and the connection line transfers heat to the ceramic in or on the measuring head. Thus, a rapid temperature signal is preferred, a good inflow of the connection line and a small temperature probe as a whole are important. The contact protector for the temperature probe in the present invention is designed to return the connection line without interruption at all times when the fluid, for example, air, is passed through the port in the longitudinal direction of the housing, . Due to the special shape of the struts as the two elliptical contact protections, no disturbing deat water zone is formed, with low flow rates and low heat transfer. The fluid always flows optimally into this important connection line for heat transfer.
본 발명의 다른 기본 사상은, 온도 프로브가 공개된 온도 측정 장치에서처럼 측정 헤드로부터 떨어져 있는 단부에만 고정되어 실제 측정 포트 내에서 분리된 상태가 아니라, 2개의 지점에 고정되는 것이다. 예를 들어 온도 프로브는 센서 모듈과 하우징 사이의 접착부에 및 측정 헤드 바로 위의 접속 라인의 클램핑부에 고정된다. 이로 인해 온도 프로브는 매우 짧은 범위에서만 움직일 수 있고, 이는 연결을 전체적으로 더 견고하게 만들고, 온도 프로브 및 접속 라인에 대한 진동 부하를 상당히 줄인다. Another basic idea of the present invention is that the temperature probe is fixed at two points instead of being separated in the actual measurement port by being fixed only to the end remote from the measurement head as in the disclosed temperature measurement device. For example, a temperature probe is secured to the bond between the sensor module and the housing and to the clamping portion of the connection line just above the measurement head. This allows the temperature probe to move in only a very short range, making the connection more robust overall and significantly reducing the vibration load on the temperature probe and connection line.
모든 저압 센서의 하단부에 O-링, 온도 프로브 및 온도 프로브용 접촉 보호부를 가진 포트가 배치된다. 최종 조립 시 온도 프로브는 먼저 휘어진 후에, 위에서부터 아직 빈 센서 하우징 내로 삽입된다. 또한 온도 프로브는 센서 내에서 가이드 벽을 따라 미끄러진다. 측정 헤드는 가이드 홀을 통해 슬라이딩하고, 접속 라인은 가이드 홀 내에서 고정된다. 후속해서 센서는 전기 접촉되고, 예컨대 용접 또는 납땜되고, 모듈 접착제에 의해 패시베이트 된다. 아래에서 클램핑에 의해 그리고 위에서 용접 또는 납땜에 의해 온도 프로브가 기계적으로 고정된다. At the bottom of all low-pressure sensors, a port with contact protection for O-rings, temperature probes and temperature probes is placed. During the final assembly, the temperature probe is first bent and then inserted into the empty sensor housing from above. The temperature probe also slides along the guide wall within the sensor. The measuring head slides through the guide hole, and the connecting line is fixed in the guide hole. Subsequently, the sensor is electrically contacted, e.g. welded or brazed, and passivated by a module adhesive. The temperature probe is mechanically fixed by clamping and by welding or soldering from above.
센서 하우징 내에 조립에 중요한 것은 매끄러운 가이드 벽이고, 상기 가이드 벽은 나머지 하우징과 함께 일종의 깔대기를 형성하고, 상기 깔대기는 온도 프로브를 수용한다. 가이도 홀의 윤곽은 온도 프로브의 측정 헤드의 직경보다 약간 더 큰 최소 직경을 갖는 거의 타원형이다. 이러한 형상에 의해 접속 라인은 조립 중에 저절로 최종 위치로 미끄러진다.What is important for assembly within the sensor housing is a smooth guide wall, which forms a funnel with the remaining housing, and the funnel receives the temperature probe. The outline of the guidewall is nearly elliptical with a minimum diameter slightly larger than the diameter of the measuring head of the temperature probe. This shape allows the connection line to slip spontaneously into its final position during assembly.
접촉 보호부는, 날개와 유사한 2개의 웨브가 센서 길이방향 축에 대해 약 45˚로 배치되도록 설계되는데, 그 이유는 센서가 노출되는 유동 방향은 센서 길이방향으로 또는 이에 대해 90˚회전되어 위치하기 때문이다. 회전된 배치에 의해 접속 라인과 측정 헤드는 완전히 차폐되지 않는다. 이들은 접촉 보호부의 후속(trailing) 영역에는 위치하지 않는다. 또한 사출 성형부로서 구현 시 포트는 비교적 간단하게 제거될 수 있다. 접촉 보호부의 개별 접속 라인들은 온도 프로브와 거의 동일한 두께를 갖고, 온도 프로브보다 더 유동 내로 돌출하고, 이로써 조립 및 작동 시 기계적 보호가 보장된다. The contact protector is designed such that two wing-like webs are arranged at about 45 degrees with respect to the longitudinal axis of the sensor because the flow direction in which the sensor is exposed is located in the sensor longitudinal direction or rotated about 90 degrees to be. The connecting line and the measuring head are not completely shielded by the rotated arrangement. They are not located in the trailing region of the contact protection. Also, the port can be removed relatively easily when implemented as an injection molded part. The individual contact lines of the contact protector have approximately the same thickness as the temperature probe and protrude further into the flow than the temperature probe, thereby ensuring mechanical protection during assembly and operation.
본 발명의 다른 선택적인 세부사항들 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다. Other optional details and features of the invention are set forth in the following description of a preferred embodiment, which is schematically illustrated in the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 온도 측정 장치의 사시도.
도 2는 온도 측정 장치의 저면도.
도 3은 온도 측정 장치의 측정 포트의 가이드 채널의 횡단면도.
도 4는 온도 측정 장치의 평면 사시도.
도 5는 온도 측정 장치의 횡단면도.
도 6은 도 5에 비해 90˚회전된 온도 측정 장치의 다른 횡단면도.1 is a perspective view of a temperature measuring apparatus according to the present invention;
2 is a bottom view of the temperature measuring device.
3 is a cross-sectional view of the guide channel of the measurement port of the temperature measuring device.
4 is a planar perspective view of the temperature measuring device.
5 is a cross-sectional view of the temperature measuring device.
Figure 6 is another cross-sectional view of a temperature measuring device rotated 90 ° relative to Figure 5;
도 1은 유동하는 유체의 온도를 검출하기 위한 본 발명에 따른 온도 측정 장치(10)의 분해도를 도시한다. 온도 측정 장치(10)는 조합된 압력-온도 센서로서 형성될 수 있다. 본 발명은 특히 자동차 기술 분야에서 이용될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 온도 측정 장치(10)는 예를 들어 내연기관의 흡기 매니폴드에 설치될 수 있으므로, 유체는 내연기관에 공급된 흡입 공기일 수 있다. 유체의 온도와 선택적으로 압력 또는 다른 파라미터가 결정되어야 하는 다른 적용도 가능하다. 1 shows an exploded view of a
온도 측정 장치(10)는 하우징(12)과 측정 포트(16)를 포함하고, 상기 하우징은 하우징 커버(14)에 의해 폐쇄될 수 있고, 상기 측정 포트는 압력 포트로서 형성될 수 있다. 측정 포트(16)는 유동하는 유체 내로 돌출하고, 메인 유동 방향(18;도 2)으로 상기 유체에 의해 환류된다. 측정 포트(16)는 하단부(20)와 상단부(22)를 갖는다. 측정 포트(16)는 하우징(12)에 하단부(22)보다 더 가깝게 위치한 상단부(22)에 밀봉링(26), 예컨대 O-링을 위한 홈(24)을 갖고, 상기 O-링에 의해 나머지 하우징(12)이 밀봉될 수 있다. 측정 포트(16)는 케이지 형태로 형성되고, 개구(28)를 포함하고, 상기 개구를 통해 유동하는 유체가 측정 포트(16)의 내측으로 유입될 수 있다. 개구(28)는 2개의 스트럿(30)에 의해 제한된다. 측정 포트(16)의 내측에 지지부가 제공될 수 있고, 상기 지지부는 거기에 수용된 온도 프로브(32)를 지지하고 안정화한다. The
온도 프로브(32)는 예를 들어 NTC-저항의 형태로 형성될 수 있다. 온도 프로브(32)는 휘어질 수 있는 핀 형태의 2개의 전기 접속부(36)를 가진 유리 또는 플라스틱 비드의 형태의 측정 헤드(34)를 포함한다. 측정 헤드(34)는 볼 형태로 형성되고, 예를 들어 1 mm 내지 4 mm의 직경을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 프로브(32)는 측정 포트(16)로부터 떨어져 있는 하우징(12)의 측면으로부터 삽입될 수 있다. 상응하게 온도 프로브(32)는 적어도 부분적으로 측정 포트(16) 내에 삽입된다. The
하우징(12)의 내부에서 온도 프로브(32)는 접속 라인(36)에 의해 센서 모듈(40;도 5)의 펀칭 그리드(38;도 5)에 연결될 수 있다. 센서 모듈(40)은 도시된 실시예에서 조합된 센서 모듈이고, 상기 센서 모듈은 유동하는 유체의 압력의 검출을 위해 그리고 유동하는 유체의 온도의 검출을 위해 형성된다. 따라서 센서 모듈(40)은 온도 프로브(32) 및 압력 센서 소자(42;도 5)를 포함한다. 센서 모듈(40)은 예를 들어 캐리어(44; 도 5) 상에 배치되고, 상기 캐리어에 예를 들어 상세히 도시되지 않은 본딩 와이어에 의해 전기 접속된다. 캐리어(44)는 또한 도시되지 않은 본딩 와이어에 의해 펀칭 그리드(38) 및 온도 프로브(32)의 접속 라인(36)에 전기 접속될 수 있다. 또한 캐리어(44)는 온도 측정 장치(10)의 도시되지 않은 접속 콘택에 전기 접속될 수 있고, 상기 콘택은 하우징(12)으로부터 밖으로 안내된다. 도시된 바와 같이, 평가 회로와 나머지 전자장치가 배치된 하우징(12)의 내부는 커버(14)에 의해 폐쇄될 수 있다. 온도 측정 장치(10)가 하우징(12)에 의해, 유체를 포함하고 있는 측정 가스 챔버에 설치된 상태에서, 측정 포트(16)는 연장축(46)을 따라 유체 내로 돌출한다. 스트럿(30)은 이 경우 연장축(46)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 측정 포트(16)는 스트럿(30)을 제외하고 연장축(46)을 중심으로 회전 대칭으로 형성될 수 있다. Inside the
도 2는 온도 측정 장치(10)의 저면도를 도시한다. 하우징(12)은 하우징(12)의 가장 긴 치수에 대해 평행하게 연장되는 치수를 갖는 길이 방향 연장 방향(48)을 규정한다. 온도 측정 장치(10)는 일반적으로, 길이 방향 연장 방향(48)이 연장축(46)에 대해 수직인 단면에서 메인 유동 방향(18)에 대해 평행하게 또는 이에 대해 90˚의 각도로 정렬되도록 흡기 매니폴드에 조립된다. 또한 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 스트럿(30)은 연장축(46)에 대해 수직인 단면에서 각각 타원형 횡단면과 프로파일 스트링(50)을 갖는다. 프로파일 스트링(50)은 연장축(46)에 대해 수직인 단면 내에서 메인 유동 방향(18)에 대해 편향되어 배치된다. 프로파일 스트링(50)는 연장축(46)에 대해 수직인 단면에서 길이 방향 연장 방향(48)에 대해 예를 들어 30 ˚내지 60˚ 그리고 바람직하게 40˚내지 50˚각도 α로 배치된다. 이 경우 45˚의 각도 α로 배치가 바람직하다. 개구(28)는, 화살표로 도시된 바와 같이 접속 라인(36)에 유체가 적어도 부분적으로 유입 가능하게 형성된다. 다시 말해서 개구(28)는, 유체가 접속 라인(36)으로 방해 없이 유동할 수 있도록 배치되고 치수 설계된다. Fig. 2 shows a bottom view of the
온도 프로브(32)의 삽입을 위해 측정 포트(16)는 가이드 채널(52)을 포함한다. 도 3은 가이드 채널(52)의 저면도 또는 횡단면도를 도시한다. 가이드 채널(52)은 연장축(46)에 대해 수직인 단면에 타원형 횡단면을 갖는다. 가이드 채널(52)은 가이드 채널 직경을 갖는다. 가이드 채널 직경은 타원형 횡단면 형태의 작은 하프축을 따른 치수이다. 가이드 채널 직경 대 측정 헤드(34) 직경의 비는 1.05 내지 1.25일 수 있고, 예를 들어 1.10일 수 있다. The
도 4는 온도 측정 장치(10)의 평면 사시도를 도시한다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 도 4와 관련해서 온도 프로브(32)는 위에서부터 하우징(12) 및 측정 포트(16) 내에 삽입된다.Fig. 4 shows a plan perspective view of the
도 5는 온도 측정 장치(10)의 제 1 횡단면도를 도시한다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 가이드 채널(52)은 하우징(12)으로부터 멀어지는 방향으로 깔때기 형상으로 테이퍼링 된다. 스트럿(30)은 두께를 갖는다. 스트럿(30)의 두께는 연장축(46)에 대해 수직인 단면 내의 스트럿의 최대 치수이다. 측정 헤드(34)는 직경을 갖는다. 두께 대 직경의 비는 1.0 내지 1.25일 수 있고, 예를 들어 1.05일 수 있다. 도 5에서 더 알 수 있는 바와 같이, 스트럿(30)은 온도 프로브(32)보다 더 하우징(12)으로부터 돌출한다. 이로 인해 온도 측정 장치(10)의 조립 및 작동시 기계적 보호가 보장된다. Fig. 5 shows a first cross-sectional view of the
도 6은 온도 측정 장치(10)의 제 2 횡단면도를 도시한다. 제 2 횡단면도는 도 5의 제 1 횡단면도에 비해 90˚회전된다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 접속 라인(36)은 적어도 2개의 위치(54, 56)에 고정된다. 즉 접속 라인(36)은 측정 헤드(34)로부터 떨어져 있는 단부 근처의 위치(54)에 고정되고, 측정 헤드(34) 근처의 위치(56)에 고정된다. 예를 들어 접속 라인(36)은 한편으로는 접착부(58)에 의해 압력 센서(40)와 하우징(12) 사이의 위치(54)에 고정되고, 다른 한편으로는 클램핑부(60)에 의해 측정 헤드(34) 바로 위의 위치(56)에 고정된다. 도 6은 또한 흡기 매니폴드(64)에 조립을 도시한다. 길이 방향 연장 방향(48)이 메인 유동 방향(18)에 대해 평행한 하우징(12)의 정렬이 도시된다. Fig. 6 shows a second cross-sectional view of the
온도 측정 장치(10)의 조립 시 먼저 온도 프로브(32)의 접속 라인(36)이 측정 헤드(34)로부터 떨어져 있는 섹션(62;도 3 및 도 5) 내에서 휘어진다. 그리고 나서 온도 프로브(32)가 위에서부터 아직 빈 하우징(12) 및 가이드 채널(52) 내로 삽입된다. 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 온도 프로브(32)의 측정 헤드(34)는 가이드 채널(52) 내에서 또는 가이드 채널(52)의 벽을 따라 슬라이딩한다. 측정 헤드(34)는 가이드 채널(52)을 통해서 미끄러지고, 가이드 채널(52) 내의 클램핑부(60)에 클램핑 된다. 후속해서 센서 모듈(40)이 하우징(12) 내에 공개된 방식으로 설치된다. 끝으로, 온도 프로브(32)는 센서 모듈(40)에 전기 접촉되고, 예컨대 용접되고, 모듈 접착제에 의해 위치(54)에서 패시베이트 된다. 클램핑부(60)에 의해 위치(56)에, 접착부(58)에 의해 위치(54)에 그리고 용접부에 의해 상부에 온도 프로브(32)가 기계적으로 고정된다. The connecting
10 온도 측정 장치
12 하우징
14 하우징 커버
16 측정 포트
18 메인 유동 방향
20 하단부
22 상단부
28 개구
30 스트럿
32 온도 프로브
36 접속 라인
40 센서 모듈
42 압력 센서 소자
46 연장축
48 길이 방향 연장 방향
50 프로파일 스트링
52 가이드 채널10 Temperature measuring devices
12 Housing
14 Housing cover
16 Measuring port
18 Main flow direction
20 lower end
22 upper end
28 aperture
30 Struts
32 Temperature probe
36 connection line
40 sensor module
42 Pressure sensor element
46 Extension shaft
48 Longitudinal extension direction
50 profile strings
52 Guide channel
Claims (10)
상기 측정 포트(16)는 2개의 스트럿(30)을 포함하고, 상기 스트럿들은, 상기 프로파일 스트링(50)이 상기 연장축(46)에 대해 수직인 단면 내에서 유동하는 유체의 메인 유동 방향(18)에 대해 편향되어 배치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치. A temperature measuring device (10) for detecting a temperature of a flowing fluid, in particular for use in an automobile, comprising at least one temperature probe (32) and a housing (12) Wherein the housing (12) defines a longitudinal direction (48) and the temperature probe (32) is at least partially inserted into the measuring port (16), the measuring port Extending perpendicularly to a longitudinal direction of the housing (12) along an extension axis (46), the measurement port (16) including an opening (28) Wherein the strut is disposed substantially parallel to the elongate shaft and the strut is defined by a profile string on the cross section perpendicular to the elongate axis. The temperature measuring apparatus according to claim 1,
The measurement port 16 includes two struts 30 which are arranged in the main flow direction 18 of the fluid flowing in the cross section perpendicular to the extension axis 46 The temperature measuring device being arranged so as to be biased with respect to the temperature measuring device.
10. The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein the strut (30) protrudes from the housing (12) more than the temperature probe (32).
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