KR20170004877A - 온도 센서 및 온도 센서의 제조방법 - Google Patents

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발렌틴 그리고로프
아스파루 파블로프 보리소프
체베토미르 라티노프 짜르코프
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센사타 테크놀로지스, 인크
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Abstract

본 발명은 온도센서(100)를 개시한다. 상기 센서는 광물-절연 공급선(108), 유저 금속 관(102) 및 지지 구조 안에 고정된 온도 센싱 소자를 포함한다. 유저 금속 관의 개방 단부(102B)는 광물-절연 공급선에 기계적으로 연결되어 있다. 와이어 커넥션은 온도 센싱 소자를 광물-절연 공급선에 기계적, 전기적으로 연결한다. 상기 지지 구조는 유저 금속 관의 하단부(102A)안에서 유저 금속 관의 축 방향으로 지속적으로 움직일 수 있다.

Description

온도 센서 및 온도 센서의 제조방법 {TEMPERATURE SENSOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A TEMPERATURE SENSOR}
본 발명은 온도 센서에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 고온 센서, 예를 들면 배기가스 온도 센서에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 온도 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
대부분의 고온 센서는 측정될 매질에 노출되어 있는 외부 시팅(outer sheeting)으로 이루어져 있다. 보다 구체적으로, 내부 온도 센싱 소자가 외부에서 내부로 열속(heat-flux)을 전도 및 전달하는 내부 매질과 접촉하는 동안에 외부 시트(outer sheet)가 배기가스와 접촉하는 배기가스 온도센서에 관한 것이다. 상기 내부 온도 센싱 소자는 PTC 서미스터(PTC-thermistor) 또는 NTC 서미스터(NTC thermistor)일 수 있다.
고온 센서는 매우 높은 가열 및 냉각 구배에 의해 영향을 받는다. 상기 구배는 몇몇 내부 구성요소의 재료와 연결 리드(connections leads) 사이의 과도한 압축응력 및 인장응력의 원인이 된다. 이러한 응력은 내부 소자의 손상 및 내부 온도 센싱 소자에 의해 감지된 온도를 표시하기 위한 출력 신호를 전달하는 전도체 손상의 원인이 된다.
미국 등록특허 6639505 B2는 서미스터(thermistor) 소자와 금속 인클로져(enclosure) 사이의 길이가 0보다 작은 것은 아니지만 0.3mm보다 크지 않고, 상기 서미스터 소자와 금속 인클로저가 절연부재를 통해 서로 접촉하는 온도 센서를 개시하고 있다. 상기 절연부재는 결정화 유리 또는 세라믹 일 수 있다. 상기 절연부재는 서미스터 소자와 금속 인클로져 사이의 원하지 않는 갭(gap)을 제거한다.
미국 등록특허 6829820 B2는 온도 센서의 제조방법을 개시하고 있다. 서미스터 소자는 하우징 내에 장착될 일체형 온도 센서 구조물로서 서미스터 소자와 금속 관 사이의 슬라이드(sliding) 저항을 감소시키기 위하여, 충진재, 바람직하게는 실리콘 오일을 금속 관 내부에 충전하면서 유저 금속 관 안으로 삽입된다. 상기 서미스터 소자의 삽입 이후에 상기 금속 관은 실리콘 오일의 오일 성분이 휘발되도록 가열된다. 상기 방법은 금속 관 안에 서미스터가 배치되는 동안 서미스터의 전극 와이어의 구부러짐으로 인한 결함을 감소시킨다.
상기 언급한 온도 센서에서 온도 변화로 인한 절연체의 응력 및 측온 저항체(measurement resistor)와 공급선 케이블 사이의 진동은 절연체의 마모를 야기한다. 미국 등록특허 8328419 B2에서 이러한 문제의 해결책을 개시하고 있다. 열-분리 와이어가 측온 저항체와 공급선 케이블 사이에 배열 되어 있다. 열-분리 와이어는 광물-절연(mineral insulated, MI) 공급선 케이블 가닥 안에 나선형 용수철처럼 고정되어 있고, 측온 저항체를 공급선 케이블에 탄력적으로 연결한다.
본 발명의 목적은 신뢰성, 제조비용의 저렴성, 반자동 또는 전자동 제조공정에서의 대량 생산가능성, 오랜 지속성, 내연기관을 대표하는 높은 온도 및 진동에의 내고온성 및 내진동성 중 적어도 하나가 존재하는 개선된 온도 센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제1측면에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 구성을 갖는 온도 센서에 의해 달성된다. 바람직한 구현예 및 본 발명을 실시하기 위한 추가적인 방법들은 종속항에 언급된 방법에 의해서 이룰 수 있다.
본 발명의 따른 온도 센서는 상기 온도 센서가 광물-절연 공급선(mineral-insulated supply line), 유저 금속 관(bottomed metal tube) 및 상기 유저 금속 관 내에 함유된 온도 센싱 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 유저 금속 관은 하단부와 개방 단부를 포함한다. 상기 개방 단부는 상기 광물-절연 공급선에 기계적으로 연결된다. 상기 온도 센싱 소자는 지지 구조 안에 고정되어 있다. 상기 지지 구조는 유저 금속 관의 축 방향으로 하단부에서 지속적으로 움직일 수 있다. 와이어 커넥션은 온도 센싱 소자 소자를 광물-절연 공급선에 기계적이고 전기적으로 연결한다.
기본적인 아이디어는 내부 구성요소의 여러 재료와 광물-절연 공급선과 온도 센싱 소자 간의 연결 리드 사이에서 과도한 압축응력 및 인장응력을 유발하는 매우 높은 가열 및 냉각 구배로 인한 와이어 커넥션 내의 응력을 줄이기 위한 것이다. 상기 응력은 온도 센싱 소자와 유저 금속 관의 하단부를 기계적으로 분리시킴으로써 감소 된다. 측정하고자 하는 매질의 급격한 온도변화 동안 유저 금속 관과 연결 리드의 재료의 서로 다른 열팽장계수(CTE) 및 유저 금속 관과 연결 리드 간의 온도 차로 인해, 상기 온도 센싱 소자는 유저 금속 관 내에서 유저 금속 관의 축 방향으로 움직인다. 상기 연결 리드에 작용하는 힘은 온도 센싱 소자와 유저 금속 관 사이의 마찰력으로 한정된다. 만약 온도 센싱 소자가 유저 금속 관에 고정되어 삽입된다면, 200℃ 에서 850℃로, 다시 200℃로 내려가는 각각의 온도 사이클에서 상기 연결 리드는 더 큰 힘에 의해 늘어지고 및/또는 구부러질 수 있다. 시간이 경과 하면, 이러한 큰 힘은 연결 리드의 파손 및 제품 수명을 단축 시킨다.
일 구현예에서, 상기 지지 구조의 단면은 유저 금속 관의 하단부의 단면의 내주변과 유사한 형상으로 외주변을 갖고, 상기 지지 구조의 외주변은 하단부의 내주변보다 작다. 이러한 특징은 상기 지지 구조가 제한된 마찰력으로 축 방향을 따라 이동 가능하게 하고, 지지 구조와 유저 금속 관 사이에서 기정의된 최대한의 갭으로 인해 외부에서 내부로의 열유속(heat-flux)이 전달될 수 있도록 유저 금속 관과 지지 구조 사이에 충분한 열 접촉(thermal contact)을 제공하는 구조를 제공한다.
일 구현예에서, 상기 하단부의 축 방향으로, 유저 금속 관의 하부와 지지 구조 사이에 하부 갭(bottom gap)이 제공된다. 상기 갭은 상기 지지 구조가 모든 환경에서 축 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 상기 지지 구조가 관의 하부로 힘을 받으면, 연결 리드가 구부러지게 되어 상기 리드에 지지 구조와 유저 금속 관 사이의 마찰력 보다 더 큰 압력이 초래하게 된다. 더 큰 압력의 결과로서, 상기 리드는 연결 리드를 약화시키는 각각의 온도 사이클에서 구부러질 것이다.
일 구현에 따르면, 상기 지지 구조는 포팅 물질로 충진된 금속 컵을 포함하고 상기 온도 센싱 소자는 포팅 물질 안에 위치된다. 금속 컵과 유저 금속 관이 거의 동일한 열팽창 계수를 갖는 것은 금속 컵과 유저 금속 관 사이의 마찰력이 온도 범위에서 많이 변하지 않는 것을 보장한다.
일 실시예에 따르면, 상기 지지 구조는 포팅 물질로 채워진 금속 컵을 포함하고 상기 온도 센싱 소자는 포팅 물질 안에 위치된다. 이러한 특징은 유저 금속 관에 맞도록 외부 크기가 매우 정확하게 정해진 지지 구조 내에 상기 온도 센싱 소자를 고정 시키기 위한 간단한 방법을 제공한다.
변경된 구현예에 따르면, 상기 지지 구조는 세라믹 또는 시멘트 화합물로 제조된 몸체(body)이다. 이러한 해결책은 내장된 온도 센싱 소자를 갖는 지지 구조를 제조하는데 보다 적은 구성요소를 요구한다.
일 구현예에서, 상기 지지 구조의 말단부는 유저 금속 관의 바닥으로부터 제1거리에서 유저 금속 관의 측벽부와 접촉하고, 상기 지지 구조의 근위부는 유저 금속 관의 바닥으로부터 제2거리에서 유저 금속 관의 반대편 측벽부와 접촉한다. 하단부의 끝부분에 구부러진 지지 구조를 위치시킴으로써, 축방향으로 지지 구조를 이동시키기 위한 마찰력은 연결 리드의 강도에 의해서 제한된다. 뿐만 아니라, 상기 지지 구조는 유저 금속 관에 우수한 열접촉을 가지고 상기 지지 구조는 좌우로 자유롭게 움직일 수 없다.
일 구현예에서, 상기 유저 금속 관의 개방 단부는 광물-절연 공급선에 붙어 있고, 상기 온도 센싱 소자는 공급선의 가닥과 와이어 커넥션으로 연결되고, 상기 지지 구조는 마찰력을 가지고 유저 금속 관의 축 방향으로 이동할 수 있고, 상기 마찰력이 와이어 커넥션 상의 유저 금속 관의 축 방향으로 작용할 때 와이어 커넥션이 변형되지 않도록 상기 와이어 커넥션은 강성(stiffness)을 가진다. 이러한 특성의 결과로서, 상기 지지 구조가 축 방향으로 움직이기 위한 마찰력 때문에 발생하는 와이어 커넥션에서의 응력에 의한 와이어 커넥션 손상은 현저하게 감소된다.
일 구현예에서, 상기 센서는 지지 구조와 유저 금속 관의 하부 사이에 슬라이딩 갭(sliding gap)을 포함한다. 상기 슬라이딩 갭은 지지 구조와 하단부의 서로 다른 열팽창에 의헤 지지 구조가 하단부에 꽉 끼는 것을 방지한다.
추가 구현예에서, 상기 슬라이딩 갭은 비경화 점성물질(non-curing viscous substance)로 충진 된다. 이러한 방법에서, 지지 구조와 유저 금속 관 사이의 마찰력에 의한 마모가 감소 된다.
제2측면에 따르면, 온도 센서의 제조방법이 제공된다. 상기 제조방법은:
지지 구조에 온도 센싱 소자를 내장하는 단계;
상기 온도 센싱 소자를 광물-절연 공급선 가닥에 기계적으로 연결하는 단계;
상기 지지 구조를 유저 금속 관의 하단부에 위치시키는 단계; 및
상기 광물-절연 공급선을 상기 유저 금속 관의 개방 단부에 기계적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징과 장점들은 실시예의 다양한 특징을 도시한 첨부된 도면과 함께, 후술되는 발명의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이러한 및 다른 측면, 특성 및 이점은 도면을 참조하여 다음의 설명에 기초하여 이하 설명 될 것이다. 여기서 참조부호는 동일 또는 유사한 구성을 나타낸다.
도 1은 고온 센서의 제1구현예에 따른 단면도를 나타내고,
도 2는 고온 센서의 제2구현예에 따른 단면도를 나타내고
도 3은 조립 단계 동안 온도 센서의 단면도를 나타내고,
도 4는 도 3에서 조립 후 온도 센서의 단면도를 나타낸다.
도 1은 온도 센서(100)의 제1구현예에 따른 끝부분의 단면도를 나타낸다. 상기 온도 센서(100)는 900℃까지의 높은 온도를 측정하기에 특히 적합하다. 상기 온도 센서는 배기 가스 온도 센서일 수 있다. 본 출원은 열 사이클에서 폐쇄된 하우징 센서의 수명을 증가시키는 해결책을 개시한다. 배기관 내의 온도는 200℃ - 900℃사이에서 매우 빠르게 달라질 수 있다.
상기 온도센서(100)는 하단부(102A)와 개방 단부(102B)를 갖는 유저 금속 관(102)을 포함한다. 상기 유저 금속 관(102)은 측정될 매질에 노출되는 외부 시팅 형태(outer sheeting shape)를 형성된다. 상기 유저 금속 관(102) 안에 온도 센싱 소자(104)가 제공된다. 상기 온도 센싱 소자는 PTC 또는 NTC 장치일 수 있다. 상기 온도 센싱 소자(104)는 금속 컵(106A) 내에 위치된다. 상기 온도 센싱 소자(104)와 금속 컵(106A) 사이의 공간은 포팅(potting) 물질(106B)로 충진된다. 상기 물질은 외부에서 내부로 열속(heat-flux)을 전달하기 위하여 좋은 열 전달 특성을 가지는 한 어떠한 물질도 사용될 수 있다. 게다가, 상기 물질은 금속 컵(106A) 내의 온도 센싱 소자(104)를 고정해야 한다. 적합한 포팅 물질의 예로는 알루미나, 지르코니아, 마그네시아 또는 다른 금속 산화물 세라믹 또는 시멘트-화합물이 있다.
상기 온도 센싱 소자(104)의 전도체(104A)는 광물-절연 공급선(108)의 가닥(108A)과 와이어 커넥션에 의해 전기적이고 기계적으로 연결된다. 상기 전도체(104A)와 가닥(108A)은 납땜(soldering)에 의해 연결될 수 있다. 상기 온도 센싱 소자(104)의 전도체(104A)는 0.2 내지 0.3mm 범위의 직경을 갖는 도금선이다. 도 1에서, 전도성 원통형 구조(110)는 온도 센싱 소자(104)의 전도체(104A)를 광물-절연 공급선(108)의 가닥(108A)을 연결하기 위하여 사용된다. 전도성 원통형 구조(110)의 일단에서, 상기 온도 센싱 소자(104)의 전도체(104A)는 전도성 원통형 구조물(110)에 부착된다. 상기 전도체(104A)는 구조(110)의 개구부 안으로 미끄러지듯이 들어가고 그 다음 크림핑 또는 용접과 같은 방법으로 부착된다. 유사한 방법으로, 광물-절연 공급선(108)의 가닥(108A)이 전도성 원통형 구조물(110)에 부착된다. 참조부호 110A는 전도체(104A)와 가닥(108A) 사이의 원통형 구조 내의 빈 공간을 나타낸다.
광물-절연 공급선은 당해 기술분야에서 통상의 기술자에게 널리 알려져 있다. 예를 들면, 광물-절연 공급선(108)은 엘로이 601(니켈 60% wt%, 크롬 21 wt%, 철 15 wt%, 및 알루미늄 1.2 wt%) 또는 다른 니켈 합금으로 만들어진 가닥(108A)을 포함한다. 상기 가닥은 엘로이 601(니켈 60% wt%, 크롬 21 wt%, 철 15 wt%, 및 알루미늄 1.2 wt%) 또는 310H와 같은 다른 스테인리스 합금강으로 만들어진 보호용 금속 슬리브(108C)에 의해 둘러싸여 있는 매우 조밀한 미네랄 분말(108B)에 내장된다.
상기 유저 금속 관(102)의 개방 단부(102B)는 광물-절연 공급선(108)의 금속 슬리브(108C)와 연결된다. 이것은 크림핑 또는 용접에 의해 가능하다.
상기 금속 컵(106A)과 포팅 물질(106B)은 온도 센싱 소자(104)가 고정된 지지 구조(106)를 형성한다. 상기 금속 컵은 유저 금속 관(102)의 하단부(102A) 내주변 단면과 유사한 형상을 갖는 외주변 단면을 가진다. 상기 지지 구조의 외주변은 하단부의 내주변보다 작다. 이렇게 하여, 상기 지지 구조는 상기 유저 금속 관의 축방향으로 하단부에서(102A) 지속적으로 움직일 수 있다. 참조부호120은 상기 유저 금속 관의 몸체 축을 나타낸다. 상기 지지 구조와 유저 금속 관 사이의 슬라이딩 갭은 열팽장 계수(coefficient of thermal expansion)의 불일치 및 비등온 열(non-isothermal heating)을 흡수하는 팽창/수축 갭이다. 상기 슬라이딩 갭은 상기 유저 금속 관의 몸체 축을 따라 하단부(102A)내에서 상기 지지 구조의 움직임을 허용한다. 예를 들면, 상기 유저 금속 관이 와이어 커넥션보다 더 빨리 가열되는 경우, 상기 지지 구조는 하단부에서 위로 상승하게 되고, 유저 금속 관의 하부는 상기 지지 구조의 끝에서 멀어지게 된다.
상기 하부 갭(112A)은 유저 금속 관의 하부와 지지 구조의 끝 사이에 제공된다. 상기 하부 갭은 매질의 온도가 급속히 내려가거나 와이어 커넥션의 온도가 유저 금속 관의 온도에 비하여 매우 높을 때 와이어 커넥션이 압축응력을 받지 않도록 한다.
상기 슬라이딩 갭과 하부 갭에 의하여, 상기 지지 구조는 유저 금속 관 내에서 부체(floating body)가 된다. 상기 온도 센싱 소자가 유저 금속 관에 부착되어 있는 구현예와 비교할 때, 외부 시팅(outside sheeting)이 지지 구조에서 분리되는 구조는 측정 매질(구체적으로 배기 가스)의 변화하는 온도 쇼크에 처음 노출되는 와이어 커넥션에서의 압축 및 인장 응력을 감소시킨다.
상기 슬라이딩 갭과 하부 갭은 에어 갭 일수 있다. 그러나 상기 갭은 또한 지르코니아, 알루미나, 마그네시아로 코팅된 고온 불활성 물질 또는 가스로 충진 될 수도 있다.
도 2는 상기 온도 센서의 제2구현예에 따른 끝부분의 단면도를 나타낸다. 상기 구현예는 상기 온도 센싱 소자(104)가 세라믹 또는 시멘트 구조(106') 내에 내장되어 있다는 점에서 도 1에 나타낸 제1구현예와는 다르다. 본 구현예에서, 상기 세라믹 또는 시멘트 구조(106')는 지지 구조를 형성한다. 어떠한 고온에 강한 내화성 물질도 시멘트로 사용될 수 있다. 상기 구조(106')에 적합한 물질의 예로는 알루미나, 지르코니아, 마그네시아 또는 다른 금속 산화 세라믹 또는 시멘트-화합물이 있다. 상기 유저 금속 관(102)의 내면은 코팅(114)으로 덮여있고, 이것은 지지 구조와 유저 금속 관 사이의 마찰을 감소시킨다. 상기 코팅 재료의 예로는 스테아린산 마그네슘이 있다. 게다가, 코팅과 지지 구조(106') 사이에 작은 슬라이딩 갭이 존재한다.
상기 슬라이딩 갭에 의하여, 지지 구조의 몸체 축이 유저 금속 관의 하단부의 몸체 축과 일치하는 경우, 상기 지지 구조는 유저 금속 관 안에서 좌우로 움직일 수 있다. 상기 지지 구조의 좌우 이동은 지지 구조 및/또는 유저 금속 관 및 와이어 커넥션의 마모를 초래할 수 있다. 상기 유저 금속 관 내의 상기 지지 구조의 좌우이동을 감소시키기 위하여, 상기 유저 금속 관 내의 지지 구조의 위치 결정시, 와이어 커넥션은 약간 구부러진다. 그 결과, 상기 지지 구조는 하부 금속 관의 내면을 약하게 압박한다. 도 3과 4는 이것이 달성되는 방법에 대한 구현예를 예시한다.
도 3은 유저 금속 관(102)의 하부(102A)에 지지 구조를 삽입하기 이전에, 광물-절연 공급선(108), 전도성 원통형 구조물(110), 온도 센싱 소자(104) 및 지지 구조(106)의 조립을 도시한다. 상기 하부(102A) 내에서 지지 구조(102)의 위치 결정시, 상기 광물-절연 공급선(108)의 끝부분은 유저 금속 관(102)의 몸체 축(120)과 일치하는 몸체 축(116)을 가진다. 유저 금속 관을 광물-절연 공급선에 삽입 및 연결한 이후에, 상기 유저 금속 관 및 광물-절연 공급선의 몸체 축은 일치할 것으로 추정된다. 게다가, 상기 지지 구조는 몸체 축(118)을 가지며, 이것은 광물-절연 공급선의 몸체 축(116) 및 유저 금속 관의 몸체 축(120)과 일치하지 않는다. 현재 예에서, 상기 지지 구조의 몸체 축은 와이어 커넥션의 구부러짐에 의하여 광물-절연 공급선의 몸체 축에 대하여 비스듬히 놓여진다. 상기 온도 센싱 소자(104)는 지지 구조 내에서 일직선으로 위치한다. 이것은 또한 일직선 와이어 커넥션을 형성할 수 있고, 온도 센싱 소자를 상기 지지 구조 내에 기울어지도록 위치 시킬 수 있다. 상기 각도는 1 내지 5도 이내의 범위 이어야 한다.
상기 지지 구조(106)를 하부(102A)에 삽입할 때, 상기 지지 구조는 유저 금속 관(102)의 몸체 축(120)과 일치하는 몸체 축(118)을 갖도록 힘을 받는다. 이것은 와이어 커넥션의 구부러짐에 의하여 가능하다. 도 4는 상기 지지 구조가 유저 금속 관(102) 내에 위치한 이후의 온도 센서를 도시한다. 상기 지지 구조의 말단부(112A)는 유저 금속 관의 바닥으로부터 제1거리(d1)에서 유저 금속 관의 측벽부에 접촉하고, 상기 지지 구조의 근위부(112B)는 유저 금속 관의 바닥으로부터 제2거리(d2)에서 유저 금속 관의 반대편 측벽부와 접촉하는 것을 알 수 있다. 상기 지지 구조의 몸체 축은 유저 금속 관 및 광물-절연 공급선의 몸체 축과 거의 일치한다. 이러한 방법으로, 상기 지지 구조는 더 이상 좌우로 움직일 수 없지만, 여전히 유저 금속 관 내에서 상하로 움직일 수 있다. 와이어 커넥션의 강도는 지지 구조와 유저 금속 관 사이의 마찰력 및 그에 따라 지지 구조를 유저 금속 관 내에서 축 방향으로 이동시키기 위하여 와이어 커넥션에 가해지는 힘을 나타낸다.
지지 구조의 몸체 축이 광물-절연 공급선의 몸체 축과 불일치하기 때문에, 상기 지지 구조가 약간의 제한된 마찰력을 가지고 유저 금속 관 내에 위치할 것이라는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 상기 지지 구조는 마찰력으로 유저 금속 관의 축 방향으로 이동할 수 있다. 상기 와이어 커넥션은 상기 마찰력이 와이어 커넥션에 작용할 때 와이어 커넥션이 변형되지 않기 위하여 와이어 커넥션은 강성(stiffness)을 가진다.
상기 언급한 온도센서의 제조방법은 지지 구조에 온도 센싱 소자를 내장하는 단계; 조립부를 얻기 위하여 상기 온도 센싱 소자를 광물-절연 공급선 가닥에 기계적으로 연결하는 단계; 상기 지지 구조를 유저 금속 관의 하단부 내에 위치시키는 단계; 및 광물-절연 공급선을 유저 금속 관의 개방 단부에 기계적으로 연결시키는 단계를 포함한다. 상기 유저 금속 관을 광물-절연 공급선에 연결시키기 이전에, 상기 지지 구조는 광물-절연 공급선 근위부의 몸체 축과 일치하지 않는 몸체 축을 가진다. 상기 조립부를 유저 금속 관에 연결한 이후에, 상기 공급선 근위부의 몸체 축은 유저 금속 관의 몸체 축과 일치한다. 삽입 이전에, 상기 지지 구조의 몸체 축은 공급선 근위부의 몸체 축에 대하여 비스듬하게 존재한다.
개시된 구현예는 다음의 효과를 나타낸다. 몇몇의 재료 및 유저 금속 관과 근접한 형상에 의해 구성될 수 있는 부동의(floating) 말단/몸체는 온도센서의 외부시팅을 형성하는 유저 금속 관으로부터 분리 됨으로써 압축응력 및 인장응력을 감소시킨다. 상기 응력은 측정 매질의 온도 쇼크 변화에 대한 일차 노출과 함께 감소된다. 이러한 감소는 배기가스 온도센서(EGTS)의 수명을 현저하게 연장 시킨다.
개시된 구현예는 전부 원통형을 가진다. 측정 매질과 접촉하게 되는 외부 시트 내에서 지지 구조의 축운동을 허용하는 어떠한 다른 형태도 사용이 가능하다는 것은 자명할 것이다.
본 발명은 몇가지 실시예에 관하여 설명하고 있으나, 대체, 변형, 치환 및 그와 대응되는 것은 당해 기술분야에서 명세서를 읽고 도면을 연구함으로써 명백해 질 것이다. 본 발명은 예시된 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에 의해서 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변형이 가능하다.

Claims (13)

  1. 광물-절연 공급선(108);
    하단부(102A) 및 상기 광물-절연 공급선에 기계적으로 연결된 개방 단부(102B)를 포함하는 유저 금속 관(bottomed metal tube)(102);
    상기 유저 금속 관 내에 포함된 온도 센싱 소자(104); 및
    상기 온도 센싱 소자를 상기 광물-절연 공급선에 기계적 및 전기적으로 연결시키는 와이어 커넥션;을 포함하고
    상기 온도 센싱 소자는 지지 구조(106) 내에 고정되고 상기 지지 구조는 하단부(102A) 내에서 유저 금속 관의 축 방향으로 지속적으로 움직일 수 있는 것인, 온도 센서(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조의 단면은 상기 유저 금속 관의 하단부 단면의 내주변과 유사한 형상을 갖는 외주변을 가지며 상기 지지 구조의 외주변은 하단부의 내주변 보다 작은 것인, 온도센서(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유저 금속 관(102)의 하부와 상기 지지 구조(106) 사이에 하단부(102A)의 축 방향으로 하부 갭(112A)이 제공되는 것인, 온도센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 포팅(potting) 물질(106B)로 충진된 금속 컵(106A)을 포함하고, 상기 온도 센싱 소자는 포팅(potting) 물질 내에 위치하는 것인, 온도센서.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 세라믹 또는 시멘트-화합물로 만들어지는 몸체(106')인 것인, 온도센서.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조의 말단부(112A)는 상기 유저 금속 관의 바닥으로부터 제1거리에서 상기 유저 금속 관의 측벽부와 접촉하고, 상기 지지 구조의 근위부(112B)는 상기 유저 금속 관의 바닥으로부터 제2거리에서 유저 금속 관의 반대편 측벽부와 접촉하는 것인, 온도센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유저 금속 관의 개방 단부는 광물-절연 공급선(108)과 부착되고, 상기 와이어 커넥션(110)은 상기 광물-절연 공급선 가닥(108A)에 연결되고, 상기 지지 구조는 마찰력으로 상기 유저 금속 관의 축 방향으로 이동할 수 있고, 상기 와이어 커넥션은 마찰력이 와이어 커넥션에 작용할 때 와이어 커넥션이 변형되지 않도록 강성(stiffness)을 가지는 것인, 온도센서.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 지지 구조와 유저 금속 관의 하부 사이에 슬라이딩 갭(sliding gap)을 포함하는 것인, 온도센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬라이딩 갭은 고온 코팅제 또는 가스로 충진되는 것인, 온도센서.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도센서는 고온센서인 것인, 온도센서.
  11. 지지 구조에 온도 센싱 소자를 내장하는 단계;
    상기 온도 센싱 소자를 광물-절연 공급선 가닥에 기계적으로 연결하는 단계;
    상기 지지 구조를 유저 금속 관의 하단부 내에 위치시키는 단계; 및
    상기 광물-절연 공급선을 유저 금속 관의 개방 단부에 기계적으로 연결시키는 단계를 포함하는, 온도센서 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 센싱 소자는 와이어 커넥션에 의해 상기 광물-절연 공급선에 연결되고, 상기 지지 구조는 광물-절연 공급선 근위부의 몸체 축과 일치하지 않는 몸체 축을 가지고, 상기 공급선 근위부의 몸체 축이 유저 금속 관의 몸체 축과 일치하도록 조립부를 유저 금속 관에 연결하는 단계를 포함하는 것인, 온도센서 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지 구조의 몸체 축은 상기 공급선 근위부의 몸체 축에 대하여 비스듬하게 존재하는 것인, 온도센서 제조방법.
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