TW201416651A - 溫度傳感器 - Google Patents

Abstract

本發明為一種溫度傳感器，包含有一中空套管、一溫度傳導件及一感溫組件，該溫度傳導件設置於套管的其中一端以供與待測物體的表面接觸，該感溫組件中的一溫度感測元件如熱敏電阻，設置在該溫度傳導件內部而間接量測該待測物體的溫度數據；其中，該溫度傳導件具有體積小、構成材料少的優點，因此具有溫度傳遞快速、低熱能吸收的特性，令其內部的溫度感測元件能迅速測出更加精確的溫度數據。

Description

溫度傳感器

本發明是一種溫度傳感器(temperature sensor)，尤指一種藉由與待測物體表面接觸而測知溫度資料的溫度傳感器。

傳感器(sensor,detector)廣泛運用在眾多工業技術領域，特別是涉及自動控制方面的應用，依據其感測的物理參數類別而定義不同種類的傳感器，例如溫度、壓力、紅外線、液體等。請參考圖5所示，既有的其中一種溫度傳感器結構主要包括有一感溫組件60與一固定套管70。

該固定套管70是一個管徑一致的長直筒形管件，其內部形成有一中空的容置室71，在固定套管70的一端為封閉端72；該感溫組件60完全設置在該容置室71的內部，且感溫組件60的前端直接與容置室71頂端內側面接觸。

在實際應用溫度傳感器偵測待測物體的溫度時，該固定套管70的封閉端72與待測物體的表面互相接觸，而感溫組件60再間接從固定套管70偵測出溫度而產生該待測物體的溫度感應資料。

依據前述溫度傳感器的結構來看，由於感溫組件60屬於較精密的電子元件，該固定套管70的作用是讓感溫組件60可以穩固的設置在其內部，保護該感溫組件60避免受到外在環境因素而影響溫度測量；因此，該固定套管70的整體大小必須具有足夠長度以完全容納該感溫組件60。

但是在實際進行溫度感測時，因為固定套管70與待測 物體直接接觸，熱能必須先均勻傳導到整個固定套管70，然後才會傳遞至感溫組件60。如前段所述，該固定套管70完全包覆整個感溫組件，固定套管70相對體積較大，熱能要均勻傳導至整體固定套管70需要較長的時間，該感溫組件60的測溫時間亦受到延遲，故溫測靈敏度不佳；除此之外，若固定套管70本身已經吸收過多熱能，該感溫組件60所測量出的溫度資料無法反應待測物體的實際溫度，導致測溫精準度降低，溫度誤差的幅度恐會提高。

鑑於現有溫度傳感器利用固定套管作為溫度傳導媒介，具有溫度傳遞效率不佳、吸收較多熱能而導致量測誤差的缺點，本發明主要目的是提供一種可提升溫度傳遞效率且降低由傳遞媒介所吸收的熱能的溫度傳感器。

為達成前述目的，本發明溫度傳感器包含有：一套管，其內部形成一通道，且套管兩端分別具有與該通道相連通的一第一貫孔與一第二貫孔；一溫度傳導件，其內部形成一容置室，該溫度傳導件的一端形成封閉狀的一感溫部，另一端形成連通該容置室的一開口，於溫度傳導件的外表面係內縮形成有至少一內凹部，其中，該溫度傳導件設於套管內部且其感溫部封閉住套管的第一貫孔，該感溫部可供與待測物體表面接觸；一感溫組件，設於套管內部，該感溫組件包含有一溫度感測元件及一接地片，其中，該溫度感測元件置於該溫度傳導件的容置室，該接地片結合於該溫度傳導件的內凹部。

本發明利用設置在套管一端的溫度傳導件作為導熱媒介，該溫度傳導件與待測物體表面接觸，並將待測物體的溫度傳導到該溫度感測元件；相對於套管，該溫度傳導件具有體積小、構成材料少的優點，熱傳遞效率自然提高，並能降低本身的熱能吸收量而降低量測誤差，設於其內部的溫度感測元件可透過該溫度傳導件而更加快速的感測出待測物體的溫度數據，獲得更精準的量測結果。

請參考圖1及圖2所示，本發明溫度傳感器主要包含有一套管10、一溫度傳導件20及一感溫組件30；依據實際感測使用的方式，本發明可進一步包含有一第一固定片41、一第二固定片42及一彈簧50。

該套管10內部形成一通道，而兩端分別形成與該通道相連通的一第一貫孔11與一第二貫孔12，該套管10的外表面形成一凸出的限位部13，本實施例之限位部13為一環狀凸緣。

該溫度傳導件20設置在前述套管10的第一貫孔11，該溫度傳導件20的內部形成一容置室21，該溫度傳導件20的其中一端是封閉狀的感溫部22，該感溫部22卡合在該第一貫孔11的邊緣，而溫度傳導件20另一端則形成與容置室21連通的開口23，該開口23的外周圍形成凸緣230；本發明在溫度傳件20上係形成有一個或多個內凹部，於一較佳實施例中，在靠近該感測部22的溫度傳導件20表面內縮形成一第一內凹部24，而在另一端靠近該開口23的溫度傳導件20表面內縮形成一第二內凹部25。在第一內 凹部24與第二內凹部25之間相對構成一環狀凸部26，該環狀凸部26的邊緣抵靠在套管10的通道表面，可提高該溫度傳導件20在套管10內的穩定度，避免因外力影響而產生晃動。

該感溫組件30包含有一溫度感測元件31、一導線座32及一接地片33。該溫度感測元件31經由溫度傳導件20的開口23而設置在容置室21內部，與該溫度傳導件20直接接觸。該溫度感測元件31可以是一負溫度係數熱敏電阻(NTC)或一正溫度係數熱敏電阻(PTC)，該溫度感測元件31具有傳遞信號的接腳310。

如圖3所示，該導線座32位在套管10的內部，表面形成有數個供放置接腳310的線槽320，各接腳310的末端與一信號線311電氣連接，感測得到的溫度信號可由信號線311向外傳輸，為了提高接腳310與信號線311之間的連接強度，本發明在該導線座32上塗佈封裝膠34以包覆該接腳310與信號線311的連接點，待封裝膠34固化後，即可提高該感溫組件30的抗拉力強度。

該接地片33是由一弧形的金屬導電片體形成，其剖面略呈C形，可受外力撐開而夾持在該溫度傳導件20的第二內凹部25，同時抵頂在環狀突部26與突緣230之間以防止脫落，該接地片33連接有一接地線330。

該第一固定片41及第二固定片42分別形成一凹槽410、420，兩凹槽410、420的底面中央分別形成貫穿狀的第一通孔411與第二通孔421，在本實施例中，兩凹槽410、420的內徑不相等，第一凹槽410的內徑大於該第二 凹槽420的內徑，惟前述套管10的限位部13外徑尺寸介於兩內徑之間；於第一固定片41、第二固定片42的兩端可形成有固接孔412、422。

該彈簧50套設在前述套管10的限位部13與第二貫孔12之間的外部表面上。

本發明溫度傳感器組裝後如圖2所示，當前述套管10、溫度傳導件20及感溫組件30組裝完成後，套管10一端經由第一固定片41的第一通孔411由內向外延伸出，另一端經由第二固定片42的第二通孔421由內向外延伸出，該套管10的限位部13可抵靠在第一固定片41的凹槽410內底面，而彈簧50的一端抵頂在限位部13，另一端抵頂在第二固定片42的凹槽420底面。該第一固定片41與第二固定片42的兩凹槽410、420為對向設置，可形成一容置空間以容納套管10，固接孔412、422則相互對齊。

如圖4所示，當本發明用於感測一待測物體100的溫度資料時，該溫度傳導件20的感溫部22平貼接觸在待測物體100的表面；利用固接元件(圖中未示)穿過已對齊的固接孔412、422而將第一固定片41、第二固定片42穩定結合於一基板101，如箭號所示。套管10因為抵靠在待測物體100而以遠離待測物體100的方向內縮移動，最終以其限位部13抵靠在第二固定片42而停止內縮，此時彈簧50受到壓縮而對該限位部13提供一反向彈力，此反向彈力施加在套管10上而使前端的感溫部22能夠更緊密接觸在待測物體100的表面，提升溫度感測的效果，使溫度感測效果而加精確。

相較於先前技術的結構，本發明利用該溫度傳導件20作為熱能傳遞媒介，其體積尺寸相對更為短小，且表面內縮形成第一內凹部24、第二內凹部25可進一步減少構成該溫度傳導件20的材料。由於該溫度傳導件20的體積尺寸及材料皆縮減，熱能傳遞速度會相對提高，且本身吸收的熱能會減少而降低可能發生的誤差，位在其內部的溫度感測元件31可迅速測得待測物體的溫度數據，所獲得的溫度數據將更加精準，在較佳實施例中，該溫度傳導件20的材料是以導熱良好的鋁材構成，可提高熱傳導速率，令溫度感測元件31更快速感測出溫度數據。

10‧‧‧套管

11‧‧‧第一貫孔

12‧‧‧第二貫孔

13‧‧‧限位部

20‧‧‧溫度傳導件

21‧‧‧容置室

22‧‧‧感溫部

23‧‧‧開口

230‧‧‧凸緣

24‧‧‧第一內凹部

25‧‧‧第二內凹部

26‧‧‧環狀凸部

30‧‧‧感溫組件

31‧‧‧溫度感測元件

310‧‧‧接腳

311‧‧‧信號線

32‧‧‧導線座

320‧‧‧線槽

33‧‧‧接地片

330‧‧‧接地線

34‧‧‧封裝膠

41‧‧‧第一固定片

410‧‧‧凹槽

411‧‧‧第一通孔

412‧‧‧固接孔

42‧‧‧第二固定片

420‧‧‧凹槽

421‧‧‧第二通孔

422‧‧‧固接孔

50‧‧‧彈簧

60‧‧‧感溫組件

70‧‧‧固定套管

71‧‧‧容置室

72‧‧‧封閉端

100‧‧‧待測物體

101‧‧‧基板

圖1：本發明溫度傳感器的立體分解圖。

圖2：本發明溫度傳感器的組合剖面圖。

圖3：本發明溫度傳感器中的感溫組件的平面圖。

圖4：本發明溫度傳感器的應用示意圖。

圖5：現有溫度傳感器的分解平面圖。

10‧‧‧套管

11‧‧‧第一貫孔

12‧‧‧第二貫孔

13‧‧‧限位部

20‧‧‧溫度傳導件

22‧‧‧感溫部

230‧‧‧凸緣

24‧‧‧第一內凹部

25‧‧‧第二內凹部

26‧‧‧環狀凸部

30‧‧‧感溫組件

31‧‧‧溫度感測元件

310‧‧‧接腳

311‧‧‧信號線

32‧‧‧導線座

33‧‧‧接地片

330‧‧‧接地線

34‧‧‧封裝膠

41‧‧‧第一固定片

410‧‧‧凹槽

411‧‧‧第一通孔

412‧‧‧固接孔

42‧‧‧第二固定片

420‧‧‧凹槽

421‧‧‧第二通孔

422‧‧‧固接孔

50‧‧‧彈簧

Claims (10)

1. 一種溫度傳感器，包含：一套管，其內部形成一通道，且套管兩端分別具有與該通道相連通的一第一貫孔與一第二貫孔；一溫度傳導件，其內部形成一容置室，該溫度傳導件的一端形成封閉狀的一感溫部，另一端形成連通該容置室的一開口，於溫度傳導件的外表面係內縮形成有至少一內凹部，其中，該溫度傳導件設於套管內部且其感溫部封閉住套管的第一貫孔，該感溫部可供與待測物體表面接觸；一感溫組件，設於套管內部，該感溫組件包含有一溫度感測元件及一接地片，其中該溫度感測元件置於該溫度傳導件的容置室，該接地片結合於該溫度傳導件的內凹部。
2. 如請求項1所述之溫度傳感器，該溫度傳導件的表面內縮形成一第一內凹部及一第二內凹部，該第一內凹部鄰近該感溫部，該第二內凹部鄰近該開口，於第一內凹部與第二內凹部之間相對形成一環狀凸部，該環狀凸部抵靠在套管的通道表面；其中，該接地片結合在該第二內凹部。
3. 如請求項2所述之溫度傳感器，該溫度傳感器的開口周圍形成一凸緣；該接地片係為一金屬弧形片，夾設於該溫度傳感器的第二內凹部且抵頂在該環狀凸部及凸緣之間。
4. 如請求項1、2或3所述之溫度傳感器，該感溫組件包含有：一導線座，設於該套管的通道內部，導線座表面形成有複數線槽； 該溫度感測元件具有接腳，該接腳設置於該線槽內部且與信號線電氣連接，該導線座上具有封裝膠，以包覆前述接腳與信號線的連接處；該接地片連接一接地線。
5. 如請求項1、2或3所述之溫度傳感器，進一步包含有一第一固定片及一第二固定片，該第一固定片及第二固定片相對結合而形成一容置空間；該套管穿設該第一固定片及第二固定片且可伸縮地設置在該容置空間中。
6. 如請求項4所述之溫度傳感器，進一步包含有一第一固定片及一第二固定片，該第一固定片及第二固定片相對結合而形成一容置空間；該套管穿設該第一固定片及第二固定片且可伸縮地設置在該容置空間中。
7. 如請求項5所述之溫度傳感器，該第一固定片及第二固定片分別形成一凹槽，兩凹槽的底面中央分別形成貫穿的第一通孔與第二通孔，兩凹槽為對向設置而形成該容置空間；於該套管的限位部與第二貫孔之間的外表面上繞設一彈簧；其中，該套管的兩端分別延伸出該第一固定片與第二固定片的第一通孔與第二通孔；該彈簧的一端抵頂在套管的限位部，另一端抵頂在第二凹槽的內底面。
8. 如請求項6所述之溫度傳感器，該第一固定片及第二固定片分別形成一凹槽，兩凹槽的底面中央分別形成貫穿的第一通孔與第二通孔，兩凹槽為對向設置而形成該容置空間； 於該套管的限位部與第二貫孔之間的外表面上繞設一彈簧；其中，該套管的兩端分別延伸出該第一固定片與第二固定片的第一通孔與第二通孔；該彈簧的一端抵頂在套管的限位部，另一端抵頂在第二凹槽的內底面。
9. 如請求項7所述之溫度傳感器，該第一固定片的凹槽內徑大於該第二固定片的凹槽內徑，該套管的限位部外徑尺寸介於兩凹槽的內徑尺寸之間；該第一固定片及該第二固定片上形成有複數個裝設孔。
10. 如請求項8所述之溫度傳感器，該第一固定片的凹槽內徑大於該第二固定片的凹槽內徑，該套管的限位部外徑尺寸介於兩凹槽的內徑尺寸之間；該第一固定片及該第二固定片上形成有複數個裝設孔。