Brevet FR2864234A1 — publié le 20050624

La présente invention concerne le domaine des capteurs de température. La présente invention concerne plus précisément un capteur de température, notamment conçu pour pouvoir mesurer des températures 5 élevées (>700 C par exemple). La présente invention s'applique en particulier aux capteurs de température adaptés pour mesurer la température de gaz utilisés dans un moteur de véhicule automobile. Les capteurs généralement utilisés pour la mesure de températures élevées sont constitués principalement par un boîtier comprenant un tube métallique fermé dans lequel est placé un élément thermo-sensible. Le plus souvent l'élément thermo-sensible est de type thermistance à coefficient de température négatif. L'ensemble du capteur est hermétiquement fermé. On trouvera des exemples de capteurs de température connus dans les documents FR-A-2822231 et FR-02 14940. Les thermistances à coefficient de température négatif sont constituées par une céramique semi-conductrice d'oxydes. Or lorsque le capteur est soumis à des températures élevées, généralement le tube métallique s'oxyde. Le tube étant hermétiquement fermé, l'atmosphère interne du capteur devient alors réductrice. Dans une telle atmosphère, lorsque la pression partielle d'oxygène diminue, les atomes d'oxygène contenus dans la céramique de la thermistance ont tendance à migrer vers cette atmosphère pour contribuer à l'oxydation du tube métallique et chercher à rééquilibrer la pression partielle d'oxygène. Ainsi, les caractéristiques de la céramique sont modifiées et la résistance de la thermistance dérive en augmentant rapidement dans le temps. Les capteurs de température connus ont déjà rendu de grands services. Cependant les inventeurs ont déterminé que de nombreux capteurs présentent la problématique suivante. L'utilisation d'aciers dits "haute-température" permet de limiter ce phénomène d'oxydation, mais principalement à partir du moment où une première couche d'oxyde se formant à la surface de l'acier limite l'oxydation ultérieure. Ainsi, une solution classique est d'oxyder le tube métallique préalablement par traitement thermique ou chimique. Mais ceci n'est pas une solution industrielle très économique, et ne garantit pas de l'oxydation ultérieure pouvant survenir, par exemple, lorsque la première couche d'oxyde à la surface du matériau se décolle sous l'effet de vibrations lors de l'utilisation. L'objet de la présente invention est donc d'obtenir un capteur de température dont les caractéristiques de la résistance en fonction de la température ne varient pas dans le temps. Pour arriver à cette fin, l'invention consiste à utiliser un matériau ajouté dans l'atmosphère interne du tube métallique, lequel matériau cède plus facilement des atomes d'oxygène que la céramique de la thermistance. Ainsi, ces atomes cédés participent à l'oxydation du tube métallique, et les atomes d'oxygène contenus dans la céramique de la thermistance ne sont pas ou très peu impliqués, la thermistance conservant donc ses caractéristiques. De nombreux matériaux riches en oxygène peuvent être utilisés à cette fin dans le cadre de la présente invention. A titre d'exemples non limitatifs, le matériau concerné par la présente invention est notamment composé à base d'oxyde de Cérium (CeO2), ou ses dérivés qui peuvent être: 2CeO2.Y2O3i CeO2.ZrO2, ou également Tb4O7, Pr6O11. Le matériau destiné à céder des atomes d'oxygène peut être utilisé soit pur, soit mélangé à d'autres matériaux, sous forme céramique ou non. Ce matériau a ainsi la propriété particulière d'agir comme une "réserve" à oxygène. L'utilisation sous forme de poudre directement introduite dans le tube métallique est possible. Cependant pour simplifier l'assemblage du capteur, plusieurs solutions alternatives sont préférées. Une première solution consiste à utiliser le matériau sous forme d'une pièce céramique. De préférence, cette pièce est conformée pour encapsuler la thermistance. Elle peut par exemple prendre la forme d'un tube. Une seconde solution consiste à utiliser le matériau en recouvrement sur les pièces internes du capteur. Une troisième solution consiste à utiliser le matériau en recouvrant directement la thermistance. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. 4 REVENDICATIONS 1. Capteur de température, notamment pour la mesure de température élevées sur véhicules automobiles, comprenant un boîtier comportant un tube métallique qui loge une thermistance, caractérisé par le fait qu'il comprend un matériau riche en oxygène placé dans le volume interne du capteur, propre à céder des atomes d'oxygène lors de l'oxydation de la surface interne du tube métallique. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est un composé à base d'oxyde de Cérium. 3. Capteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est un dérivé d'oxyde de Cérium, tel que 2CeO2.Y203 ou CeO2.ZrO2. 4. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le 15 matériau riche en oxygène est choisi dans le groupe comprenant Tb407 et Pr6011. 5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est utilisé à l'état pur. 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est utilisé mélangé à d'autres matériaux. 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est formé d'une céramique. 8. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est sous forme de poudre. 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le matériau riche en oxygène est formé d'une pièce qui encapsule la thermistance. 10. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par 30 le fait que la matériau riche en oxygène recouvre une partie de la surface du boîtier du capteur et/ou de la thermistance.