(57)【要約】  センサー管と、前記センサー管に接続しかつ前記センサー管から延在し前記センサー管の感知動作のために前記センサー管に電気的に通じているケーブル組立体と、を含む温度感知のための装置が開示される。オーリング要素が前記センサー管の内径と前記ケーブル組立体の外径とに基づいて選択可能であり、前記オーリング要素は、前記センサー管を封止しかつアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために圧着され、前記センサー管および前記ケーブル組立体に同軸に配置され、それによって機械的強度を高め前記センサー管からの漏洩または前記センサー管へ湿気の侵入防止を実現する。
2009527761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度感知のための装置であって、
センサー管と、
前記センサー管に接続しかつそこから延在し、前記センサー管の感知動作のために前記センサー管に電気的に通じているケーブル組立体と、
前記センサー管の内径と前記ケーブル組立体の外径とに基づいて選択されるオーリング要素であって、前記センサー管を封止しかつアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために圧着され、前記センサー管および前記ケーブル組立体に同軸に配置され、それによって機械的強度を高め前記センサー管からの漏洩または前記センサー管へ湿気の侵入の防止を実現するオーリング要素と、を備えた装置。
【請求項２】
前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはフッ素樹脂を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはシリコンゴムを含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはフルロエスタルストーマーを含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記オーリング要素はシリコンゴムを含む請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記センサー管に接続された延長管をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
温度感知のための装置であって、
センサー管と、
前記センサー管に接続しかつ前記センサー管から延在し、前記センサー管の感知動作のために前記センサー管に電気的に通じているケーブル組立体と、
前記センサー管の内径と前記ケーブル組立体の外径とに基づいて選択されるオーリング要素であって、前記センサー管を封止しかつアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために圧着され、前記センサー管および前記ケーブル組立体に同軸に配置され、それによって機械的強度を強め前記センサー管からの漏洩または前記センサー管へ湿気の侵入防止を実現するオーリング要素と、
前記センサー管に接続された延長管と、を備えた装置。
【請求項８】
前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはフッ素樹脂またはシリコンゴム材料を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
温度感知のための装置であって、
センサー管と、
前記センサー管に接続しかつ前記センサー管から延在し、前記センサー管の感知動作のために前記センサー管に電気的に通じているケーブル組立体と、
前記センサー管の内径と前記ケーブル組立体の外径とに基づいて選択されるオーリング要素であって、前記センサー管を封止しかつアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために圧着され、前記センサー管および前記ケーブル組立体に同軸に配置され、それによって機械的強度を強め前記センサー管からの漏洩または前記センサー管へ湿気の侵入防止を実現するオーリング要素とを備え、前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはフッ素樹脂を含む装置。
【請求項１０】
前記ケーブル組立体は前記ケーブル組立体の金属編組と共に絶縁スリーブを備え、前記絶縁スリーブはシリコンゴムまたはフルロエスタルストーマーを含む請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は一般にセンサーデバイスに関する。また、本実施形態は温度センサーにも関する。さらに、本実施形態は、自動車用途などの過酷かつ腐食性の環境で使用される温度センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
温度センサーは様々な用途に使用される。例えば、典型的には、炉と共に使用される温度センサーは、温度感応性素子がその一端内に配置され、導線が温度感応性素子から管の他端の開口まで管内を延在する金属管を備える。金属管は、温度感応性素子が炉の内部キャビティと熱的に通じて配置されるように炉壁を貫通して挿入される。通常、温度感応性素子は、抵抗性の温度検出器すなわちＲＴＤである。また、温度センサーは、サーミスタまたは熱電対構成、金属酸化物半導体、あるいは任意の他のタイプの温度感知素子に基づくことができる。
【０００３】
温度センサーが特別な有用性を見いだす１つの分野が排気ガス環境の分野である。様々な用途が、ガスまたはガス混合物の温度を高温で測定することを必要とする。こうした用途の１つが、選択接触還元（ＳＣＲ）および排ガス再循環（ＥＧＲ）に基づく排ガス後処理システムを使用した排気ガス制御のために、排気ガス温度を測定する必要がある自動車または燃焼用途である。センサーは、例えば、煤煙粒子、ＳＯｘ、湿気、ディーゼル、ＮＨ３、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ２などを含む過酷かつ腐食性の自動車排気ガス環境で機能しなくてはならない。
【０００４】
排気ガス温度（ＥＧＴ）は、例えば自動車エンジンの性能を測定するために利用できる。また、排気ガス温度は、自動車エンジン部品の劣化率も指示する。したがって、排気ガス温度はエンジン状態の指標であるので、これを使用してエンジンの運転特性および機能特性を測定し制御することができる。
【０００５】
排気ガス温度レベルの正確な測定は重要である。排気ガス温度を正確に測定するには、ＥＧＴ測定システムの劣化を最小にすることが必要である。したがって、ＥＧＴ測定システムは、エンジン間の変動と燃焼室の出口温度プロファイルとを補償することが望ましい。さらに、測定システムは、エンジン部品の徐々に進行する劣化と共に生じ得るエンジンプロファイルの変化も補償すべきである。
【０００６】
特定のセンサーの挿入は、排気ガスの温度プロファイルにより決定できる。排気ガス温度プロファイルは、燃焼室内の燃焼ノズルの数、タイプおよび配置によって決定される。特定のエンジンに関する排気ガス温度プロファイルは、排気路の周りに様々な挿入深さで多数のセンサー内に配置された多数の熱電対素子を使用して決定できる。特定のエンジンに関して排気ガス温度プロファイルが決定されると、このプロファイルを使用して、エンジンの正常運転中の排気ガス温度をモニタするために必要なＥＧＴセンサーの数および配列を計算できる。
【０００７】
前述のとおり、排気ガス温度センサーにおいて様々な温度感知素子を使用できる。抵抗温度検出器（ＲＴＤ）素子を温度測定機器の中で使用できる。ＲＴＤ素子は、ガラスまたはセラミックスまたは任意の他の材料の釉薬などの熱的良導体である保護層のオーバーコーテイングがなされた、白金またはニッケルまたは類似の金属の薄膜／厚膜抵抗器を備えたセラミックス基板を有する。また、巻線型ＲＴＤ素子も利用できる。例えば、白金またはニッケルなどの材料は正の温度係数を有し、抵抗値は温度の上昇と共に直線的に上昇する。
【０００８】
また、サーミスタも温度測定機器に使用される。サーミスタは、高い負または正の温度抵抗係数を有する熱抵抗器として機能する本質的に半導体のデバイスである。サーミスタは、ビーズまたはディスクまたはロッドの形状をした、鉄、マグネシウム、ニッケル、コバルトおよび銅の酸化物などの焼結された金属酸化物セラミックスで作られる。温度における変化は非直線的であり、負の温度抵抗係数（ＮＴＣ）のサーミスタの場合は温度の上昇と共に抵抗値が減少し、正の温度抵抗係数（ＰＴＣ）のサーミスタの場合には温度の上昇と共に抵抗値が増加する。
【０００９】
熱電対は最も広く利用されている温度感知デバイスであり、いわゆるゼーベック効果、すなわち、２つの異種の金属またはセラミックスまたは金属酸化物半導体の接合部が異なる温度に保たれたときに、温度差に比例した起電力が接合部に誘起される効果、の原理に基づいて動作する。一般に、白金が、銅、コンスタンタン、ニッケル、ロジウム、鉄、金、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２などと共に利用できる。感知素子は適切にパッキングしてガス流路中に配置でき、温度は、抵抗値または電圧の変換によって、適切な電子回路を使用して測定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
温度センサーは、例えばステンレス鋼、インコネル、黄銅などの材料で形成されたハウジングを含むように構成できる。通常、接続ケーブルを境界接合部でセンサーに接続できる。一般に、ケーブルと金属管との接合部または境界部は、ケーブルを機械的に保持するために圧着される。しかし、自動車用途などの厳しい環境では防水封止および防塵封止への強い要求があり、しばしば、こうしたセンサーの圧着は、水および湿気ならびに腐食性ガスおよび液体の侵入に耐えることができず、同時に漏洩しやすい。したがって、防水かつ漏洩しない温度センサーで、同時にまた例えば自動車排気ガス環境などの腐食性環境に過酷かつ長期に曝されることにも適した温度センサーに対する継続的な需要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下の概要は、本実施形態に特有ないくつかの革新的特徴に関する理解を促すために提供するものであって、完全な説明であることを意図していない。開示される本実施形態の様々な態様に関する完全な理解は、全体の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を全体としてとらえることによって得ることができる。
【００１２】
したがって、本発明の１つの態様は、向上した温度センサーを実現することである。
【００１３】
本発明のさらなる他の態様は、向上した排気ガス温度センサーを実現することである。
【００１４】
本発明の上述の態様ならびに他の目的および利点は、ここで以下に説明するような方法で達成できる。センサー管と、前記センサー管に接続しかつ前記センサー管から延在し前記センサー管の感知動作のために前記センサー管に電気的に通じているケーブル組立体と、を含む温度感知のための装置が開示される。オーリング要素が前記センサー管の内径と前記ケーブル組立体の外径とに基づいて選択可能であり、前記オーリング要素は、前記センサー管を封止しかつアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために圧着され、前記センサー管および前記ケーブル組立体に同軸に配置され、それによって機械的強度を高め前記センサー管からの漏洩または前記センサー管へ湿気の侵入防止を実現する。
【００１５】
個々の図面にわたって同じ参照番号が同一または機能的に類似の要素を参照し、本明細書に組み込まれかつ本明細書の一部を形成する添付図面は、本実施形態をさらに説明するものであり、詳細な説明と併せて開示された実施形態の原理を説明するのに役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これらの限定されない実施例で議論される特定の数値および構成は変更可能であり、少なくとも１つの実施形態を説明するために単に引用され、本発明の範囲を限定することを意図していない。
【００１７】
図１は、好適な実施形態に従って実現可能な温度感知装置１００を示す。図１に示す例示はＣＳ２−ＣＳ２断面図に基づいている。装置１００は、全体として、例えばＳｉＣなどの注封材料で形成できるチップ１０４を含むセンサー管１０２を備える。カラー取付け具１０６を装置１００のセンサー管１０２に合体または連結でき、さらに、センサー管１０２の周りに配置された固定ナット１０８に連結できる。カラー取付け具１０６は、全体としてカラー要素１０７に合体される。さらに、装置１００は、設計上の配慮に応じてセンサー管１０２に連結または合体される延長管１１２を実装している。延長管１１２は、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌ社の登録商標であるインコネル（登録商標）などのニッケルをベースにした超合金で形成できることに留意されたい。
【００１８】
一般に、インコネル（登録商標）は、ニッケルをベースにした超合金の群である。インコネル合金６００は、ニッケル７２％と、クロム１６％と、鉄８％の組成である。他の形態のインコネルも在り、それぞれはわずかに異なる添加物を有する（例えば、インコネル（登録商標）合金７５０には硬化性のためにわずかな比率のチタンとアルミニウムが添加される）。インコネル（登録商標）は、極めて高温度のもとでも高い耐酸化性と耐食性とを有し、これらの条件下でも高い機械的強度を保持する。したがって、これは、航空機エンジン部品、ターボチャージャのタービン翼車、化学処理および圧力容器などの極限条件でよく使用される。Ｎｉ−２０Ｃｒ−１６Ｍｏ−４Ｗのインコネル（登録商標）合金６８６などのインコネル（登録商標）の他のバージョンは、酸および他のアグレッシブ条件に耐性がある。
【００１９】
したがって、延長管１１２はセンサー管１０２の一部を形成でき、またはセンサー管１０２に接続され連結される別個の部品を形成できる。延長管１１２は例えばセラミックスなどの材料で形成できる。したがって、延長管１１２の壁１１０もセラミックスなどの材料で形成できる。また、封止材１１６も構成要素１１５に隣接して設けることができ、そして次に、この構成要素１１５は、例えばガラス繊維などの材料で形成できるジャケットまたはスリーブ１１４により取囲まれる。また、オーリング要素１１７も装置１００の一部として設けることができ、このオーリング要素１１７は、金属編組と共に絶縁スリーブとして機能するジャケットまたはスリーブ１１８の一部を覆う（例えば、図２の圧着された位置２０３、２０５を参照されたい）。
【００２０】
絶縁スリーブ１１８は、例えばフッ素樹脂などの材料で形成できる。そうしたフッ素樹脂の一例がテフロン（登録商標）である。テフロン（登録商標）は、デラウェア州  ウィルミントンの「Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ社」の登録商標であることに留意されたい。また、絶縁スリーブ１１８は、設計の配慮に応じてシリコンゴムまたはフルロエスタルストーマー（ｆｌｕｒｏｅｓｔａｌｓｔｏｍｅｒ）から形成することもできる。装置１００の一区域１２１を全体として破線によって図１に示す。
【００２１】
また、ケーブル組立体１２０は、延長管１１２を介してセンサー管１０２に接続できセンサー管１０２から延在できる。したがって、ケーブル組立体１２０は、センサー管１０２によって維持される温度センサー要素（図示せず）に電気的に通じることができる。オーリング要素１１７は、前記センサー管１０２の内径とケーブル組立体１２０の外径とに基づいて選択できる。オーリング要素１１７は、前記センサー管１０２を封止しアライメントの狂いおよび配置違いから保護するために全体として圧着され、前記センサー管１０２およびケーブル組立体１２０に同軸に配置され、それによって機械的強度を高め、前記センサー管１０２したがって温度感知装置１００からの漏洩またはそれらへの湿気の侵入防止が実現される。
【００２２】
図２は、好適な実施形態による、図１に示した装置１００の一区域１２１の詳細図を示す。図１〜図５で、全体として、同一または類似の部分または要素は、同一の参照番号で示されていることに留意されたい。図２は、図１に示した装置１００の詳細なＣＳ２−ＣＳ２断面図を表す。図２に示すように、全体として、ケーブル組立体は絶縁スリーブ１１８によって囲まれ、そして次にこの絶縁スリーブ１１８は延長管１１２の中に所定位置に配置される。延長管１１２は、口を拡げられた端部２０１を含むことに留意されたい。また、図２に示した区間１２１には、オーリング要素１１７も示されており、オーリング要素１１７も延長管１１２の境界部の中に埋め込まれている。図２に示すように、円形の二重の圧着が圧着位置２０３、２０５で実施できることも注目されたい。好適には、圧着寸法は、オーリング要素１１７の要求された寸法にできる限り近く維持されるべきことに留意されたい。
【００２３】
図３は、好適な実施形態による、図１〜図２に示した温度感知装置１００の詳細図を示す。この場合もまた、全体として、同一または類似の部分または要素が図１〜図５に示されている。したがって、図３は図１〜図２に示したものに追加された要素を示す。例えば、図３では、延長管１１２の中に配置された２本の電線３０２、３０４に加えてセラミックス管３１４を示している。２本の電線３０２、３０４は、もちろん設計の配慮と目標とに応じて、インコネル（登録商標）などの材料で形成できる。セラミックス管３１４は全体としてセンサー管１０２の内部に配置される。また、装置１００の部分として接点端子３０６も設けられ、電線３０２、３０４に電気的に通じることができる。また、一次側電線３０８および３１０も図３に示され、ケーブル組立体１２０の一部を形成する。
【００２４】
図４は、好適な実施形態による、図１〜図３に示した温度感知装置１００の外観図を示す。図５は、好適な実施形態による、図１〜図４に示した温度感知装置１００のもう１つの図を示す。図４はＣＳ２に沿った図を示し、一方、図５はＣＳ１に沿った図を表すことに留意されたい。図４に示すように、コネクタ４０２に圧着される後方の管は熱収縮スリーブ４０６と共に設けることができる。また、つまみ（ｔａｂ）ハウジング４０８も図４〜図５に示される。
【００２５】
上記に開示されならびに他の特長および機能の変形形態またはそれらの代替形態は、望ましくは、多くの他の異なるシステムおよび用途に組み合わせできることを理解されよう。さらに、以下の特許請求の範囲によってその中に含まれるべきであると意図された様々な現在では予見できないまたは予期しないこれらの代替形態、変更形態、変形形態、改良形態を、当業者が後になって作ることができることも理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】好適な実施形態に従って実現可能な温度感知装置である。
【図２】好適な実施形態による、図１に示した装置の一区域の詳細図である。
【図３】好適な実施形態による、図１〜図２に示した温度感知装置の詳細図である。
【図４】好適な実施形態による、図１〜図３に示した温度感知装置の外観図である。
【図５】好適な実施形態による、図１〜図４に示した温度感知装置の他の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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