[發明專利]具有傳熱元件的溫度傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201710493033.8
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107543629B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: N.C.R.佩凱;H.布邁戴恩
• 申請（專利權）人: 梅斯法國公司
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

本發明涉及一種溫度傳感器，包括用于將所感測的溫度轉換為電輸出信號的溫度感測元件。本發明還涉及一種用于制造這樣的溫度傳感器的方法。溫度傳感器(100)包括用于將所感測的溫度轉換為電輸出信號溫度感測元件(102)、用于至少部分地包封溫度感測元件(102)的保護外殼(108)、以及用于保護溫度傳感器元件(102)的傳熱元件(112)，傳熱元件(112)形成為用于接收溫度元件(102)的至少一部分的護套，其中傳熱元件(112)的外表面與保護外殼(108)的內壁導熱接觸，其中所述傳熱元件(112)被制造為與所述溫度傳感器元件(102)分離的預制件。

技術領域

本發明涉及一種溫度傳感器，其包括溫度感測元件，以將所感測的溫度轉換為(transducing)電輸出信號。本發明還涉及一種用于制造這樣的溫度傳感器的方法。根據本發明的溫度傳感器特別適用于監測高溫。

背景技術

在工業生產和汽車應用的許多領域中都需要從所感測的溫度形成電輸出信號的溫度傳感器。這樣的溫度傳感器基本上包括與待監測的介質接觸的外部保護外殼、以及溫度敏感元件，所述溫度敏感元件布置在所述保護外殼內，并將所感測的溫度轉換為電輸出信號。為了實現快速的響應時間和精確的測量，重要的是在溫度敏感元件和外部介質之間提供特別好的導熱連接，使得溫度敏感元件的位置處的溫度盡可能精確地反映保護外殼外部的溫度。

另一方面，例如在汽車應用中，要求溫度傳感器是魯棒的(特別是振動穩定的)并且承受高溫(高達1000℃)。因此，已知用陶瓷材料(粘固物或粉末)填充保護外殼的內壁與溫度敏感元件的外表面之間的空間。

然而，仍然需要具有快速的響應時間和改善的精確度的魯棒的溫度傳感器。

上述目的由獨立權利要求的主題來解決。本發明的有利實施例是從屬權利要求的主題。

發明內容

本發明提供一種溫度傳感器，其包括用于將所感測的溫度轉換為電輸出信號的溫度感測元件、用于至少部分地包封所述溫度感測元件的保護外殼、以及用于保護所述溫度傳感器元件的傳熱元件，所述傳熱元件形成為用于接收所述溫度元件的至少一部分的護套，其中所述傳熱元件的外表面與所述保護外殼的內壁導熱接觸。

本發明是基于將傳熱元件制造為與所述溫度傳感器元件分離的預制件(prefabricated?part)的構思。提供預制的傳熱元件的優點在于，在組裝溫度傳感器時不需要處理粉末或液體。有利地，傳熱元件由導電材料形成。當使用覆蓋有電絕緣涂層或外罩的溫度感測元件時，傳熱元件不需要電絕緣，并且可以利用導電材料的較高導熱性。

特別地，使用多孔金屬來制造傳熱元件實現了從保護外殼的外部到溫度感測元件的敏感區域的顯著改善的傳熱。特別是與保護外殼的陶瓷填料相比，多孔金屬的導熱系數(thermal?conductivity)通常較高。另一方面，多孔金屬具有足夠的彈性，以避免損壞溫度感測元件。此外，由于是導電的，傳熱元件可以附加地作為屏蔽元件，以抵抗溫度感測元件的位置處的對電輸出信號的電磁干擾。與全金屬材料相比，多孔金屬更輕且更具延展性。材料的多孔性允許在溫度感測元件周圍存在氧，從而確保改善的長期穩定性。

與常規的礦物絕緣填料相比，對于400℃以上的溫度值，根據本發明的多孔金屬的導熱系數隨著溫度的升高而增加。

根據本發明的示范性實施例，傳熱元件由壓縮金屬絲網(compressed?metal?wiremesh)制造。這種結構的優點在于傳熱元件的表面具有彈簧般的彈性，其安全地緩沖溫度感測元件，以抵抗沖擊和振動。由于保護外殼和溫度感測元件的熱膨脹系數不同，金屬絲網的彈性和可壓縮性降低了對溫度感測元件施加的機械應力的量。

有利地，所述壓縮金屬絲網可以由編織絲網(knitted?wire?mesh)形成。編織材料的優點在于傳熱元件可以由單個絲線或限定數量的絲線制造，從而顯著地減少了松散的絲線可能導致溫度傳感器內的短路或損壞溫度感測元件的風險。