JP5685701B2 - 温度センサ装置および組立方法 - Google Patents

Description

本発明の分野は、概してセンサに関し、より詳細には、温度センサアセンブリにおけるいくつかの新しくかつ有用な進歩に関し、以下はその明細書であり、添付のかつ明細書の一部を形成する図面を参照している。

図１は、従来の温度検知アセンブリ１１０を断面で示す。熱電対等の温度センサ素子（図示せず）が、平滑な外面を有する薄壁の深絞り管から形成されたセンサチューブ１１２の内腔１１３内に配置されている。センサチューブ１１２は、センサ素子（図示せず）を保護するとともにその位置決めを可能にする。センサチューブ１１２は、センサハウジング１１４に強固に接続されている。センサチューブ１１２およびセンサハウジング１１４は、従来、応用環境に対する必要に応じてステンレス鋼または他の金属等の鋼から製造される。センサチューブ１１２とセンサハウジング１１４との間の強固な耐久性のある接続を提供するために、センサチューブ１１２は、一般に、センサハウジング１１４に一体的に溶接されるかまたは機械加工される。検知チューブ１１２のセンサハウジング１１４への接続を形成する他の方法には、ある長さのセンサチューブ１１２をハウジング１１４内の平滑な内腔１１８内に圧入することが挙げられる。ねじ切りナット（図示せず）がハウジング１１４のねじ切り部１１５と協働して、開口部（図示せず）を有する装置（図示せず）の上にハウジング１１４を、ねじ切り部１１５が開口部（図示せず）内に嵌合した時に保持する。Ｏリング等のガスケット（図示せず）をさらに使用して、センサハウジング１１４と装置（図示せず）との間のシールが提供される。絶縁体１２８および電気端子（図示せず）を有する電気コネクタ１１９部が、一般に、センサハウジング１１４の一部として設けられ、温度センサ素子（図示せず）への電気的接続を可能にする。

センサチューブ１１２がハウジング１１４に接続されている温度検知アセンブリ１１０の設計では、温度センサチューブ１１２からセンサハウジング１１４の総熱伝導率が低いことが望ましいことが多い。さらに、構成要素間の独立した移動を防止しかつアセンブリ１１０の耐久性を確保するために、センサチューブ１１２とセンサハウジング１１４との間に強固な機械的接続があることが望ましい。

英国特許第８９０４９０号公報

□少なくとも上述した理由のために、温度センサに対する頑強な支持を有するとともにセンサとセンサハウジングとの間の熱伝導率が低下した、改善された温度センサ装置と温度検知装置を組み立てる方法とが必要とされている。
□本明細書に示しかつ／または記載する１つまたは複数の特定の実施形態は、少なくとも上述した必要に対処する。本明細書の実施形態によって提供される利点は、センサとハウジングとの間の熱伝導率が従来技術より低下した、温度センサハウジングと温度センサチューブとの間の頑強な機械的接続が提供される、ということである。

本明細書には、さまざまな範囲の装置および方法を示しかつ記載する。上述した利点に加えて、さらなる利点および／または適応もしくは変形が、図面を参照することにより、かつ本明細書の残りの部分を読むことにより明らかとなろう。

ここで、添付図面を簡単に参照する。

従来の温度検知アセンブリの断面図である。 本発明の温度検知アセンブリの実施形態の斜視図である。 図２の実施形態の端面図である。 代替実施形態の端面図である。 代替実施形態の端面図である。 代替実施形態の代替組立方法を示すフロー図である。 代替実施形態の代替組立方法を示すフロー図である。 代替実施形態の代替組立方法を示すフロー図である。 図４のプロセスのステップを示す図である。

それぞれの図を通して、同様の参照文字は同一かまたは対応する構成要素およびユニットを示し、図は特に示さない限り原寸に比例していない。

以下の説明は、説明の一部を形成する添付図面を参照し、図面には、実施することができる特定の実施形態が例として示されている。他の実施形態を利用してもよいことと、添付の特許請求の範囲の特許性のある範囲から逸脱することなく、本明細書に示しかつ記載する実施形態に対してさまざまな変更を行うことができることとが理解される。それゆえ、以下の説明は限定的な意味で解釈されるべきではない。

本明細書で使用する、単数形で列挙されかつ「１つの、ある（ａまたはａｎ）」から始まる要素または機能を、明示的に列挙されていない限り、複数の前記要素または機能を排除しないものと理解するべきである。さらに、請求項に記載の発明の「一実施形態」と言及する場合、それを、列挙した特徴も組み込んでいる追加の実施形態の存在を排除するものと解釈するべきではない。

詳細な説明を２つのセクションに分割し、第１のセクションは装置実施形態について述べ、第２のセクションは方法実施形態について述べる。
装置実施形態
このセクションは、一連の図面を参照して実施形態の特定の装置について述べる。

図２は、温度検知アセンブリ２１０の実施形態を断面で示す。熱電対等の熱センサ素子（図示せず）が、薄壁の深絞り管から形成されたセンサチューブ２１２の内腔２１３内に配置されている。温度センサチューブ２１２は、温度センサハウジング２１４に、ハウジング２１４の内腔２１８内に嵌合することにより強固に接続されている。検知チューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の強固かつ耐久性のある接続を提供し、検知チューブ２１２からセンサハウジングへの熱エネルギーの伝導を低減するために、検知チューブ２１２に、リブ２２５等の少なくとも３つの***領域が追加されている。***したリブ２２５は、ハウジング２１４の内腔２１８との締まりばめを確実にし、リブなし領域２４５（図３）においてハウジング内腔２１８とセンサチューブ２１２の外面との間に間隙２３０（図３）を形成するように構成されている。こうした締まりばめは、検知チューブ２１２とセンサハウジング２１４との間に強固な機械的接続を提供し、一方で、リブ２２５によって形成されたセンサチューブ２１２とハウジング２１４との間の間隙２３０（図３）により、チューブ２１２とハウジング２１４との間の熱伝導率が低下する。

図３は、図２のＢ−Ｂの方向で見た温度検知アセンブリ２１０の断面端面図を示す。リブ２２５が、センサチューブ２１２の一部の表面に配置されている。この実施形態では、リブ２２５は、センサチューブ２１２の少なくとも一部の周囲に対称的に配置されている。したがって、ｎ＝３であるｎ個のリブ２２５の場合、リブ２２５は、センサチューブ２１２の少なくとも一部の周囲に、３６０／ｎ度離れて、すなわち１２０度の間隔で配置されている。他の実施形態では、リブ２２５は非対称の間隔を有していてもよい。センサチューブ２１２のリブなし領域２４５における間隙２３０により、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の総接触表面積が低減する。

特定の実施形態を、ハウジング２１４の平滑な壁の内腔２１８内に圧入されたリブ付きセンサチューブ２１２を備えるものとして説明したが、本発明の範囲はそのようには限定されず、本発明の範囲内の代替実施形態も考えられると理解されよう。たとえば、センサチューブ２１２に、あらゆる幾何学的配置および形状を有する種々の***領域を有して構成されたあらゆる代替実施形態を、採用することができる。

さらに、センサハウジング２１４の内腔２１８を、代替的に、センサチューブと協働して、強固な機械的接続を提供するとともに、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の熱伝導率を低下させる、さまざまな***領域を有して構成してもよいことが理解されよう。たとえば、こうした代替実施形態の端面図を図３ａに示す。ハウジング内腔２１８が、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の総接触面積を低減することにより、熱伝導率が低下した強固な機械的接続を提供するように構成されたリブ２２５ａが配置されている断面形状を有して構成されている。リブ２２５ａは、センサチューブ２１２との締まりばめを提供するように、かつセンサチューブ２１２の外面と内腔２１８の表面上のリブなし領域２４５ａとの間に間隙２３０を形成するように構成されている。

さらに、センサチューブ２１２またはハウジング内腔２１８のいずれかもしくは両方を、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の総接触表面積を低減することにより、熱伝導率が低下した強固な機械的接続を提供するように構成された断面形状を備えるように構成してもよいことが理解されよう。たとえば、こうした代替実施形態の端面図を図３ｂに示す。リブ２２５が、センサチューブ２１２の一部の表面に配置され、ハウジング内腔２１８は、リブ２２５ａが配置されている断面形状を有して構成されている。センサチューブ２１２のリブなし領域２４５ａおよび内腔２１８の表面のリブなし領域２４５における間隙２３０により、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の総接触表面積が低減する。
方法実施形態
図４は、センサチューブ２１２およびセンサハウジング２１４を含むセンサアセンブリ２１０を組み立てる方法４００を示すフローチャートである。ステップ４０１において、本方法は、センサハウジング２１４を、平滑な内腔２２５有して構成することを含む。本方法は、ステップ４０３において、センサチューブ２１２の第１の部分２１３を内腔２１８内に嵌合するように構成することと、ステップ４０４において、センサチューブ２１２の第１の部分２１３の表面を、３つのリブ２２５有して構成することと、ステップ４０５において、３つリブ２２５を、リブ２２５の一部に沿って内腔２１８の表面に接触するように構成することとを含む。ステップ４０７は、３つのリブ２２５を、センサハウジング２１４とセンサチューブ２１２との間に締まりばめを提供するように構成することを含む。

図４のプロセスの結果として、完成したセンサアセンブリ２１０は、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の強固な機械的接続を有するとともに、チューブ２１２からハウジング２１４への熱伝導率を低下させる。

図４ａは、センサチューブ２１２およびセンサハウジング２１４を含むセンサアセンブリ２１０を組み立てる代替方法４００ａを示すフローチャートである。ステップ４０１ａにおいて、本方法は、センサハウジング２１４を、内腔２１８有して構成することを含む。本方法は、ステップ４０３ａにおいて、センサチューブ２１２の第１の部分２１３を内腔２１８内に嵌合するように構成することと、ステップ４０４ａにおいて、内腔２１８の表面の一部を、３つのリブ２２５ａを有して構成することと、ステップ４０５ａにおいて、３つのリブ２２５ａを、リブ２２５の一部に沿ってセンサチューブ２１２の表面に接触するように構成することとを含む。ステップ４０７ａは、３つのリブ２２５ａを、センサハウジング２１４とセンサチューブ２１２との間に締まりばめを提供するように構成することを含む。

図４ｂは、センサチューブ２１２およびセンサハウジング２１４を含むセンサアセンブリ２１０を組み立てる代替方法４００ｂを示すフローチャートである。ステップ４０１ｂにおいて、本方法は、センサハウジング２１４を、内腔２１８を有して構成することを含む。本方法は、ステップ４０３ｂにおいて、センサチューブ２１２の第１の部分２１３を内腔２１８内に嵌合するように構成することと、ステップ４０４ｂにおいて、内腔２１８の表面の一部を、***領域２２５ａを有して構成し、センサチューブ２１２の第１の部分２１３を、***領域２２５を有して構成することとを含む。ステップ４０５ｂにおいて、本方法は、***領域２２５、２２５ａを、センサチューブ２１２の表面と内腔２１８の表面との間を接触させるように構成することを含む。ステップ４０７ｂにおいて、本方法は、***領域２２５、２２５ａを、センサハウジング２１４とセンサチューブ２１２との間に締まりばめを提供するように構成することを含む。

図５を参照すると、図４のプロセスのセンサチューブ２１２が示されており、そこでは、センサチューブ２１２は、内腔２１８の表面に接触するように構成された少なくとも３つのリブ２２５が設けられている少なくとも第１の部分を備えている。リブ２２５は、センサチューブ２１２の少なくとも一部の周囲に対称に配置されている。

したがって、ｎ＝３であるｎ個のリブ２２５の場合、リブ２２５は、センサチューブ２１２の少なくとも一部の周囲に、３６０／ｎ度離れて、すなわち１２０度の間隔で配置されている。

センサチューブ２１２にリブ２２５を配置した後、センサチューブ２１２の第１の部分を、内腔２１８に挿入するように移動させるかまたは他の方法で配置する。この配置では、その後、センサチューブ２１２を、圧入プロセスで内腔２１８内に押し込む。このように、***したリブ２２５は、内腔２１８の平滑な表面と締まりばめを形成する。

特定の方法実施形態を、センサチューブ２１２の第１の部分２１３の表面を、３つのリブ２２５を有して構成するか、またはセンサハウジング２１４の内腔２１８の一部を、３つのリブ２２５を有して構成するか、またはセンサチューブ２１２およびセンサハウジング２１４の内腔２１８の一部の両方を、３つのリブ２２５を有して構成するものとして説明したが、本発明の範囲はそのようには限定されず、本発明の範囲内の代替方法ステップも考えられると理解されよう。たとえば、本方法は、代替的に、センサチューブ２１２、ハウジング内腔２１８または両方に、種々の***領域を設けるようにあらゆる代替的な断面幾何学的配置または形状を構成することを含むことができる。さらに、本方法は、代替的に、ハウジング内腔２１８に、センサチューブ２１２と協働して、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の熱伝導率が低下した強固な機械的接続を提供するように構成された種々の***領域を提供するように、あらゆる代替的な断面幾何学的配置または形状を構成することを含んでもよいことが理解されよう。さらに、本方法は、代替的に、強固な機械的接続を提供するとともに、センサチューブ２１２とセンサハウジング２１４との間の総接触表面積を低減することにより熱伝導率を低下させるように構成された、断面幾何学的配置または形状を有して、センサチューブ２１２もしくはハウジング内腔２１８のいずれかまたは両方を構成することを含んでもよいことが理解されよう。

特許請求の範囲、要約書および図面を含む本明細書は、本明細書に例示し記載した特定の実施形態のあらゆる適合または変形を包含するように意図されている。したがって、上述したシステム、方法および装置の要素、構成要素または特徴の名称は、限定するように意図されていない。上述した実施形態は、適合されるかまたは変更されるか否かに関らず、将来の温度センサアセンブリ装置および方法に適用可能であることが考えられる。さらに、本明細書で用いた用語は、本明細書に記載したものと同じかまたは等価の機能を提供するすべての温度センサアセンブリ装置および方法を包含するように意図されている。

上述した特定の実施形態の各々の特定の要素、構成要素または特徴のすべてを別個の図面に示すようにしたが、これが実現されなかった場合もある。上述した特定の実施形態のうちの１つまたは複数の１つまたは複数の要素、構成要素または特徴が、示されている図面もあれば示されていない図面もある場合、１つの図面の各要素、構成要素または特徴を、本明細書に記載したように、請求項に記載するように、または他の任意の適切な方法で、図面の残りの任意のものまたはすべてに示す他の要素、構成要素または特徴のうちの任意のものまたはすべてと組み合わせてもよいことが考えられる。

本明細書で用いる「含む」、「備える」、「有する」および「備えた」という語は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、いかなる物理的相互接続にも限定されない。さらに、特許性のある範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定されており、特許請求の範囲は、上述した特定の実施形態のみでなく、（ｉ）特許請求の範囲の文字通りの言語とは異ならない構造的要素を有するか、または（ｉｉ）特許請求の範囲の文字通りの言語とはごくわずかな相違で等価な構造的要素を有する、上記実施形態の適合または変形も包含するように意図されている。

２１０ 温度検知アセンブリ
２１２ センサチューブ
２１４ ハウジング
２１８ 内腔
２２５ リブ
２２５ａ リブ
２３０ 間隙
２４５ リブなし領域
２４５ａ リブなし領域

Claims (8)

1. 第１の内腔が配置されたセンサハウジングと、
   前記第１の内腔内に嵌合するように構成されたセンサチューブと、
   を具備し、
   前記センサチューブが前記第１の内腔内に嵌合される第１の部分および、前記第１の部分を通して熱センサ素子が配置される第２の内腔を形成する第２の部分を有し、前記第１の部分が、前記センサチューブから前記センサハウジングへの熱伝導率を低下させるように前記第１の内腔の表面と接触するように前記センサチューブに沿って延びた少なくとも３つのリブを含む断面形状を備えており、
   前記センサチューブは、さらに、前記センサハウジングから前記第１の内腔に繋がる開口端に配置されるショルダー部を含み、前記少なくとも３つのリブを含む前記第１の部分の断面形状の外径が、前記ショルダー部の外径よりも小さい、センサアセンブリ。
2. 前記少なくとも３つのリブが、前記第１の内腔の前記表面と前記センサチューブの前記第１の部分との間の締まりばめを提供する、請求項１記載のセンサアセンブリ。
3. 第１の内腔が配置されたセンサハウジングと、
   前記第１の内腔内に嵌合するように構成され、熱センサ素子が配置される第２の内腔を含むセンサチューブと、
   を具備し、
   前記第１の内腔が、前記センサチューブの表面と前記センサチューブに沿って延びた少なくとも３つのリブが接触することにより形成される間隙により前記センサチューブから前記センサハウジングへの熱伝導率を低下させるように構成された断面形状を有し、
   前記センサチューブは、前記センサハウジングから前記第１の内腔に繋がる開口端に配置されるショルダー部を含み、前記間隙に接する前記第１の内腔の前記断面形状の内径が、前記ショルダー部の外径よりも小さい、センサアセンブリ。
4. 前記少なくとも３つのリブが、前記第１の内腔の表面と前記センサチューブの前記表面との間の締まりばめを提供する、請求項３記載のセンサアセンブリ。
5. センサアセンブリを組み立てる方法であって、前記センサアセンブリがセンサチューブおよびセンサハウジングを有し、
   当該方法は、
   第１の内腔を有する前記センサハウジングを構成するステップと、
   前記センサチューブを、前記第１の内腔内に嵌合する第１の部分、熱センサ素子が内部に配置される第２の内腔、および前記センサハウジングから前記第１の内腔に繋がる開口端に配置されるショルダー部を備えるように、前記センサチューブを構成するステップとを有し、
   前記センサチューブを構成するステップは、前記センサチューブの前記第１の部分を、前記センサチューブから前記センサハウジングへの熱伝導率を低下させるように前記第１の内腔の表面と接触するように前記センサチューブに沿って延びた少なくとも３つのリブを含む断面形状であって、前記少なくとも３つのリブを含む外径が前記ショルダー部の外径よりも小さい断面形状を有するように構成するステップを含み、さらに、
   前記センサハウジングと前記センサチューブとを、前記センサチューブの前記第１の部分の表面を、前記第１の内腔の表面と前記少なくとも３つのリブで接触するように組み立てるステップ、
   を含む方法。
6. 前記断面形状を有するように構成するステップは、前記少なくとも３つのリブを前記第１の内腔の前記表面との間の締まりばめを提供するように構成するステップを含む、請求項５記載の方法。
7. センサアセンブリを組み立てる方法であって、前記センサアセンブリがセンサチューブおよびセンサハウジングを有し、
   当該方法は、
   第１の内腔を有する前記センサハウジングを構成するステップと、
   前記センサチューブを前記第１の内腔内に嵌合する第１の部分、熱センサ素子が内部に配置される第２の内腔、および前記センサハウジングから前記第１の内腔に繋がる開口端に配置されるショルダー部を備えるように構成するステップとを有し、
   前記センサハウジングを構成するステップは、前記第１の内腔を、前記センサチューブの表面と前記センサチューブに沿って延びた少なくとも３つのリブが接触することにより形成される間隙により前記センサチューブから前記センサハウジングへの熱伝導率を低下させるように構成された断面形状であって、前記間隙に接する内径が、前記ショルダー部の外径よりも小さい断面形状を有するように構成するステップを含み、さらに、
   前記センサハウジングと前記センサチューブとを、前記第１の内腔を、前記センサチューブの前記表面と、前記少なくとも３つのリブが接触するように組み立てるステップ
   を含む方法。
8. 前記断面形状を有するように構成するステップは、前記少なくとも３つのリブを前記センサチューブの前記表面との間の締まりばめを提供するように構成するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。

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