JP5537648B2 - センサ装置及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置及び測定装置に関する。

特許文献１（独国特許１０２００５００２３６３号）には、少なくとも２個のセンサ素子を有するセンサ装置について記載されており、これらセンサ素子は共通のハウジング内に配置される。

独国特許１０２００５００２３６３号明細書

本発明の課題は、少なくとも２つの温度領域間における境界面の温度を測定するセンサ装置を得ることにある。

この課題は、請求項１に記載のセンサ装置、及び請求項１３に記載の測定装置により解決することができる。センサ装置及び測定装置の有利な実施形態は、従属請求項に記載のとおりである。

本発明はセンサ装置に関するものであり、このセンサ装置は少なくとも２個のセンサコンポーネントを備える。これらセンサコンポーネントは、各個に少なくとも１個のセンサ素子を配置したハウジングを有する。センサコンポーネントにおける各ハウジングは、それぞれにおける少なくとも１個の連結部を有し、これら連結部によって、センサ装置における少なくとも２個のセンサコンポーネントを互いに機械的に連結できる。少なくとも２個のセンサコンポーネントにおけるセンサ素子は、互いに対し断熱するように配置される。また、ハウジングについても、互いに対し断熱するように配置される。

センサ装置による好適な一実施形態では、少なくとも１個のセンサコンポーネントのハウジングは、互いに略直交する２つの基準面である第１基準面及び第２基準面を有する。第１基準面に、少なくとも１個の溝が設けられ、第２基準面の領域に、１個のセンサ素子が設けられる。

好適な一実施形態では、センサ装置は少なくとも２個の互いに独立したセンサコンポーネントで構成し、この場合、これらセンサコンポーネントは互いに対し断熱する。

センサ装置による好適な一実施形態では、１つのセンサコンポーネント内の中空空間内に少なくとも１個のセンサ素子を配置する。別の好適な一実施形態では、少なくとも１個のセンサ素子をセンサコンポーネントにおけるハウジング壁の外側面に設けた窪み、又は外側面に配置する。更に別の好適な一実施形態では、センサ素子を腐食又は損傷から保護するため、注型物質で被覆する。

２つの温度領域における境界面の温度を、互いの領域による影響を極力受けずに測定するため、センサ素子を空間的に隔離して配置し、これにより、センサ素子を互いに対し熱的にまた空間的に分離することができる。

センサ装置による好適な一実施形態では、センサコンポーネントにおける連結部を溝−ばね差し込み構成とする。少なくとも１つのセンサコンポーネントに少なくとも１つの溝を設け、別の少なくとも１つのセンサコンポーネントに少なくとも１つのばねを設け、このばねはセンサコンポーネントに設けた溝に係合する構成とする。好適には、溝及びばねは互いに係合して形状密着による連結を生ずるよう構成する。

センサ装置による好適な一実施形態では、溝−ばねによる差し込み連結構造は、蟻継ぎ状連結部又はモミの木状連結部として形成する。一方のセンサコンポーネントにおける溝は、好適には、他方のセンサコンポーネントにおけるばねが係合して形状密着により連結を生ずるよう形成する。

センサ装置による好適な一実施形態では、ばねを独立した連結部として形成し、この連結部はセンサコンポーネントのハウジングに配置する、又は一例としてハウジングに機械的に接着することで連結する。別の好適な一実施形態では、ばねは連結すべきセンサコンポーネントに一体形成した部分とする。また、ばねはセンサコンポーネントのハウジングにさね継ぎ連結する。

センサ装置による好適な一実施形態では、それぞれのセンサコンポーネントは、センサ素子に電気的に接続するための少なくとも２個の電気的接続部を有する。１つのセンサコンポーネントは、１つ以上のセンサ素子を有する別の好適な一実施形態では、それぞれのセンサ素子における電気的接点がセンサコンポーネントの電気的接続部を形成する。

センサ装置による好適な一実施形態では、少なくとも１個のセンサ素子を配線基板上に配置する。この配線基板は、好適な一実施形態では、センサコンポーネントの１つにおけるハウジング内に配置する。更に配線基板は、別の好適な実施形態において、少なくとも２個の接点を有する。センサ装置における更に別の好適な一実施形態では、配線基板上に他の電子部品を配置する。

センサ装置による好適な一実施形態では、それぞれのセンサコンポーネントにおけるハウジングに少なくとも１種の合成樹脂を含有させる。好適には、センサコンポーネントのハウジングは少なくとも温度センサとしてのセンサ素子領域において、良好な熱特性を有する。好適には、センサ素子領域におけるハウジングは、良好な熱伝導性を有する。センサ素子を光学センサとして形成する場合、それぞれのセンサコンポーネントにおけるハウジングは、少なくともそのセンサ素子領域において、光学的透過性を有する領域を有し、特に赤外線領域において透過性を有する構成とする。少なくともセンサコンポーネントの１つにおける光学的透過性領域は、好適には、例えば光学的透過性を有するキャップとして形成する。このキャップを構成する材料は、放射される電磁波のうち特に赤外線領域に関して光学的透過性を有する。

センサ装置による好適な一実施形態では、センサ素子のうち少なくとも２個を温度センサ素子として形成する。これら温度センサ素子は、好適にはＮＴＣ（負温度係数を有する構成素子）として形成する。別の好適な一実施形態では、温度センサ素子をＰＴＣ（正温度係数を有する構成素子）として形成する。

センサ装置による好適な一実施形態では、少なくとも１つのセンサコンポーネントは少なくとも２個のセンサ素子を有し、この場合、第１センサ素子を光学センサとして、また第２センサ素子をＮＴＣとして構成する。光学センサは、好適には、放射源における熱放射を測定するためのフォトダイオードとする。ＮＴＣ素子は、好適には対流熱の測定、及び／又は放射源の熱放射の測定に供する。

更に、本発明は、少なくとも２つの温度領域を、上述したセンサ装置を使用して測定するための測定装置に関するものであり、この場合、第１センサコンポーネントにおける少なくとも１個のセンサ素子が第１温度領域における温度を測定し、第２センサコンポーネントにおける少なくとも１個のセンサ素子が第２温度領域における温度を測定する。

上述したセンサ装置又は測定装置は、好適には、自動車などの車両内温度を測定する際に使用する。上述したセンサ装置により、２つの温度領域における境界面の温度を測定することが可能になり、その際、互いに対し断熱したハウジングにより、センサ素子間における相互への影響が最小限に抑えられる。これにより、少なくとも２つの隣接する温度領域における温度を、１つのコンポーネント連体により測定することが可能になる。

以下、センサ装置及び測定装置を、添付図面並びに実施形態につき詳述する。図面は縮尺通りに描いておらず、むしろ個々の図面における寸法は、拡大、縮小又は変形を加えた状態で示すことがある。互いに同一の要素、又は同一の機能を有する部位には、便宜上、同一参照符号を付して示す。

２個のセンサコンポーネントで構成する本発明によるセンサ装置の第１実施形態の構造を示す、概略的斜視図である。 第１センサコンポーネントの概略的斜視図である。 第１センサコンポーネントの底面図である。 図３ａに示すセンサコンポーネントのＡ‐Ａ´線上の断面図である。 第１センサコンポーネントの側面図である。 第２センサコンポーネントの概略的斜視図である。 第２センサコンポーネントの側面図である。 第２センサコンポーネントにおける別の側面における側面図である。

図１は、センサ装置１における全体構造を示し、センサ装置１は第１センサコンポーネント２、及び第２センサコンポーネント３を備える。第１センサコンポーネント２のハウジング４、及び第２センサコンポーネント３のハウジング５は、連結部９によって互いに機械的に連結する。連結部９は、図２に詳細に示す。第１センサコンポーネント２、及び第２センサコンポーネント３のそれぞれに対応する電気的な接続部を有し、第１センサコンポーネント２は３個の接続部１２，１３，１４を、また第２センサコンポーネント３は２個の接続部１６，１７を有する。第１センサコンポーネント２は、光学的透過性を持つキャップ１８を有する。

図２は、第１センサコンポーネント２の斜視図を示す。第１センサコンポーネント２はハウジング４を有し、またハウジング４の上面にばね１１の形式とした連結部９を設ける。ばね１１は、図示の実施形態において、第１センサコンポーネントにおける中心軸線の側方に配置し、蟻継ぎ状連結構造とする。ばね１１は、その長手方向に延在するスリットを有する。第１センサコンポーネント２は、図示の実施形態において、３個の電気的接続部１２，１３，１４を有する。別の好適な一実施形態においては、第１センサコンポーネント２に単に２個の電気的接続部を設けることもできる。

図３ａは、図２に示す実施形態による第１センサコンポーネント２の底面図を示す。図示の実施形態では、第１センサコンポーネント２におけるハウジング４は３個の電気的接続部１２，１３，１４を有する。図示の実施形態では、ハウジング４の一方の端面側に、２個のセンサ素子６，７を配置する。図示の実施形態において、センサ素子６，７は、図３ｂに示すように、ハウジング４の内部に配置し、光学的透過性を有するキャップ１８で部分的に包囲する。またセンサ素子６，７は、３個の接続部１２，１３，１４に対して電気的に接触可能にする。３個の接続部のうち１個は、例えばセンサ素子６，７双方に共通の接続部として機能し、各センサ素子に接続する。

別の好適な一実施形態（図示せず）では、複数個のセンサ素子６，７のそれぞれに個別の接続部を設ける構成とすることも可能である。

図３ｂは、図３ａに示す実施形態による第１センサコンポーネント２のＡ‐Ａ´線上の断面図を示す。第１センサコンポーネント２のハウジング４には、配線基板１５を設ける。ハウジング４内のセンサ領域にセンサ素子６を配置し、センサ素子６は配線基板１５に接続する。センサ素子６の接点は、配線基板１５上の配線を介して電気的接続部１３，１４に接続する。ハウジングの上部領域には、蟻継ぎ状連結部の一部としてのばね１１を示す。

図３ｃは、第１センサコンポーネントにおけるハウジング４の端面を示す。第１センサコンポーネントのハウジング４には、その端面領域において光学的透過性を持つキャップ１８を設け、キャップ１８の内部に第１センサコンポーネント２のセンサ素子を配置する。

図４は、第２センサコンポーネント３の構造を斜視図で示す。第２センサコンポーネント３のハウジング５には、連結部における一部としての溝１０を設ける。図示の実施形態では、第２センサコンポーネント３のハウジング５は２つの基準面を有し、これら基準面は互いに直交するよう配置する。第１基準面に連結部を構成する溝１０を設け、また第２基準面領域には、第２センサコンポーネント３の裏面側で示唆するように、センサ素子８を設ける。センサ素子８は、電気的接続部１６，１７により外部に接続可能とする。

図５ａは、第２センサコンポーネント３におけるハウジング５の側面図を示す。第２センサコンポーネント３のハウジング５には、その下部領域に溝１０を設け、溝１０はハウジング５の幅全体にわたって延びる構成とする。上部領域においてはセンサ素子８を配置し、センサ素子８は電気的接続部１７により接続可能にする。

図５ｂは、図４に示す実施形態による第２センサコンポーネント３のハウジング５の輪郭を示す。第２センサ部分３のハウジング５はその上部にセンサ素子８を有し、センサ素子８はハウジング５の表面に配置し、この表面はハウジング５における第１基準面に対して直交するよう配置する。溝１０はほぼＴ字状の輪郭とする。溝１０は、好適には、第１センサコンポーネント２のばね１１が第２センサコンポーネント３の溝１０に係合して形状密着による連結を生ずるよう形成する。

実施形態としては、本発明で実施可能な形態の一部しか記載しなかったものの、本発明はこれらに限定されるものではない。原則的に、センサ装置は、連結部によって相互に機械的に連結し、また複数個のセンサ素子を設けた複数個のセンサコンポーネントを有し、センサコンポーネントにおけるセンサ素子は互いに断熱する。

本発明が上述した特定の実施形態に限定されるものでなく、各実施形態の個別的な特徴は、技術的に有意義である限り、任意に組み合わせることができることは言うまでもない。

１ センサ装置
２，３ センサコンポーネント
４，５ ハウジング
６，７，８ センサ素子
９ 連結部
１０ 溝
１１ ばね
１２，１３，１４，１６，１７ 電気的接続部
１５ 配線基板
１８ キャップ
Ａ，Ａ´ 断面線

Claims (14)

1. センサ装置（１）であって、
   少なくとも１個のセンサ素子（６，７，８）を各個に設けたハウジング（４，５）を有する少なくとも２個のセンサコンポーネント（２，３）を備え、前記ハウジング（４，５）はそれぞれ少なくとも１個の連結部（９）を有し、該連結部（９）によって少なくとも前記２個のセンサコンポーネント（２，３）を互いに機械的に連結可能とし、
   前記少なくとも２個のセンサコンポーネント（２，３）におけるセンサ素子（６，７，８）を、互いに断熱するよう配置するとともに、前記ハウジング（４，５）を、互いに対し断熱するように配置したセンサ装置。
2. 請求項１記載のセンサ装置において、前記連結部（９）を溝−ばね差し込み構成とし、この場合、少なくとも１個のセンサコンポーネント（３）に少なくとも１個の溝（１０）を設け、また少なくとも１個のセンサコンポーネント（２）に少なくとも１個のばね（１１）を設けたセンサ装置。
3. 請求項１又は２に記載のセンサ装置において、前記少なくとも１個のセンサコンポーネント（３）の前記ハウジング（５）は、互いに略直交する２つの基準面である第１基準面及び第２基準面を有し、
   前記第１基準面に、前記少なくとも１個の連結部（９）としての少なくとも１個の溝（１０）が設けられ、
   前記第２基準面の領域に、１個のセンサ素子（８）が設けられるセンサ装置。
4. 請求項２記載のセンサ装置において、前記溝−ばね差し込み構成を、蟻継ぎ状連結部、又はモミの木状連結部としたセンサ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載のセンサ装置において、それぞれの前記センサコンポーネント（２，３）が、前記センサ素子（６，７，８）に電気的に接続するための少なくとも２個の電気的接続部（１２，１３，１４）を有する構成としたセンサ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記センサ素子（６，７，８）の少なくとも１個を配線基板（１５）上に配置し、該配線基板（１５）は前記センサコンポーネント（２，３）の前記ハウジング（４，５）内に配置したセンサ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記センサコンポーネント（２，３）の前記ハウジング（４，５）は、合成樹脂を含有する構成としたセンサ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記センサ素子（６，７，８）のうち少なくとも２個を、温度センサ素子として構成したセンサ装置。
9. 請求項８記載のセンサ装置において、前記温度センサ素子をＮＴＣとして構成したセンサ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記センサコンポーネント（２）は、少なくとも前記１個のセンサ素子（６，７）を配置した領域に光学的透過性を持つキャップ（１８）を有する構成としたセンサ装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記センサコンポーネント（２）は、光学センサとして構成したセンサ素子（６）、及びＮＴＣとして構成した別のセンサ素子（７）を有する構成としたセンサ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記少なくとも２個のセンサコンポーネント（２，３）のうち１つのセンサコンポーネント（２）内の中空空間内に、少なくとも１個のセンサ素子（６，７）が配置されているセンサ装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項記載のセンサ装置において、前記少なくとも１個のセンサ素子（６，７，８）は、注型物質で被覆されているセンサ装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項記載のセンサ装置（１）を使用して少なくとも２つの温度領域を測定するための測定装置であって、
    第１センサコンポーネント（２）における少なくとも１個のセンサ素子（６）が第１温度領域の温度を、また第２センサコンポーネント（３）における少なくとも１個のセンサ素子（７）が第２温度領域の温度をそれぞれ測定する構成とした測定装置。

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