DE102006007221B3

DE102006007221B3 - Fühler und Temperaturmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102006007221B3
Application number: DE102006007221A
Authority: DE
Inventors: Oliver Bard; Wolfgang Grundmann
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: WO2007093162A1; JP2009526976A; US20080317092A1; JP5289062B2; US7798704B2; KR101477067B1; KR20080110746A

Abstract

Es wird ein Fühler mit einem zur Temperaturerfassung geeigneten Fühlelement (1) und an das Fühlelement angeschlossenen Anschlussleitungen (11) angegeben, die einem stärkeren zu überwachenden Luftstrom (4) ausgesetzt werden als das Fühlelement (1).

Description

Fühler und Temperaturmessvorrichtung

Vorrichtungen zur Durchführung von Temperaturmessungen sind aus den Druckschriften DE 29 38 086 B1 und DE 195 04 572 C2 bekannt.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Fühler anzugeben, der zur Messung der Temperatur eines zu überwachenden Luftstroms geeignet ist.

Es wird ein Fühler mit einem Fühlelement und an das Fühlelement angeschlossenen Anschlussleitungen angegeben, die einem stärkeren Luftstrom ausgesetzt werden als das Fühlelement. Das Fühlelement ist dem zu überwachenden Luftstrom vorzugsweise weitgehend entzogen.

Indem die zu messende Wärmemenge im Wesentlichen mittels der Anschlussleitungen dem Fühlelement zugeführt wird, entspricht das Messergebnis weniger der Temperatur am Ort des Messfühlers und dadurch weniger einem lokalen Messergebnis. Vielmehr wird ein Mittelwert der Temperatur gemessen, wobei sich die Mittelung über denjenigen vom Luftstrom durchströmten Bereich erstreckt, durch den die Anschlussleitungen laufen.

Das Fühlelement kann z. B. ein unverkapseltes oder verkapseltes NTC-Element (Heißleiter) sein. NTC steht für Negative Temperature Coefficient. Weitere Temperaturfühler kommen auch in Betracht.

Da das Fühlelement vorzugsweise ein Punktfühler ist, ist eine durch die dem Luftstrom ausgesetzten Anschlussleitungen mögliche Temperaturintegration für die Anwendungen wie Klimaanlagen, die Stromkomponenten mit verschiedenen Temperaturen erzeugen, besonders vorteilhaft.

Ferner werden bevorzugte Ausführungen beschrieben.

Bei der Temperaturmessung werden die Anschlussleitungen einem bezüglich der Flussdichte stärkeren zu überwachenden Luftstrom ausgesetzt werden als das Fühlelement.

Der Fühler umfasst in einer Variante einen Träger, der eine Führungsvorrichtung zur Führung von Anschlussleitungen aufweist.

Die Anschlussleitungen erstrecken sich vorzugsweise in die Längsrichtung des Trägers. Die Führungsvorrichtung ist in Stromrichtung für den Luftstrom vorzugsweise durchlässig, so dass ein Großteil des Luftstroms direkt an die Anschlussleitungen gelangen kann. Die Anschlussleitungen werden vorzugsweise im Wesentlichen allseitig, besonders bevorzugt sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite her umströmt.

Dafür sind drei oder mehr Führungsflächen geeignet, die parallel zur Längsachse des Fühlers ausgerichtet sind. Die Führungsflächen sind im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Fühlers vorzugsweise radial (sternförmig) ausgerichtet. Zur Stabilisierung der beschriebenen Flächenanordnung können Stabilisierungselemente vorgesehen sein, die senkrecht zu den Führungsflächen angeordnet und fest mit diesen verbunden sind.

Die Anschlussleitungen können auch in einem im Träger ausgebildeten Hohlraum angeordnet sein, der vorzugsweise für den zu überwachenden Luftstrom zumindest teilweise durchlässig ist.

Die Führungsvorrichtung wird gegenüber dem zu überwachenden Luftstrom vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Anschlussdrähte des Fühlelements durch den Stromfluss quer zur Längsrichtung umströmt werden.

Das Fühlelement ist in einer vorteilhaften Variante vom Luftstrom zumindest teilweise abgeschirmt. Das Fühlelement ist vorzugsweise in einer als Abschirmung vom Luftstrom geeigneten Kammer angeordnet, die von der Führungsvorrichtung isoliert, d. h. für den Luftstrom im Wesentlichen unzugänglich ist. Das Fühlelement ist durch die Abschirmung dem Stromfluss weitgehend entzogen.

Die Anschlussleitungen sind Sammelelemente zur Aufnahme der Wärme des Luftstroms. Die durch die Anschlussleitungen aufgenommene Wärme wird über die Leitungslänge integriert. Die Anschlussleitungen sorgen also für eine Mittelung des Wärmeflusses, der dem Fühlelement zugeführt wird. Die Länge der Führungsvorrichtung beträgt vorzugsweise zumindest das Fünffache der Länge der Kammer zur Aufnahme des Fühlelements.

Die Anschlussleitungen enthalten ein elektrisch leitfähiges, zur Wärmeleitung geeignetes Material wie z. B. Kupfer.

Der Fühler kann in einer Temperaturmessvorrichtung eingesetzt werden. Dabei ist er an einem Träger vorzugsweise derart befestigt, dass die Anschlussleitungen quer zur Hauptstromrichtung des zu überwachenden Luftstroms ausgerichtet sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen werden anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:
1 im Querschnitt einen Fühler mit einem Fühlelement und Anschlussleitungen, die zur Aufnahme der Wärme eines zu überwachenden Luftstroms und Zuführung dieser Wärme zum Fühlelement geeignet sind;
2 den Fühler gemäß der 1 in einer perspektivischen Ansicht.
1, 2 zeigen in verschiedenen Ansichten einen Fühler mit einem Fühlelement 1 und einem Träger 20. An das Fühlelement 1 sind zwei Anschlussleitungen 11 angeschlossen. Die Anschlussleitungen 11 können nackte Drähte sein. Die Anschlussleitungen 11 können auch elektrisch isolierte Drähte sein. Sie können beispielsweise jeweils durch eine dünne, elektrisch isolierende Lackschicht bedeckt sein.
Der Träger 20 weist eine Längsachse auf. Der Träger 20 umfasst eine Führungsvorrichtung 22, in der die Anschlussleitungen 11 geführt werden. Diese Führungsvorrichtung 22 erstreckt sich entlang der Längsachse des Trägers 20 und ist zumindest in Hauptstromrichtung (die in 1 von oben nach unten verläuft) für den Luftstrom vorzugsweise durchlässig.
Die Führungsvorrichtung 22 umfasst drei Führungsflächen 24, die parallel zur Längsachse des Fühlers ausgerichtet sind. Zwischen den zueinander gewandten Kanten der Führungsflächen 24 ist ein in radialer Richtung offener Führungskanal zur Führung von Anschlussleitungen gebildet, der sich entlang der Längsachse erstreckt. Die Führungsflächen 24 sind im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Fühlers radial ausgerichtet. Zur Stabilisierung der beschriebenen Flächenanordnung sind Stabilisierungselemente 23 vorgesehen, die senkrecht zu den Führungsflächen 24 angeordnet und fest mit diesen verbunden sind.
Die Führungsvorrichtung 22 ist vorzugsweise im Wesentlichen allseitig für den Luftstrom durchlässig bis auf die Bereiche, die durch die vorzugsweise relativ dünnwandige Führungsflächen 24 abgeschirmt sind. Die Längsachse des Trägers 20 ist vorzugsweise senkrecht zur Hauptrichtung des Luftstroms 4 ausgerichtet.
An einer Stirnseite des Trägers 30 ist eine Kammer 21 zur Aufnahme des Fühlelements 1 angeordnet, die vorzugsweise von der Führungsvorrichtung 22 isoliert ist.
Der Luftstrom 4 umströmt den Träger hauptsächlich im Bereich der Führungsvorrichtung 22. Die Kammer 21 ist dagegen dem Hauptstrombereich vorzugsweise entzogen. Selbst wenn die Kammer 21 dem Luftstrom ausgesetzt ist, ist das Fühlelement 1 von diesem durch die Wandung der Kammer isoliert.
Das Fühlelement kann auch durch eine Abschirmschicht bedeckt sein, die eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Grundmaterial der Anschlussleitungen 11. Das Verhältnis der Wärmeleitungen beträgt vorzugsweise mindestens Faktor zwei. Die Abschirmschicht oder die Kammer 21 dient vorzugsweise zur Verkapselung des Fühlelements 1 und gewährleisten einen Schutz gegenüber den schädlichen Umwelteinflüssen.
Der Träger 20 ist mit einem Halter 25 verbunden, der vorzugsweise eine Steckverbindung mit Kontaktelementen zur elektrischen Kontaktierung von Anschlussleitungen 11 umfasst. Das Grundmaterial dieser Kontaktelemente weist vorzugsweise eine geringere Wärmeleitzahl als die Anschlussleitungen 11 auf. Somit wird die Wärme an dem vom Fühlelement 1 abgewandten Ende der Anschlussleitungen 11 im Wesentlichen nicht entzogen.

1: Fühlelement
11: Anschlussleitungen
20: Träger
21: Kammer zur Aufnahme des Fühlelements 1
22: Kammer zur Aufnahme der Anschlussleitungen 11
23: Stabilisierungselemente
24: Führungsflächen
25: Stecker
4: Luftstrom

Claims

Fühler zur Messung der Temperatur eines zu überwachenden Luftstroms (4), – mit einem zur Temperaturerfassung geeigneten Fühlelement (1) und an das Fühlelement (1) angeschlossenen, durch den Luftstrom (4) zu umströmenden Anschlussleitungen (11), die zur Aufnahme der Wärme des zu überwachenden Luftstroms (4) und Zuführung dieser Wärme zum Fühlelement (1) vorgesehen sind.
Fühler nach Anspruch 1, – wobei bei der Temperaturmessung die Anschlussleitungen (11) einem bezüglich der Flussdichte stärkeren Luftstrom (4) ausgesetzt werden als das Fühlelement (1).
Fühler nach Anspruch 1 oder 2, – mit einem Träger (20), der eine durch den Luftstrom (4) zu umströmende Führungsvorrichtung (22) zur Führung von Anschlussleitungen (11) umfasst, die für den zu überwachenden Luftstrom (4) in Stromrichtung zumindest teilweise durchlässig ist.
Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3 – wobei das Fühlelement (1) vom Luftstrom zumindest teilweise abgeschirmt ist.
Fühler nach Anspruch 4, – wobei das Fühlelement (1) in einer von der Führungsvorrichtung (22) isolierten Kammer (1) angeordnet ist, deren Länge maximal ein Viertel der Länge der Führungsvorrichtung (22) beträgt.
Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anschlussleitungen (11) ein zur Wärmeleitung geeignetes Material enthalten.
Fühler nach Anspruch 6, wobei die Anschlussleitungen (11) Cu enthalten.
Temperaturmessvorrichtung – mit dem Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei die Anschlussleitungen (11) quer zur Hauptstromrichtung des Luftstroms (4) ausgerichtet sind.