CN111684247B - 温度传感器 - Google Patents

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Abstract

温度传感器(1)具备一对热电偶丝(2)、一对热电偶丝(2)的前端彼此接合而成的测温触点(3)、在设于前端部(401)的前端罩(42)内收容测温触点(3)的外管(4)、将一对热电偶丝(2)与外管(4)绝缘的绝缘部件(5)以及填充于外管(4)的基端部(402)内并将外管(4)内密封的玻璃密封部件(6)。在玻璃密封部件(6)的内部含有多个独立的气泡(61)。

Description

温度传感器
关联申请的相互参照
本申请基于2018年1月31日申请的日本专利申请2018－015626号，在此引用其记载内容。
技术领域
本申请涉及对测定环境下的测定对象气体的温度进行测定的温度传感器。
背景技术
具有一对热电偶丝的温度传感器例如用于测定在车辆的排气管内流动的废气的温度。一对热电偶丝利用氧化镁、氧化铝等绝缘材料，并在绝缘的状态下固定于外管内。此外，外管的前端部由金属材料封堵，外管的基端部由玻璃、树脂等密封材料封堵。而且，通过将外管内与外部切断，从而抑制一对热电偶丝的氧化，并且抑制绝缘材料的吸湿。
例如，在专利文献1的温度传感器中，替代玻璃密封材料，使用向作为绝缘材料的绝缘粉末的空隙中浸渍树脂粘合剂而成的封孔密封浸渍层，来对外管(金属护套)内进行密封。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－159542号公报
发明内容
在使用玻璃密封部件将外管内密封的情况下，外管内与一对热电偶丝的间隙整体由玻璃密封部件填埋。此时，玻璃密封部件被加热而熔融之后，冷却而固化。此外，在温度传感器的使用时，温度传感器的测温前端部被测定对象气体加热之后冷却，并反复温度传感器的测温前端部的加热以及冷却。
在温度传感器的测温前端部被加热或者冷却时，由金属材料构成的外管以及一对热电偶丝、与由玻璃材料构成的玻璃密封部件的线膨胀系数不同，因此在玻璃密封部件产生热应力。具体而言，在温度传感器的测温前端部被加热时，外管以及一对热电偶丝与玻璃密封部件相比更大地膨胀。另一方面，在温度传感器的测温前端部被冷却时，外管以及一对热电偶丝与玻璃密封部件相比更大地收缩。
由此，特别是，存在由于从热电偶丝作用于玻璃密封部件的热应力，而在玻璃密封部件产生细微的裂纹(龟裂)的隐患。此外，在温度传感器的制造时，在玻璃密封后的工序中，也存在由于加工热电偶丝的基端部时的应力，而在玻璃密封部件产生裂纹的隐患。这些裂纹停留在细微的状态时不会产生特别的问题。但是，若细微的裂纹以贯通玻璃密封部件的方式地伸展，则可能玻璃密封部件无法再维持外管内的密封状态。
在专利文献1的温度传感器中，由于外管以及一对热电偶丝、与封孔密封浸渍层的线膨胀系数不同，因此存在在封孔密封浸渍层产生裂纹的隐患。因此，在封孔密封浸渍层产生的裂纹以贯通封孔密封浸渍层的方式伸展时，可能无法通过封孔密封浸渍层维持外管内的密封状态。
本申请为了提供能够抑制由玻璃密封部件密封的外管内的密封状态被裂纹妨碍的温度传感器而做出。
本申请的一方式为一种温度传感器，具备：
一对热电偶丝，由相互不同的金属材料构成；
测温触点，由一对所述热电偶丝的前端彼此结合而成；
外管，由金属材料构成，将所述测温触点收容于该外管的前端部内或者收容于安装在所述前端部的前端罩内，并且一对所述热电偶丝从该外管的基端部突出；
绝缘部件，由绝缘材料构成，配置于所述外管内，并且将一对所述热电偶丝与所述外管绝缘，且将一对所述热电偶丝固定于所述外管；以及
玻璃密封部件，由玻璃材料构成，填充于所述外管的所述基端部内以及在所述外管的所述基端部上所安装的保持件内的至少一方，并且将所述外管内密封，
在所述玻璃密封部件的内部含有多个独立的气泡。
在所述一方式的温度传感器的玻璃密封部件的内部含有多个独立的气泡。通过该多个独立的气泡，能够从裂纹中保护玻璃密封部件。更具体而言，温度传感器在使用时被加热或者冷却之际，即使由于热应力而在玻璃密封部件产生裂纹时，也能够抑制该裂纹以贯通玻璃密封部件的方式伸展。
即，在玻璃密封部件产生裂纹，该裂纹试图在玻璃密封部件中伸展的情况下，该裂纹会到达多个气泡中的某一个。此时，由于多个气泡在玻璃密封部件中独立地存在，因此裂纹的伸展被气泡阻碍。由此，即使在玻璃密封部件产生裂纹，也能够抑制该裂纹伸展至贯通玻璃密封部件。
故此，根据所述一方式的温度传感器，能够抑制由玻璃密封部件密封的外管内的密封状态被裂纹妨碍。
另外，在本申请的一方式中示出的各构成要素的括号内的附图标记虽然表示与实施方式中的图中的附图标记的对应关系，但并非将各构成要素仅限定于实施方式的内容。
附图说明
关于本申请的目的、特征、优点等通过参照附图的下述的详细记叙而更加明确。本申请的附图如以下所示。
图1是表示实施方式的温度传感器的主要部分的剖面图。
图2是表示实施方式的温度传感器的剖面图。
图3是表示实施方式的外管的基端部的周边的剖面图。
图4是表示实施方式的图3的IV-IV剖面图。
图5是表示实施方式的其他温度传感器的主要部分的剖面图。
图6是表示实施方式的其他外管的基端部的周边的剖面图。
图7是表示实施方式的其他外管的基端部的周边的剖面图。
图8是表示实施方式的其他温度传感器的主要部分的剖面图。
图9是表示实施方式的玻璃密封部件用的平板中的Bi2O3或者PbO的含有比率(质量％)、与构成平板的玻璃材料的软化点(℃)的关系的图表。
图10是表示实施方式的玻璃密封部件用的平板的立体图。
图11是表示实施方式的平板的气孔率、与玻璃密封部件中的最大气泡的大小的关系的图表。
图12是表示实施方式的构成温度传感器的护套热电偶的制造方法的流程图。
图13是表示实施方式的护套热电偶的制造过程、且表示已准备的护套销的说明图。
图14是表示实施方式的护套热电偶的制造过程、且表示刮除了护套销的基端部中的绝缘部件后的状态的说明图。
图15是表示实施方式的护套热电偶的制造过程、且表示在一对热电偶丝的前端部形成了测温触点的状态的说明图。
图16是表示实施方式的护套热电偶的制造过程、且表示在外管的前端部安装了前端罩、在外管的基端部配置了平板的状态的说明图。
图17是表示实施方式的其他热电偶的制造过程、且表示向外管内插通了一对热电偶丝的状态的说明图。
图18是表示实施方式的其他热电偶的制造过程、且表示在外管的基端部内填充了玻璃密封部件的状态的说明图。
图19是表示实施方式的其他热电偶的制造过程、且表示向外管内填充了绝缘部件的状态的说明图。
图20是表示实施方式的其他热电偶的制造过程、且表示在一对热电偶丝的前端部形成了测温触点的状态的说明图。
图21是表示在实施方式的玻璃密封部件产生了裂纹的状态的说明图。
具体实施方式
关于上述的温度传感器的优选的实施方式，参照附图进行说明。
＜实施方式＞
如图1以及图2所示，本方式的温度传感器1具备一对热电偶丝2、测温触点3、外管4、前端罩42、绝缘部件5以及玻璃密封部件6。一对热电偶丝2分别由相互不同的金属材料构成。测温触点3是一对热电偶丝2的前端彼此接合而成的。外管4由金属材料构成，将测温触点3收容于安装在前端部401的前端罩42内，并且使一对热电偶丝2从基端部402突出。前端罩42安装于外管4的前端外周部，并将外管4的前端侧X1封堵。
绝缘部件5由绝缘材料构成，配置于外管4内，并且将一对热电偶丝2与外管4绝缘，并将一对热电偶丝2固定于外管4。玻璃密封部件6由玻璃材料构成，填充于外管4的基端部402内，并且将外管4内密封。如图3所示，在玻璃密封部件6的内部含有多个独立的气泡61。另外，图3中的气泡61为了便于理解而示意地示出，并不表示实际的气泡61的大小。
如图1以及图2所示，在本方式的温度传感器1中，前端侧X1是指在沿着外管4的中心轴线的轴向X上，相对于外管4设有测温触点3的一侧。基端侧X2是指在轴向X上与前端侧X1相反的一侧。
以下，详细说明本方式的温度传感器1。
(温度传感器1)
如图2所示，温度传感器1为车载用温度传感器，用于测定在汽车中的内燃机(发动机)的进气管内或者排气管内流动的流体的温度。本方式的温度传感器1配置于排气管15，用于测定在排气管15内流动的作为测定环境下的测定对象气体G的废气的温度。在通过控制装置(电子控制单元)8进行内燃机的燃烧控制时利用废气的温度。此外，废气的温度例如能够用于检测配置于排气管的排气净化催化剂的温度。此外，温度传感器1例如也能够配置于使排气管内的废气向进气管再循环的排气再循环路径的进气管。
如图13所示，本方式的一对热电偶丝2、外管4以及绝缘部件5利用作为护套销12而一体成形的部件。如图1所示，关于温度传感器1的主要部分，由一对热电偶丝2、测温触点3、外管4、绝缘部件5以及玻璃密封部件6形成为护套热电偶11。
如图2所示，温度传感器1还具备将护套热电偶11保持于内周侧的第一壳体71以及第二壳体72、安装于第二壳体72的基端侧罩73、以及保持于基端侧罩73内的衬套74。第一壳体71安装于外管4的外周，第二壳体72安装于第一壳体71的外周。第二壳体72安装于在排气管15设置的安装孔。此外，衬套74保持与一对热电偶丝2连接的端子件75。
(外管4)
外管4也被称作护套管或者金属护套，由不锈钢(SUS、NCA)、超耐热合金(NCF)等金属材料构成。如图12所示，外管4利用了具有圆筒形状的护套销12的外管。外管4的前端部401由金属材料封堵。如图1所示，本方式的外管4的前端部401由安装于圆筒部41的前端部401的外周的前端罩42封堵。如图5所示，外管4的前端部401也可以由从圆筒部41的前端部401连续地设置的盖部42A封堵。盖部42A能够由焊接于外管4的圆筒部41的前端的金属片构成。
本方式的外管4的内径为φ1.0～10.0mm的范围内。在这种情况下，外管4的内径适当，在玻璃密封部件6的内部，容易形成多个独立的气泡61。若外管4的内径小于φ1.0mm，则可能难以获得从外管4的基端部402向玻璃密封部件6压缩的压缩效果。压缩效果是指加热后的外管4以及玻璃密封部件6被冷却时，将玻璃化转变温度设为应力为零的点，由于外管4的线膨胀系数比玻璃密封部件6的线膨胀系数大，从而在玻璃化转变温度以下的温度环境中从外管4向玻璃密封部件6作用压缩应力，来提高玻璃密封部件6的密封性能(密封性能)的效果。在外管4的内径大于φ10.0mm的情况下，护套热电偶11大型化，可能对温度传感器1的响应性、搭载性等产生不利影响。
此外，若外管4的内径小于φ1.0mm，则外管4的强度降低，例如存在搭载有温度传感器1的车辆振动而在温度传感器1产生变形，或热电偶丝2之间的绝缘距离变小而绝缘性降低的隐患。但是，若能够改善这些问题，则认为也能够将外管4的内径缩减到φ0.8mm左右。
如图6所示，在外管4的基端部402能够安装用于配置玻璃密封部件6用的平板60的保持件43。保持件43具有漏斗形状，并具有比外管4的外径大的内径的上方开口部431。保持件43用于将平板60熔融后的玻璃材料向外管4的基端部402内填充。保持件43能够被压入外管4的基端部402的外周，并能够铆接固定或者焊接于外管4的基端部402的外周。
在保持件43内配置的平板60的尺寸能够比在外管4的基端部402内配置的情况下大。而且，配置于保持件43内的平板60作为玻璃材料熔融时，该玻璃材料能够从保持件43内流入外管4的基端部402内。由此，能够使大量的玻璃材料熔融，能够向外管4的基端部402内供给足够的玻璃材料。因此，能够通过玻璃密封部件6更有效地密封外管4内。
此外，如图7所示，在使用保持件43的情况下，玻璃密封部件6能够向保持件43内填充，并能够密封外管4的基端部402。在该情况下，保持件43的内径能够设定地比外管4的内径大。而且，通过向保持件43内填充玻璃密封部件6，能够获得更好的压缩效果，能够确保外管4内的高气密性。此外，在该情况下，也能够省去从护套销12的基端部(护套管4的基端部402)刮除绝缘部件5的麻烦。玻璃密封部件6更优选的是填充至保持件43的最大径部。在该情况下，能够获得更好的压缩效果，能够更有效地确保外管4的高气密性。
(一对热电偶丝2)
一对热电偶丝2为了产生所谓的塞贝克效应而由相互不同的金属材料构成。本方式的一对热电偶丝2构成N型的热电偶(护套热电偶11)。本方式的温度传感器1能够测定1000℃以上的高温的测定对象气体G的温度。热电偶丝2的正极由将Ni(镍)、Cr(铬)、Si(硅)作为主要成分的合金即镍铬硅合金构成。热电偶丝2的负极由将Ni(镍)、Si(硅)作为主要成分的合金即镍硅合金构成。
另外，一对热电偶丝2除了N型以外，也可以构成各种类型的热电偶。例如一对热电偶丝2也可以设为构成K型的热电偶，该K型的热电偶的正极由将Ni以及Cr作为主要成分的镍铬合金构成，负极由将Ni、Al、Si作为主要成分的镍铝合金构成。
如图2所示，一对热电偶丝2在外管4内以相互平行的状态插通。一对热电偶丝2被从外管4向基端侧X2引出，并经由设于温度传感器1的端子件75以及引线76，连接于外部的控制装置8。控制装置8能够设为与发动机控制单元(ECU)连接的传感器控制单元(SCU)。此外，控制装置8也能够构建为发动机控制单元。
(测温触点3)
如图2所示，测温触点3也被称作热触点，构成一对热电偶丝2的正极的金属材料、与构成负极的金属材料融合而形成为球状。由测温触点3以及位于测温触点3的周边的前端罩42等，形成温度传感器1的测温前端部10。温度传感器1的一对热电偶丝2经由端子件75、引线76等连接于控制装置8内的放大器，由此形成用于测定温度的电路。一对热电偶丝2中的、位于与测温触点3相反一侧的基准触点形成于控制装置8内。测温触点3与基准触点的温度差使一对热电偶丝2产生电动势。
如图1所示，本方式的测温触点3配置于在外管4的前端部401安装的前端罩42内的气相K中。如图8所示，测温触点3也可以通过配置于前端罩42内的填料51而固定于前端罩42。填料51由绝缘性的金属氧化物构成。一对热电偶丝2的前端部201以及测温触点3配置于从外管4的圆筒部41的前端开口部411向前端侧X1突出的位置。
(绝缘部件5)
如图1所示，绝缘部件5由氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)等金属氧化物的粉末构成。在外管4的内周与一对热电偶丝2的外周的间隙填充有绝缘部件5的粉末。在绝缘部件5的粉末彼此之间形成有空隙。绝缘部件5的粉末在进行减小护套销12的直径的成形时被压缩。而且，通过绝缘部件5的粉末使一对热电偶丝2保持于外管4内。
外管4内的绝缘部件5的填充率为60体积％以上。绝缘部件5的填充率是指，在外管4内填充绝缘部件5的区域整体中，将除去一对热电偶丝2的外管4内的间隙设为100体积％时，在该间隙中绝缘部件5的粉末所占的体积的比例。
在绝缘部件5的填充率小于60体积％的情况下，在温度传感器1的制造时，存在熔融后的玻璃密封部件6浸透进绝缘部件5的粉末彼此的空隙的隐患。在该情况下，玻璃密封部件6的密封性能可能恶化。此外，在该情况下，如后述那样，需要变更温度传感器1的制造工序，在向外管4填充玻璃密封部件6之后，向外管4内填充绝缘部件5等的工时。另一方面，绝缘部件5的填充率越高，则越能够提高一对热电偶丝2与外管4的绝缘性能以及一对热电偶丝2向外管4的保持性能。但是，绝缘部件5的填充率受制造上的限制，难以高至规定值以上。绝缘部件5的填充率能够设为90体积％以下。
(玻璃密封部件6)
玻璃密封部件6由含有Bi(铋)的Bi系玻璃、或者含有Pb(铅)的Pb系玻璃构成。Bi系玻璃将Bi2O3(氧化铋)作为主要成分，并含有其他氧化物等。其他氧化物有B2O3、SrO、ZnO、BaO等。Pb系玻璃将PbO(氧化铅)作为主要成分，并含有其他氧化物等。其他氧化物有B2O3、SrO、ZnO、SiO2等。
Bi系玻璃中的Bi的含量能够设为40～80质量％。若Bi的含量小于40质量％，则使后述的平板60等玻璃材料熔融时的熔融温度升高，有可能使热电偶丝2氧化恶化。另一方面，若Bi的含量超过80质量％，则玻璃材料的熔融温度降低，在温度传感器1的使用温度下，玻璃密封部件6有可能熔融。
Pb系玻璃中的Pb的含量能够设为50～80质量％。若Pb的含量小于50质量％，则后述的使平板60等玻璃材料熔融时的熔融温度升高，有可能使热电偶丝2氧化恶化。另一方面，若Pb的含量超过80质量％，则玻璃材料的熔融温度降低，在温度传感器1的使用温度下，玻璃密封部件6有可能熔融。
图9示出玻璃密封部件6用的平板60中的Bi2O3或者PbO的含有比率(质量％)、与构成平板60的玻璃材料的软化点(℃)的关系。可知Bi2O3或者PbO的含有比率越增高，则玻璃材料的软化点越降低。此外，在使用Bi系玻璃或者Pb系玻璃时，例如通过将平板60加热到400～700℃，能够使该平板60熔融。
玻璃密封部件6使用形成为固体状的玻璃的平板60，在使该平板60熔融之后固化而形成。如图10所示，平板60具有能够插入外管4的基端部402的内周或者保持件43的内周的大小。此外，平板60具有能够使一对热电偶丝2插通的两个插通孔601。
平板60使用具有多个(大量)气孔62的材料。本方式的平板60由多个(大量)玻璃颗粒被压缩(冲压)成形而成。在多个玻璃颗粒被压缩成形时，由于玻璃颗粒彼此之间存在空隙，在玻璃颗粒被压缩成形后的平板60中形成多个气孔62。该气孔62具有各种形状，大小不一。图16示意地示出在平板60中形成的气孔62。
如图3所示，玻璃密封部件6在使具有多个气孔62的平板60熔融之后，在熔融后的平板60中有意残留多个(大量)气泡61而形成。此外，在图4中，以与轴向X正交的剖面示出护套热电偶11中的玻璃密封部件6的周边。玻璃密封部件6中的多个独立的气泡61也可以具有大致球形状、扁平的球形状、压扁的球形状、长椭球体形状、椭圆体等各种形状。但是，由于表面张力，气泡61的绝大多数为球形状。独立的气泡61是指在玻璃密封部件6的内部，单独存在的气泡61。该气泡61也被称作闭气孔。
在玻璃密封部件6的端部也可以形成有由气泡61的一部分形成的凹陷。此外，玻璃密封部件6中的多个独立的气泡61的一部分也可以是多个气泡61相连而形成的气泡。但是，玻璃密封部件6中的气泡61未从玻璃密封部件6的端部向端部贯通。
玻璃密封部件6中的多个气泡61的至少一部分具有1～100μm的大小。玻璃密封部件6中的多个气泡61具有多种多样的大小、形状等。“气泡61的大小”能够设为气泡61的最大径。气泡61的最大径能够设为贯穿气泡61内的最长的直线的长度。本方式的多个气泡61的绝大多数为1～100μm的大小的范围内。在玻璃密封部件6所含的气泡61的整体的数量中，优选的是具有1～100μm的大小的气泡61的数量最多。
在玻璃密封部件6所含的气泡61之中，也可以含有比1μm小的气泡61、以及比100μm大的气泡61。但是，比1μm小的气泡61难以阻碍在玻璃密封部件6产生的裂纹的伸展。比100μm大的气泡61可能降低玻璃密封部件6的强度，此外，有可能使玻璃密封部件6的密封性能恶化。从该密封性能的观点出发，气泡61的大小的上限更优选的是50μm以下。
多个气泡61分散在玻璃密封部件6的整体中。多个气泡61的分散状态只要是气泡61在玻璃密封部件6的大致整体中存在即可，并不一定必须均匀地分散在玻璃密封部件6的整体中。多个气泡61在玻璃密封部件6用的平板60被熔融时，不向被熔融的平板60的上方消泡(脱气)，而是由在熔融了的平板60中残留的气泡61形成。多个气泡61是平板60中所含的气孔62、或者绝缘部件5的粉末之间所含的空隙残留在玻璃密封部件6中的气泡。
玻璃密封部件6中的多个气泡61所占的比例即气泡率为5～30体积％。“气泡率”是指玻璃密封部件6的外形整体的体积中的、多个气泡61的合计体积所占的比例。在气泡率小于5体积％的情况下，玻璃密封部件6中的气泡61的数量较少，通过多个气泡61阻碍在玻璃密封部件6产生的裂纹伸展的效果可能减弱。在气泡率超过30体积％的情况下，玻璃密封部件6中的气泡61的数量较多，有可能使玻璃密封部件6的强度降低，此外，有可能使玻璃密封部件6的密封性能恶化。
玻璃密封部件6中的气泡61的大小以及气泡率能够通过在玻璃密封部件6的适当位置切断，并利用SEM(扫描电子显微镜)观察该切断面来获知。关于气泡61的大小，为了容易确定，也能够通过在玻璃密封部件6的切断面中出现的气泡61的剖面中的最大径(贯穿气泡61的剖面的最长的直线的长度)来近似。利用SEM对多个切断面进行玻璃密封部件6的切断面的观察，气泡61的大小能够基于在多个切断面中观察到的气泡61的大小来判断。
气泡率能够作为多个气泡61的合计面积在玻璃密封部件6的切断面的整个面积中所占的比例来求出。此外，该面积的比例能够设为对多个切断面求出的值的平均。
玻璃密封部件6所含的气泡61的大小能够通过调整玻璃密封部件6用的平板60的气孔率来调整。平板60的气孔率能够表示为平板60的整个体积中的多个气孔62的合计体积的比例。越增大平板60的气孔率，越能够增大在玻璃密封部件6中形成的多个气泡61中的最大气泡的大小。
图11示出平板60的气孔率(体积％)与玻璃密封部件6中的最大气泡的大小(μm)的关系。若降低平板60的气孔率，则能够减小在玻璃密封部件6中形成的多个气泡61的尺寸。但是，若使平板60的气孔率小于10体积％，则难以获得作为的目标的1～100μm的大小的气泡61。另一方面，若使平板60的气孔率超过50体积％，则容易在玻璃密封部件6中形成超过100μm的大小的气泡61。因而，平板60的气孔率能够设定为10～50体积％的范围内。
(线膨胀系数)
构成外管4的金属材料的线膨胀系数以及构成一对热电偶丝2的金属材料的线膨胀系数在常温(25℃)至300℃左右下为10～15×10-6(1/K)左右。构成玻璃密封部件6的玻璃材料的线膨胀系数在常温(25℃)至300℃左右下为6～9×10-6(1/K)左右。而且，在温度传感器1被加热以及冷却时，外管4以及一对热电偶丝2与玻璃密封部件6相比更大地膨胀以及收缩。
(制造方法)
接下来，参照图12的流程图对制造作为本方式的温度传感器1的主要部分的护套热电偶11的方法进行说明。
首先，准备在外管4内由绝缘部件5保持一对热电偶丝2的护套销12(图12的步骤S1)。如图13所示，在护套销12中，一对热电偶丝2从前端侧X1以及基端侧X2的两端突出。接着，如图14所示，在维持一对热电偶丝2以及外管4的状态下，刮除护套销12的基端部中的绝缘部件5(步骤S2)。此时，绝缘部件5能够通过进行喷丸加工等来刮除。此外，在外管4的基端部402形成刮除绝缘部件5之后的空间403。
接着，如图15所示，使从护套销12的前端部突出的一对热电偶丝2的前端部201彼此相对，并且使用激光等使其熔融，将前端部201彼此接合来形成测温触点3(步骤S3)。接着，如图16所示，在护套销12的外管4的前端部401安装前端罩42，并进行铆接、焊接等将前端罩42固定于外管4的前端部401(步骤S4)。此时，能够在前端罩42内配置用于将测温触点3固定于前端罩42的、由金属氧化物的粉末构成的填料51(参照图8)。另外，也可以在进行步骤S2之前，进行步骤S3以及S4。
接着，如图16所示，在外管4的基端部402的空间403内，配置用于形成玻璃密封部件6的平板60(步骤S5)。此时，使从外管4的基端部402突出的一对热电偶丝2的基端部202，插通于平板60的插通孔601。接着，将外管4的基端部402以及平板60加热至平板60熔融的温度(步骤S6)。
在平板60熔融时，平板60所含的气孔62成为气泡61，并向平板60的上方消泡。此外，绝缘部件5所含的空隙也成为气泡61并向平板60的上方消泡。在玻璃密封部件6中能够通过抑制消泡的进行来使气泡61残留。
消泡的抑制例如能够通过对加热熔融后的平板60的温度进行调整来进行。平板60的加热温度越升高，则熔融后的平板60的玻璃材料的粘度越降低，气泡61越容易向上方消泡。另一方面，平板60的加热温度越降低，则熔融后的平板60的玻璃材料的粘度越变高，气泡61越难以向上方消泡。气泡61是残留于熔融后的玻璃材料中，还是向玻璃材料的外部消泡，由玻璃材料的粘度与在气泡61产生的浮力的关系来决定。此外，平板60的气孔率越高，则气泡61越容易残留在熔融后的平板60中。
此外，认为消泡的抑制也能够通过对加热平板60的环境下的压力进行调整来进行。即，认为提高加热环境下的压力则难以消泡，将加热环境下的压力例如降低至真空状态等则容易消泡。
而且，在结束外管4的基端部402的加热，熔融后的平板60被冷却而固化时，成为含有多个气泡61的玻璃密封部件6。而且，外管4的基端部402由玻璃密封部件6密封，外管4内通过玻璃密封部件6与外部切断。这样，来制造作为温度传感器1的主要部分的护套热电偶11。
(其他制造方法)
此外，热电偶11也能够如以下那样不使用护套销12地制造。首先，如图17所示，向外管4的内周插通一对热电偶丝2。接着，如图18所示，使用平板60向外管4的基端部402内填充玻璃密封部件6。此时，在玻璃密封部件6中，由平板60所含的多个气孔62形成多个气泡61。接着，如图19所示，以玻璃密封部件6位于下侧的方式改变外管4的朝向，向外管4内的玻璃密封部件6的上方填充绝缘部件5。在该情况下，绝缘部件5的填充率为20体积％左右。接着，如图20所示，使一对热电偶丝2的前端部201彼此融合，形成测温触点3。之后，在外管4的前端部401安装前端罩42，从而能够制造热电偶11。
(作用效果)
在本方式的温度传感器1的玻璃密封部件6的内部含有多个独立的气泡61。通过该多个独立的气泡61，能够从裂纹中保护玻璃密封部件6。
具体而言，在测定环境下的测定对象气体G的温度比温度传感器1的测温前端部10、外管4等的温度高的情况下，测温前端部10、外管4等被测定对象气体G加热。此时，一对热电偶丝2比玻璃密封部件6更大地膨胀。因此，一对热电偶丝2试图将玻璃密封部件6撑大。由此，在玻璃密封部件6产生热应力(拉伸应力)，有时在热电偶丝2的周边的玻璃密封部件6产生细微的裂纹。
此外，在测定对象气体G的温度比测温前端部10、外管4等温度低的情况下，测温前端部10、外管4等被测定对象气体G冷却。此时，外管4以及一对热电偶丝2比玻璃密封部件6更大地收缩。因此，一对热电偶丝2试图从玻璃密封部件6分离。由此，也在玻璃密封部件6产生热应力，有时在热电偶丝2的周边的玻璃密封部件6产生细微的裂纹。
如图21所示，细微的裂纹C较多从玻璃密封部件6的基端侧X2的表面中的、位于一对热电偶丝2的周边的部位产生。该裂纹C在未设计使玻璃密封部件6存在气泡61的情况下，可能从玻璃密封部件6的基端侧X2的表面向前端侧X1伸展，并在玻璃密封部件6的轴向X的全长上伸展。
另外，细微的裂纹C在护套热电偶11的制造时，也有时在熔融后的平板60的玻璃材料固化之际产生。此外，细微的裂纹C在护套热电偶11的制造时的玻璃密封后的工序中，也有时由于加工热电偶丝2的基端部202时的应力而产生。
在本方式的温度传感器1中，由于在玻璃密封部件6中含有多个气泡61，即使在玻璃密封部件6产生裂纹C时，也能够抑制该裂纹C以沿玻璃密封部件6的轴向X贯通的方式伸展。即，在玻璃密封部件6产生裂纹C，该裂纹C试图在玻璃密封部件6中伸展的情况下，该裂纹C会到达多个气泡61中的某一个。此时，由于多个气泡61在玻璃密封部件6中独立地存在，裂纹C的伸展被气泡61阻碍。由此，即使在玻璃密封部件6中产生裂纹C，也能够抑制该裂纹C伸展至贯通玻璃密封部件6。
故此，根据本方式的温度传感器1，能够抑制玻璃密封部件6对外管4内的密封状态被裂纹C妨碍。
(实施例1)
在本例中，示出了实施方式所示的温度传感器1的护套热电偶11的一个例子，并进行了确认该护套热电偶11的气密性的试验。
本例的一对热电偶丝2由N型的护套热电偶11构成。本例的外管4由内径：φ1.8mm、厚度：0.3mm、材质：NCF601(超级不锈钢)构成。本例的绝缘部件5由MgO的粉末构成。本例的玻璃密封部件6由外径：φ1.5mm、长度：1.5mm、气孔率：20体积％、材质：Pb系玻璃(PbO的含有比率：70质量％)构成。
此外，在制造本例的护套热电偶11时，对护套销12的基端部进行喷丸加工，从外管4的基端去除约5mm深度的范围内存在的绝缘部件5。接着，在外管4的基端部402中的、去除了绝缘部件5后的空间403，配置玻璃密封部件6用的平板60。接着，加热外管4的基端部402以及平板60并使平板60熔融，形成在内部含有多个气泡61的玻璃密封部件6，并使该玻璃密封部件6密封固定于外管4的基端部402。
此时，平板60在最高温度达到630℃的状态下，持续加热30分钟并熔融。之后，结束加热将平板60冷却，平板60固化并形成含有多个气泡61的玻璃密封部件6。另外，加热平板60时的升温速度以及冷却平板60时的降温速度推荐设为20℃/min。这样，在玻璃密封部件6形成1～20μm大小的多个气泡61。于是，制造出温度传感器1中的具有一对热电偶丝2、外管4以及绝缘部件5的护套热电偶11。对所制造的护套热电偶11的玻璃密封部件6进行确认，确认到在制造时产生的微小的裂纹C的存在。
接着，进行确认护套热电偶11的气密性的试验。在该试验中，确认了制造初期的气密性、将护套热电偶11以400℃的温度持续加热之后的气密性、反复护套热电偶11的加热以及冷却之后的气密性。此外，为了容易确认气密性，将外管4内的气体置换为氦(He)。
对气密性进行确认的结果，确认到由玻璃密封部件6确保了外管4内的气密性。该气密性得以确保的原因认为是在玻璃密封部件6中含有多个气泡61，从而裂纹C的伸长得以抑制。
在本例中，与实施方式示出的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素，与实施方式1的构成要素相同。
(实施例2)
在本例中，也示出实施方式所示的温度传感器1的护套热电偶11的一个例子，并进行了确认该护套热电偶11的气密性的试验。
在本例的护套热电偶11中，在外管4的基端部402的外周安装有保持件43。本例的一对热电偶丝2由N型的护套热电偶11构成。本例的外管4由内径：φ1.8mm、厚度：0.3mm、材质：NCF601(Ni基耐热合金)构成。本例的绝缘部件5由MgO的粉末构成。本例的保持件43的开口部的内径形成为φ4.0mm。本例的玻璃密封部件6由外径：φ3.8mm、长度：1.5mm、气孔率：20体积％、材质：Pb系玻璃(PbO的含有比率：70质量％)构成。
在制造本例的护套热电偶11时，通过焊接将保持件43接合于外管4的基端部402的外周。接着，在保持件43内配置玻璃密封部件6用的平板60，加热保持件43、外管4的基端部402以及平板60并使平板60熔融。此时，在保持件43内熔融的平板60的玻璃材料流入外管4的基端部402并且在保持件43内扩大，在保持件43内，形成在内部含有多个气泡61的玻璃密封部件6。
此外，平板60在最高温度达到630℃的状态下，持续加热30分钟使其熔融。之后，结束加热并将平板60冷却，平板60固化而形成含有多个气泡61的玻璃密封部件6。这样，在玻璃密封部件6形成1～20μm大小的多个气泡61，制造出护套热电偶11。
在本例中，也与实施例1相同，确认到在玻璃密封部件6中存在微小的裂纹C。此外，对本例的护套热电偶11也与实施例1同样地进行了确认气密性的试验。而且，与实施例1相同，确认到通过玻璃密封部件6确保了外管4内的气密性。在本例中，其他也与实施例1相同。此外，与实施方式示出的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素，与实施方式1的构成要素相同。
(确认试验)
在本确认试验中，适当变更平板60的气孔率，准备了多个具有不同气泡61的大小范围的4种玻璃密封部件6的护套热电偶11(样本No.1～4)。而且，对样本No.1～4的护套热电偶11进行了确认气密性的试验。气密性的确认与实施例1同样进行。
对气密性进行确认的结果在表1中示出。
表1(表1)
Figure BDA0002611290060000161
如该表所示，样本No.1表示在玻璃密封部件6中未形成气泡61的情况，或者只形成大小1μm以下的气泡的情况。样本No.2表示在玻璃密封部件6中形成有1～10μm的多个气泡61的情况。样本No.3表示在玻璃密封部件6中形成有1～100μm的多个气泡61的情况。样本No.4表示在玻璃密封部件6中形成有1～1000μm的多个气泡61的情况。
对于样本No.1～3，确认到能够充分地确保外管4内的气密性。另一方面，对于样本No.4，确认到难以可靠地确保外管4内的气密性。对于样本No.4，认为气泡61的大小较大，不能充分地确保玻璃密封部件6的强度，未能确保气密性。
本申请不仅限于实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进一步构成不同的实施方式。此外，本申请包含各种变形例、等同范围内的变形例等。

Claims (8)

1.一种温度传感器，其特征在于，具备：
一对热电偶丝，由相互不同的金属材料构成；
测温触点，由一对所述热电偶丝的前端彼此结合而成；
外管，由金属材料构成，将所述测温触点收容于该外管的前端部内或者收容于安装在所述前端部的前端罩内，并且一对所述热电偶丝从该外管的基端部突出；
绝缘部件，由绝缘材料构成，配置于所述外管内，并且将一对所述热电偶丝与所述外管绝缘，且将一对所述热电偶丝固定于所述外管；以及
玻璃密封部件，由玻璃材料构成，填充于所述外管的所述基端部内以及在所述外管的所述基端部上所安装的保持件内的至少一方，并且对所述外管内进行密封，
在所述玻璃密封部件的内部含有多个独立的气泡。
2.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
多个所述气泡的至少一部分具有1～100μm的大小。
3.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
多个所述气泡分散于所述玻璃密封部件的整体。
4.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
所述玻璃密封部件中的多个所述气泡所占的比例即气泡率为5～30体积％。
5.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
所述玻璃密封部件由含有Bi的Bi系玻璃或者含有Pb的Pb系玻璃构成。
6.如权利要求5所述的温度传感器，其中，
所述Bi系玻璃中的Bi的含量为40～80质量％，
所述Pb系玻璃中的Pb的含量为50～80质量％。
7.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
所述外管的内径在φ1.5～10.0mm的范围内。
8.如权利要求1所述的温度传感器，其中，
所述外管内的所述绝缘部件的填充率为60体积％以上。
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