JPH01169322A - 電磁流量計電極部の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミックス製測定管を備えた電磁流量計に用
いて好適な電磁流量計電極部の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の電磁流量計における測定管としては一般
にステンレス鋼などで製作されてその内周面を絶縁ライ
ニングで被覆したものが使用されていたが、近年では非
導電性材料であるアルミナ（ＡｔｔＯ３）　ｆｘどとい
ったセラミックス材料で焼結形成したものが開発され、
従来の絶縁ライニング付き金属製測定管と比較して耐食
性に優れ、また高温状態で使用しても変形せず、しかも
電極等の鋳込みも可能であるなどの多くの利点を奏する
ことから広く使用されるに至っている。そして、このよ
うなセラミックス製測定管を用いてなる電磁流量計の電
極構造としては種々の構造を有するものが提案実施され
ているが、その−例として例えば公表特許公報５８−５
０１５５２　号が知られている。

これは第６図（ａ）　、　（ｂ）に示すように未焼成の
セラミックス材料（例オキサイドセラミックス）によっ
て円筒状に形成され周壁中央部に一対の電極挿通孔３を
対向して設けてなる成形体４の前記各電極挿通孔３に前
記電極１を挿入してその内端を前記成形体４内に臨ませ
、しかる後この状態で成形体４を約１８００℃で焼成し
測定ｆ（４）を得ると同時に前記電極１を電極挿通孔３
に一体焼成固定するようにしたものである。すなわち、
セラミックス材料が焼成によって収縮（Ａｔ２０．の場
合、約１７〜２０％収縮）する性質を利用して電極１と
測定管４の一体化および電極挿通孔３の液シールを計っ
たものである。

電極材料としては通常白金、白金合金等の貴金属が使用
され、その理由はこれらの金属がセラミックス材料の焼
成温度に対して十分な耐熱性を有すると共にその熱膨張
係数がセラミックスのそれと近似していることによる。

なお、５は測定管４の外周に組付けられる一対の励磁コ
イルである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したような未焼成のセラミックス製
成形体４中に電極１を組込み、該成形体４の焼成時に電
極１を測定管と一体化する方法では、電極挿通孔３を確
実にシールするため、電極１と挿通孔３の寸法公差を厳
密に設定すると共に電極１の周面と電極挿通孔３の内周
面を一定以上の滑らかな面粗さ（微細な凹凸のある面）
にする必要がある。しかし、電極挿通孔３は焼成前であ
るため脆く必要な面粗さを得る機械加工が難しく、工数
を要し、歩留りが悪いという問題点があった。

また、未焼成の電極挿通孔３に電極１を差し込む時、内
周面を傷つけ易く、組立時に注意を要する。

また焼成によるセラミックス材料の収縮率はセラミック
ス材料のロフトの違いあるいは同一ロットの場合でも製
作時期（特に温、湿度が影響するため季節、天候の違い
）により異なるもので、そのため電極１の外径および電
極挿通孔３の穴径を焼成毎に厳しく管理しなければなら
ず、寸法公差が適切でない場合は電極１の固定、液シー
ルが不良になったり焼成時の応力のため測定管４自体に
亀裂が入ったり破損するといった問題を招く虞れもあっ
た。

したがって、本発明では上記したような問題点を解決し
、電極の固定および電極挿通孔の液シールが確実で、焼
成時の応力による測定管の亀裂。

破損等も少なく、また電極材料の選択の自由度を増大さ
せ得るようにした電磁流量計電甑部の製造方法を提供す
ること全目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、未焼成のセラミッ
クス材料からなる成形体を焼成して測定管とし、この測
定管の周壁に設けられた電極挿通孔の内周面にペースト
を塗布してメタライジングすることにより金属層を形成
し、しかる後電極を前記電極挿通孔に挿入し、前記ペー
ストより融点の低いロウ材で前記電極を金属層に接合す
るようにしたものである。

〔作用〕

本発明においてはあらかじめ測定管を焼成しているので
、焼成後必要に応じて電極挿通孔を機械加工することが
でき、また測定管の焼成温度に制約されない電極材料を
選択使用し得、しかもペーストのメタライジング工程お
よび電極のロク付は工程において測定管の電極取付部に
発生する応力は僅かである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る電極部の製造方法の一実施例を示
す同電極部の断面図である。同図において、１０は測定
管４の電極挿通孔３の内面に焼付は形成された導電材料
であるペーストのメタライジング（焼付け）によって形
成された金属層、１１は電極１を金属層１０に接合固定
するためのロウ材、１２は信号リード線１３の一端に取
付けられ電極１の外端に被冠されるキャップである。

前記電極１は、測定管４と同様、ＡＬｚＯｓ等のセラミ
ックス材料を焼成して形成した電極本体１人と、この電
極本体１Ａの周面および内端面に焼付は形成された導電
材料からなるペーストの焼付けによって形成された金属
層１Ｂとで構成されている。この場合、金属層１Ｂを形
成する導電材料としては流体仕様に応じて選択されるも
ので、電極１に耐食性が要求される場合、白金、金等か
らなる金属粉末ペーストが、耐食性を要求されない場合
、電子部品用に用いられるＭ　ｏ　−Ｍ　ｎ系ペースト
。

Ｗ系ペースト、Ａｇ−Ｐｄ系ペースト、Ａｇ−Ｐｔ系ペ
ースト、Ａｇペースト等が使用される。そしてこの金属
層１Ｂは電極本体１人と一体焼成されるか庵しくけ電極
本体１人の焼成後、所望のペーストを塗布して電極本体
１人を再加熱し焼付けることで形成される。

前記電極挿通孔３の内周面に設けられる金属層１０は、
前記電極１の金属層１Ｂと同様、耐食性が要求される場
合、白金、金等からなる金属粉末ペーストを、それ以外
はＭ　６−　Ｍ　ｎ系ペースト、Ｗ系ペースト等のペー
ストを塗布し、焼付けることで形成される。

前記ロウ材１１としては前記ペーストよりも融点の低い
導電材料、例えば銀ロウ、半田、金シリコン等が使用さ
れる。

次にこのような電極部構造の製造方法を説明すると、先
ずＡｔ、Ｏ，等の未焼成セラミックス材料によって筒状
の成形体を形成する。この成形体は焼成されることによ
り測定管となるもので、粉末状の未焼成セラミックス材
料を公知方法で型押プレスするか等圧プレスすることに
より容易に形成されるものである。この時電極挿通孔３
も後での焼結工程において生じる収縮の程度を考慮して
形成される。但し、焼成技研削加工によって形成される
ものであってもよい。そしてこのようにして形成され九
成形体を所定温度で焼成（Ａｔ、Ｏ，の場合約１８００
℃）シ、測定管４を得る。測定管４の焼成工程が終了す
ると、必要に応じて電極挿通孔３を機械加工し、所望の
穴径と面粗さを得る。

次に、電極挿通孔３の内周面に金属粉末ペーストを塗布
し、測定管４を所定温度で所定時間（金属粉末ペースト
が白金ペーストの場合、１０００℃〜１２００℃、１０
分〜３０分程度）加熱し、前記金属粉末ペーストを電極
挿通孔３に焼付けることで薄い金属層１０を得る。その
際、金属粉末ペーストに含まれている有機成分は蒸発ま
たは燃焼する。

次に電極１を電極挿通孔３に挿入してその内端面を測定
管４内に臨ませる。この電極１はあらかじめ準備される
もので、電極本体１人の焼成および金属層１Ｂの焼付は
形成を既に終了している。

電極１を電極挿通孔３に挿入すると、該孔３に溶融ロウ
材１１を流し込んで冷却固化させ、金属層１Ｂと１０の
隙間を埋める。この結果ロウ材１１は電極１を電極挿通
孔３内に強固に固定すると同時に前記電極挿通孔３をシ
ールする。

しかる後電極１の外端にキャップ１２ｔ−被冠し、測定
管４の外周に一対の励磁コイルを組付けるなどすること
で測定管４の製作を完了する。

かくしてこのような電極部構造の製造方法によれば、セ
ラミックス製測定管の焼成工程後、その電極挿通孔３に
電極１を挿入してロウ材は固定するよりにしているので
、電極挿通孔３の焼成後の加工が可能で、所望の穴径１
面粗さを得ることができ、ロットあるいは製造時期によ
るバラツキ等の問題を解消し得る。また、金属層１０の
焼付けは測定管４の焼成工程後に行なわれる丸め必要に
応じて何度でも行なうことができ、しかもこの焼付は工
程後ロウ材１１を電極挿通孔３に充填固化し該孔３を塞
ぐよりにしているので、液シールが確実で、被測定流体
６の電極挿通孔３からの液洩れを確実に防止し得る。

また、金属層１０の焼付は温度は、その材料すなわちペ
ースト自体の組成によって決定されるだけで、測定管４
の焼成温度を考慮する必要がなく、材料の選択自由度が
拡大し、よシ安価な材料による金属層１０の形成が可能
である。また、金属層１０の焼付は工程および電極１の
ロウ材は工程時には、測定管１が既に焼成され収縮を殆
んど伴なわないため、測定管と電極とを一体焼成する上
述した従来の製造方法と比較して応力の発生が僅かで、
測定管４の亀裂、破損等を軽減防止し得る。

加えて、測定管と電極とを一体焼成した場合は摩耗など
で電極の交換が必要となっても交換不能であるのに対し
て、本発明方法ではロウ材１１を溶かせば電極１を交換
でき、測定管４自体は何度でも再使用し得る。

第２図は電極の他の実施例を示すもので、電極１の内端
面、すなわち接液面１ａに金属キャップ２０を被冠固定
し、前記接液面１ａを摩耗２ｇ食等から保護するように
したものである。金属キャツブ２０は電極１の製作時に
組付けられる。この場合、第３図に示すように金属キャ
ップ２ｏに嵌合突起２１を一体に突設し、この突起２１
を電極本体１人の接液面１ａに設けた凹陥部２２に圧入
するようにしてもよい。

その他の構成は第１図に示した実施例構造と全く同様で
ある。

第４図は電極１を例えば白金または白金合金で製作し、
これを電極挿通孔３にロウ材１１により固定したもので
ある。この場合、電極１はもともと導電材料で製作され
ているため、第１図実施例における金属層１Ｂの形成が
不要とされる。なおその他の構造および製造方法は第１
図実施例と全く同様であるため、その説明を省略する。

第５図（ｊＬ）〜（ｄ）は導電材料からなる！ｆｆ１ｌ
の形状を変えたもので、（ａ）　ｒ　（ｂ）は接液面積
を大きくするため電極１の内端部に円板部３ｏと円錐部
３１をそれぞれ形成したもの、（Ｃ）は電極１の外端部
を大径部３２としたもの、（ｄ）は電極挿通孔３ｔ−テ
ーパ孔とし、電極１を円錐形に形成したものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電磁流量計電極部の製
造方法によれば、セラミックス展測定管ｆｔ焼成した後
、電極を測定管のｔ極挿通孔に組付けるようにしている
ので、電極材料の材質選択の自由度が増大し、また測定
管を単独で焼成すれば、焼成時の電極取付部に発生する
応力さらには電極のロウ付は時に発生する応力も少なく
、シたがって測定管の亀裂、破損等を未然に防止でき、
またロットの違い、製作時期による寸法のバラツキが生
じても電極挿通孔の後加工が自在であるため、該孔を所
望の寸法精度９面粗さに仕上げることができ、歩留りを
向上させる。また、！極はロウ付けにより固定されるも
のであるため、高い寸法精度が要求されず、その上ロウ
材による電極挿通孔のシールも確実で、製造上、性能上
並びにコスト上からも優れた電極部構造を提供し得、そ
の効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁流量計電極部の調造方法の一
実施例を示す測定管の要部断面図、第２図および第３図
はそれぞれ電極の他の実施例を示す断面図および要部断
面図、第４図は本発明の他の実施例を示す測定管の要部
断面図、第５図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ電極の他の実
施例を示す図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は従来の電極
部構造を示す測定管の断面図および要部拡大断面図であ
る。 １・・・・電極、１人・・・・電極本体、ＩＢ・・・・
金属層、３・・・・電極挿通孔、４・・・・測定管（成
形体）、５・・・・励磁コイル、６・・・・被測定流体
、１ｏ・・・・金属層、１１・・・参ロウ材、１２・・
・囃キャッ７’、１３拳・・−信号リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　未焼成のセラミックス材料からなる成形体を焼成して
   測定管とし、この測定管の周壁に設けられた電極挿通孔
   の内周面にペーストを塗布してメタライジングすること
   により金属層を形成し、しかる後前記電極挿通孔に電極
   を挿入すると共に前記ペーストより融点の低いロウ材を
   充填し、前記電極を前記金属層に接合固定するようにし
   たことを特徴とする電磁流量計電極部の製造方法。