JPH0419515A - 電磁流量計 - 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】

この発明は、とくにセラミック測定管に対する電極の挿
設部における気密性がすぐれ、耐圧力が高い電磁流量計
に関する。

【従来の技術】

従来例について、その要部の断面図である第３図を参照
しながら説明する。なお、第３図では、磁界生成手段と
してのコイルおよびコアの組の図示を省略し、流体の流
速に対応して生じる起電力を取り出すための一対の電極
だけの図示に留めである。測定管８は流体に対する耐食
性のためにセラミックスとしての純度９９．５％のアル
ミナからなる。そして、一対の金属材料とくに白金から
なる電極９は測定管８の管壁の対向箇所にそれぞれ埋込
み焼成される。 この埋込み焼成について詳しく説明すると次のとおりで
ある。第１の方法は、測定管８としてセラミックスとし
てのアルミナ粉末をプレスで所要の管状に成形し、まず
１２００　’Ｃ前後で仮焼成する。なお、アルミナは９
９．５％以上の高純度のものが用いられ、強いアルカリ
溶液や酸溶液の測定にも対応可能にしである。この測定
管８としての仮焼成体をドリル加工して白金棒９を挿入
するための穴をあける０次に、白金棒９を挿入した後に
約１６００°Ｃで本焼成して、測定管８の材質の緻密化
と、測定管８に白金棒９に対する焼嵌め効果を出させる
。この焼嵌め効果によって、挿設部の気密性と耐圧力と
が、通常の電磁流量計に要求される下記のレベルに向上
する。つまり、気密度：２　Ｘ　１０−’ａｔｍ、ｃｃ
／ｓｅｃ以上、耐圧カニ６０ｋｇ／ｃｊ以上である。 第２の方法として、白金棒９の代わりに白金粉末とアル
ミナ粉末との所定比率の複合体、つまりサーメットを作
り、これを仮焼成した測定管の管壁にあけられた穴に充
填した後、約１６００°Ｃで本焼成する。

【発明が解決しようとする課題】

第１の方法では、セラミックスの測定管と白金棒との気
密性、耐圧力性は、測定管の白金棒に対する焼嵌め効果
と、測定管、白金棒間の拡散またはガラス化などの物理
的な反応によって維持されると考えられる。しかも、そ
のためには測定管の仮焼成時にあけられる穴と、白金棒
の直径とが適度の嵌合状態であること、および測定管と
白金棒との熱膨張係数の近似が要求される。 「適度の嵌合状態」について詳しく述べると、測定管の
仮焼成時の穴径と白金棒直径との嵌合が緩いと、両者間
の接触が悪いため拡散反応が進まず、焼嵌め効果も不十
分で気密性は悪くなる。逆に、測定管、白金棒の嵌合が
きついと、拡散反応は進むが、本焼成時の焼嵌め効果が
強過ぎて測定管にクラックを生じるおそれがある。した
がって、両者の嵌合については、その都度に試行錯誤を
繰り返す必要があり、このことは、製品歩留り率の低下
とコスト増大とをもたらす。 「測定管と白金棒との熱膨張係数の近似」は、焼成温度
と使用温度との差異に基づく測定管、白金棒間の熱膨脹
度合の違いで気密性、耐圧力性が阻害されることを防止
することを意味する。 ちなみに、線膨脹係数は、セラミックス：　７．　ＯＸ
１０−”／”Ｃ１白金：８．９Ｘ１０−’／”Ｃ１でほ
ぼ近似している状態である。 さて、第２の方法では、測定管と白金棒との反応性が良
好なので、気密性、耐圧力性の向上は期待できるが、反
面、電極の中に絶縁性のセラミックスが含まれるため、
電気的導通性が低下し、電極としての活性度が小さくな
り流量検出精度低下を招くおそれがある。電気的導通性
の低下を防ぐためにセラミックス粉末の比率を小さくす
ると、反応性が低下して気密性、耐圧力性の保証ができ
なくなる。このように、電極としての活性度と、挿設部
の気密性、耐圧力性とをバラツキ少なく両立させること
が強（要望される。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、セラミック測定管に対する電極の挿設部における
気密性がすぐれ、耐圧力が高い電磁流量計を提供するこ
とにある。

【課題を解決するための手段］ この課題を解決するために、請求項１に係る電磁流量計
は、 被測定流体が流れるセラミックスの測定管の管壁に、そ
の直径上の対向箇所をそれぞれ貫通する形で前記被測定
流体の流速に対応する起電力を取り出すための一対の電
極が挿設される流量計において、 前記各電極は、前記測定管と同質のセラミックスの粒子
が、たとえば刷毛塗り方式やスプレ一方式。 浸漬方式などで外周面に被覆された白金棒であり、前記
管壁への挿設が焼成による。 請求項２に係る！磁流置針は、 被測定流体が流れるセラミックスの測定管の管壁に、そ
の直径上の対向箇所をそれぞれ貫通する形で前記被測定
流体の流速に対応する起電力を取り出すための一対の電
極が挿設される流量計において、 前記各電極は、膜状酸化シリコンが外周面に被覆された
白金棒であり、前記管壁への挿設が焼成による。 請求項３に係る！磁流置針は、 請求項１または２に記載の電磁流量計において、各電極
は、その管壁への挿設が焼成後の１６００〜１６５０℃
、２〜３時間の条件での再熱処理を伴う。 【作用】 請求項１に係る電磁流量計では、測定管の管壁と、各電
極との焼成による結合は、セラミックス粒子被覆層の触
媒作用によって強固におこなわれる。また、各電極の電
気的導通性は白金棒によって決まるから良好である。 請求項２に係る電磁流量計では、測定管の管壁と、各電
極との焼成による結合が、測定管のセラミックスと、電
極を被覆する酸化シリコンとの拡散反応によって強固に
おこなわれる。また、各電極の電気的導通性は白金棒に
よって決まるから良好である。 請求項３に係る電磁流量計では、測定管の管壁と、各電
極との焼成およびその焼成後の１６００〜１６５０°Ｃ
，２〜３時間の条件での再熱処理による結合が、請求項
１に記載の流量計においては、セラミックス粒子被覆層
の触媒作用がより促進されることによって、また請求項
２に記載の流量針においては、セラミックスと酸化シリ
コンとの拡散反応がより促進されることによって、各々
さらに強固におこなわれる。

【実施例】

本発明に係る電磁流量計の実施例について以下に図面を
参照しながら説明する。第１図は請求項１．２または３
に係る電磁流量計に対応する各実施例（以下、第１．第
２．第３の各実施例という）の共通な断面図である。 第１実施例では、第１図において、測定管８は、その材
料が従来例におけるのと同じくセラミックスとしての９
９．５％のアルミナからなる。測定管８の管壁の対向箇
所を貫通する形で挿設される電極１は、第２図に示すよ
うに、白金棒２の外周面にセラミックス粒子被覆層３が
形成されたものである。このセラミックス粒子被覆層３
のセラミックスは、測定管８と同質の９９．５％以上の
アルミナである。 第１実施例の製造方法は次のとおりである。 方の測定管８は、９９．５％以上のアルミナを用いて管
状に成形され、温度約１２００”Ｃ，２時間の条件で仮
焼成される。次に、管壁の直径上の対向箇所に、電極用
の内径１．５５閣の穴が機械加工される。 他方の電極１は、直径１．５　ａｍの白金棒の外周面に
９９．５％以上のアルミナ粒子が、以下に述べるような
方式で層状に被覆される。 被覆方法には、刷毛塗り方式、スプレ一方式。 浸漬方式などがある。刷毛塗り方式は、粒子サイ、（０
，３〜０．６μｍのアルミナ粒子を用い、アルミナ粒子
１１００重量部、水＝３０重量部、ポリビニルアルコー
ル：２重量部の割合で調整したスラリー液を刷毛による
手塗りで、２０〜１００μｍ厚さの被覆層に形成する方
式である。 スプレ一方式は、粒子サイズ０．３〜０．６μｍのアル
ミナ粒子を用い、アルミナ粒子：１００重量部、水：５
０重量部、ポリビニルアルコール：１重量部の割合で調
整したスラリー液を、白金棒を１００〜２０Ｏｒｐ−で
回転させた状態でマイクロスプレーによって、１０〜１
００μｍ厚さの被覆層を形成する方式である。 浸漬方式は、粒子サイズ０．３〜０．６μｍのアルミナ
粒子を用いて、アルミナ粒子：１００重量部、水：３０
〜５０ｆＥ量部、ポリビニルアルコール＝２重量部の割
合で調整した浸漬液を、温度約３０〜５０°Ｃに加熱し
、これに白金棒を浸漬してから引き上げて、１０〜１０
０μｍ厚さの被覆層を形成する方式である。 さて、以上のいずれかの方法で製作された電極１を測定
管８の穴に挿入し、１６２０”Ｃ，２，５時間の条件で
本焼成して結合させる。 このようにして結合された挿設箇所の気密性。 耐圧力は、電磁流量計に対する要求を十分満足している
。また製造歩留り率は、従来の約６０％に比べてほぼ１
００％であった。 第２実施例では、第１実施例と電極だけが異なる。すな
わち、第１図、第２図において、第２実施例における電
極５は、直径１．５閣の白金棒の外周面に厚さ数μｍの
膜状酸化シリコンが、以下に述べるような方法で形成さ
れる。 白金棒に、シリコンアルコラードの水−イソプロピルア
ルコール溶液、またはシリコンアルコラードの水−エチ
ルアルコール溶液を浸漬法によって塗布し、温度１５０
〜５００℃の範囲で加熱処理する。これによって、白金
棒の外周面に、これと強固に結合した厚さ二０．８〜２
μｍの酸化シリコンの被覆層を形成する。酸化シリコン
の被覆層は、１μｍ前後の厚さで十分、その目的を達す
ることができ、その厚さは塗布方法または塗布回数によ
って調整される。なお、酸化シリコンは次の化学反応に
よって形成される。 ５ｉ（ＱＣｓ　Ｈｌｌ）４＋４Ｈｚ　Ｏ→５ｉ（ＯＨ）
４＋　４　Ｃｓ　Ｈ＋ｔＯＨ・・・（１）Ｓｔ（ＯＨ）
４　→Ｓｔｏｗ　＋Ｈｚ　Ｏ・・・（２）なお、式（１
）はアルコラード溶液中での加水分解反応であり、式（
２）は加熱処理時の反応である。 電極５の測定管８への挿入９本焼成は、第１実施例にお
けるのと同じである。このようにして得られた結合は、
白金棒の外周面に形成された酸化シリコンと、アルミナ
の拡散反応がガラス化を伴って進行するため、強固にお
こなわれる。したがって、挿設箇所の気密性、耐圧力は
、電磁流量計に対する要求を十分に満足している。また
、製造歩留り率は、従来の約６０％に比べてほぼ１００
％であった。 次に第３実施例の製造方法は、第１．第２の各実施例の
製造方法に次の工程が追加されたものである。すなわち
、本焼成後、１６００〜１６５０°Ｃ１２〜５時間の条
件での再熱処理が追加される。 再燃処理後の電極１の測定管８への挿設部の気密性、耐
圧力は、電極１におけるのと同じ数値であった。しかも
、数十個の製造で不良品は発生せず、歩留り率は１００
％であった。 さて、前記の再熱処理についてさらに詳しく述べると、
この再熱処理によって第１実施例では、アルミナと白金
との拡散がさらに進行して両者の結合力がさらに増し気
密性が確保され、また第２実施例では、アルミナと、白
金棒外周面被覆された酸化シリコンとの拡散がさらに進
行して両者の結合力がさらに増し、しかも拡散によって
生じたアルミナ−酸化シリコンの複合体と、白金棒との
密着性などがより進行するため、気密性が確保される。 その結果として製品歩留り率がほぼ１００％になるとと
もに、コスト低減と信韻性向上が図れた。 また、この再熱処理の条件設定で留意された点は、０１
６００℃以下では、第１実施例でのアルミナと白金との
拡散反応、または第２実施例でのアルミナ−酸化シリコ
ンの複合体と、白金との拡散反応が、それぞれ進行しに
くい、０１６５０℃以上になるとアルミナの結晶粒が粗
大化して強度。 耐薬品性が低下し表面の平滑度も悪くなる、■白金の融
点は１７６９℃であるから高温での焼成は不可である、
■焼成時間をあまり長（すると拡散反応の面では良いが
、前記■項におけるのと同じ現象が生じるため５時間以
内が望ましい−などである。 【発明の効果］ 請求項１〜３に係る電磁流量計では共通的に、測定管の
管壁と、各電極との焼成による結合が、強固におこなわ
れ、かつ各電極の電気的導通性は白金棒によって決まる
から良好である。したがって、■測定管の管壁と各電極
との挿設箇所での気密性がすぐれ、かつ耐圧力が高い、
■挿設箇所の管壁の穴加工の公差がその都度の試験に基
づく決定によらないですむから歩留り率向上とコスト低
減とが図れる、■電極の電気的な導通性が良好であるか
ら測定精度が高く、かつ安定する。 請求項３に係る電磁流量計では、とくに前記■の効果が
顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１．第２．第３の各実施例の共通な断面図、 第２図は各実施例における電極の共通な断面図、第３図
は従来例の断面図である。 符号説明 １゜ ：電橋、 ：白金棒、 ：セラミックス粒子被覆層、 二酸化シリコン被覆層、 ：測定管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定流体が流れるセラミックスの測定管の管壁に
   、その直径上の対向箇所をそれぞれ貫通する形で前記被
   測定流体の流速に対応する起電力を取り出すための一対
   の電極が挿設される流量計において、前記各電極は、前
   記測定管と同質のセラミックスの粒子が外周面に被覆さ
   れた白金棒であり、前記管壁への挿設が焼成によること
   を特徴とする電磁流量計。 ２）被測定流体が流れるセラミックスの測定管の管壁に
   、その直径上の対向箇所をそれぞれ貫通する形で前記被
   測定流体の流速に対応する起電力を取り出すための一対
   の電極が挿設される流量計において、前記各電極は、膜
   状酸化シリコンが外周面に被覆された白金棒であり、前
   記管壁への挿設が焼成によることを特徴とする電磁流量
   計。 ３）請求項１または２に記載の電磁流量計において、各
   電極は、管壁への挿設が焼成後の１６００〜１６５０℃
   、２〜３時間の条件での再熱処理を伴うことを特徴とす
   る電磁流量計。