JPH04254715A - 電磁流量計およびその電極の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、とくにセラミックス
の測定管に対する電極の挿設部における気密性がすぐれ
、耐圧力の高い電磁流量計およびその電極の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について、その要部の断面図であ
る図３を参照しながら説明する。なお図３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てある。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。

【０００３】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℃前後で仮焼成する。なお、アル
ミナは９９．５％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てある。 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。白金棒９を挿入した後
に約１６００℃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。すなわち、気密度：２×１０−６ａｔｍ．ｃｃ／
ｓｅｃ　以上、耐圧力：６０ｋｇ／ｃｍ２　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℃で本焼成する。

【０００４】

【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脹係数
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脹係数の近似」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：７．０　×１０−６／℃、白金：８．９　×１
０−６／℃、でほぼ近似している状態である。

【０００５】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
させることが強く要望される。

【０００６】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、セラミックスの測定管に対する電極
の挿設部における気密性がすぐれ、耐圧力の高い電磁流
量計およびその電極の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【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、Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ，
ＴｉまたはＺｒの各元素の酸化物が外周面に被膜される
白金棒であり、前記管壁への挿設が焼成による。請求項
２に係る電磁流量計は、請求項１に記載の流量計におい
て、各電極の管壁への挿設が、焼成の後の１６００〜１
６５０℃，２〜３時間の条件での再熱処理を伴う。請求
項３に係る電磁流量計用電極の製造方法は、白金棒の外
周面にＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ，ＴｉまたはＺｒの各元
素のアルコラート溶液を塗布する第１の工程と、この第
１工程後の白金棒を加熱焼成する第２の工程とを備え、
前記各元素の酸化物が外周面に被膜される白金棒として
の電極が得られる。

【０００８】

【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が、酸化物金属と測定管
としてのセラミックスの拡散反応またはガラス化反応に
よって強固におこなわれる。また、各電極の電気的導通
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、お
よび焼成後の１６００〜１６５０℃，２〜３時間の条件
での再熱処理による結合が、酸化物金属と測定管として
のセラミックスとの、より促進される拡散反応またはガ
ラス化反応によって、より強固におこなわれる。また、
各電極の電気的導通は白金棒によって決まるから良好で
ある。請求項３に係る電磁流量計用電極の製造方法では
、第１工程によって、白金棒の外周面にＭｇ，Ｃａ，Ａ
ｌ，Ｓｉ，ＴｉまたはＺｒの各元素のアルコラート溶液
が塗布され、第２工程によって、第１工程後の白金棒が
加熱焼成される結果、各元素の酸化物が外周面に被膜さ
れる白金棒としての電極が得られる。

【０００９】

【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。図１は第１，第２の
各実施例の共通な断面図である。図１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９９．５％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、図
２に示すように、他方の電極１は、直径１．５　ｍｍの
白金棒の外周面に厚さ数μｍの酸化物金属の被膜３が以
下に詳しく述べるような方法で形成される。なお、この
実施例では酸化物金属として酸化シリコンが用いられる
が、これに代えて酸化マグネシウム，酸化カルシウム，
酸化アルミニウム，酸化チタンまたは酸化ジルコニウム
にすることができ、条件や結果も全く同様である。

【００１０】さて、酸化シリコンの被膜形成の方法であ
るが、シリコンアルコラートＳｉ（ＯＣ５　Ｈ１１）４
の水−イソプロピルアルコール溶液、または水−エチル
アルコール溶液をディップ法で塗布し、１５０　〜５０
０　℃の範囲の温度で加熱処理して厚さ０．８　〜２μ
ｍの、白金棒と強固に結合した酸化シリコンの被膜を形
成する。酸化シリコンの被膜厚さは、塗布方式または塗
布回数などによって調整することができる。ここで、酸
化シリコン形成は次の化学反応による。 　　　　Ｓｉ（ＯＣ５　Ｈ１１）４＋４Ｈ２　Ｏ→Ｓｉ
（ＯＨ）４＋４Ｃ５　Ｈ１１ＯＨ　　　　　　…（１）
　　　　　Ｓｉ（ＯＨ）４　　→Ｓｉ　Ｏ２　＋Ｈ２　
Ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　…（２）　式（１）　はアルコラート溶液
中での加水分解反応であり、式（２）　は加熱処理のと
きの反応である。なお、この実施例では、酸化シリコン
の被膜厚さは１μｍ前後で十分、目的に適合させること
ができる。

【００１１】さて、以上の方法で製作された電極１を測
定管８の穴に挿入し、１６２０℃，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６
０％に比べてほぼ１００　％であった。

【００１２】次に第２実施例の製造方法は、第１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℃，２〜５時間の条件
での再熱処理が追加される。再熱処理後の電極１の測定
管８への挿設部の気密性，耐圧力は、再熱処理によって
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
がさらに増すことによって十分に確保され、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
スト低減と信頼性向上が図れた。また、この再熱処理の
条件設定で留意された点は、■１６００℃以下ではアル
ミナと白金との拡散反応が進行しにくい、■１６５０℃
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く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。

【００１３】

【発明の効果】請求項１または２に係る電磁流量計では
共通に、測定管の管壁と、各電極との焼成による結合が
、酸化物金属と測定管としてのセラミックスの拡散反応
またはガラス化反応によって強固におこなわれ、また各
電極の電気的導通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部で
の気密性がすぐれ、かつ耐圧力が高い、■挿設部の管壁
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が図れる、■測
定精度が高く、かつ安定する──などの効果がある。 とくに請求項２に係る電磁流量計では、焼成後の再熱処
理によって拡散反応またはガラス化反応が促進されるか
ら、測定管の管壁と各電極との強化な結合が支援され、
■項の効果が顕著である。請求項３に係る電磁流量計用
電極の製造方法では、第１工程によって、白金棒の外周
面にＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ，ＴｉまたはＺｒの各元素
のアルコラート溶液が塗布され、第２工程によって、第
１工程後の白金棒が加熱焼成される結果、各元素の酸化
物が外周面に被膜される白金棒としての電極が得られる
から、総じて簡単に製造可能で、とくに被膜層の厚さが
、塗布方式または塗布回数によって正確，簡単に調整可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１，第２の各実施例の共通な断
面図

【図２】各実施例における電極の共通な断面図

【図３】
従来例の断面図

【符号の説明】

１　　　　電極 ２　　　　白金棒 ３　　　　被膜 ８　　　　測定管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ，ＴｉまたはＺｒの各元
   素の酸化物が外周面に被膜される白金棒であり、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. 【請求項２】請求項１に記載の流量計において、各電極
   の管壁への挿設は、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。
3. 【請求項３】白金棒の外周面にＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ
   ，ＴｉまたはＺｒの各元素のアルコラート溶液を塗布す
   る第１の工程と、この第１工程後の白金棒を加熱焼成す
   る第２の工程とを備え、前記各元素の酸化物が外周面に
   被膜される白金棒としての電極が得られることを特徴と
   する電磁流量計用電極の製造方法。