JPH05273025A - 圧力流体用測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、焼成後の加工をなくしてヘアクラ
ックの発生をなくし、流体圧力が加わっても膨脹による
クラック破壊を防止すること、プラント配管などの外部
応力を外筐に逃がす構造であるので、セラミックス測定
管のスラスト軸方向の弱さを十分にカバーすることにあ
る。 【構成】 未焼成セラミックス体を焼成して薄肉部３１
ａと厚肉部３１ｂとをもったセラミックス測定管３１を
作るが、焼成後の研削加工によってヘアクラックが発生
することおよびスラスト軸方向の応力に弱いことが問題
となるが、このためセラミックス測定管３１の応力変形
領域に当たる例えば薄肉部分については少くとも焼成後
に加工しないようにし、またスラスト軸方向の応力が加
わったときには外筐３２に逃がすような構造とする圧力
流体用測定器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定圧力流体の圧
力，電気伝導度，流量等の物理量を測定するセラミック
ス測定管を用いた圧力流体用測定器に係わり、特に左右
配管側から受ける外部応力の伝達しにくいセラミックス
測定管の構造の他、シール性を改善した圧力流体用測定
器に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この種
のセラミックスを用いた測定管は流量計等に適用されて
いるが、その流量計の中でも現在は電磁式が普及段階に
入っているが、その他の超音波式，渦式，容積式等の場
合には徐々に普及段階に入るものと考えられている。

【０００３】ところで、セラミックス測定管を用いた測
定器の場合には、大きく分けて２つの問題がある。その
１つは焼成セラミックスの加工過程で生ずるヘアクラッ
クに起因し測定管の破壊や応力の弱さの問題があり、他
の１つは測定センサーの機能をもつ電極のシール性の問
題である。 （１） 測定管の問題について そこで、先ず、測定管の問題に関し、測定管本体となる
セラミックスの加工工程に深く言及し、測定管の適切な
構造を見い出すこととする。

【０００４】従来の圧力流体用測定器は、図１８に示す
ように薄肉部１ａおよび厚肉部１ｂを有するセラミック
ス測定管１が用いられ、その測定管１の外側に鋼やアル
ミニウムなどの金属製外筐２が設けられている。この測
定管１と外筐２の接合面３は緩衝層を介してろう付けし
たり、或いは接着層を介して焼嵌めするなどの手段によ
って接合されている。

【０００５】そして、以上のような測定器は、パッキン
グ４を介して左右のプラント配管５ａ，５ｂのフランジ
６ａ，６ｂで挟み込み、ボルト７，ナット８，スプリン
グ座金９により締め付け固定されている。

【０００６】従って、この測定器はセラミックス測定管
１のパッキング当たり面をセラミックスのみで行おうと
する思想で作られていること。その理由は、測定管１の
接液流体に対する耐食性を考えたとき、他の素材を混在
させない方が単品であるセラミックスのみの腐食性を調
べるだけでよく、簡単であるためである。また、２つの
フランジ６ａ，６ｂの間にパッキング４を介して測定管
１を挟み込んだ後、ボルト７，ナット８で締め付けるの
で、そのボルト７，ナット８で締め付けた応力は全て測
定管１の厚肉部１ｂから薄肉部１ａに集中して加わる構
造となっている。

【０００７】その結果、中圧や高圧の圧力流体を測定す
る場合、プラント配管５ａ，５ｂのフランジ６ａ，６ｂ
の板厚が厚くなり、取付ボルト７が太くなり、数も多く
使うために、取付ボルト７、取付ナット８による締め付
け力が著しく大きくなり、セラミックス測定管１の薄肉
部１ａに座屈破壊が発生する。

【０００８】一方、接合面３では測定管１を構成するセ
ラミックスと外筐２を構成する鋼やアルミニウムとが接
合されているが、この種の鋼やアルミニウムはセラミッ
クスよりも１桁近く大きい熱膨脹係数を有しているの
で、被測定圧力流体の温度が急変したときに測定管１に
ひび割れが発生することがある。つまり熱衝撃破壊が発
生する。このときの熱衝撃破壊の温度差はアルミナ（Al
₂ Ｏ₃ ）セラミックスの場合には６５〜１００°Ｃ程度
である。

【０００９】それでは、このような測定管１が何故薄肉
部１ａの構造とする必要があるのかが問題となる。その
理由は、図１９に示すごとく測定管１の内径ΦＤｏはプ
ラント配管規格でほぼ決定され、またプラント配管５
ａ，５ｂに取り付けたフランジ６ａ，６ｂの規格によっ
てボルト７の通る位置が決まるので、少なくともボルト
７の内側に外筐２を設け、かつ、この外筐２と内径ΦＤ
ｏの拘束を受ける測定管１との間に測定に必要な部品，
とりわけ励磁コイルなどを入れる必要があるので、測定
管１の外側を薄肉構造とし、それによって形成されたス
ペース１０に励磁コイルなどを入れるためである。

【００１０】そこで、励磁コイルなどを実装するスペー
ス１０を作るために、未焼成（グリーン）セラミックス
を焼成し、この焼成後の寸法の狂いをなくするために研
削加工を行っているが、このとき、研削加工されたセラ
ミックスの残留応力と研削欠陥がセラミックスの強化お
よび弱化の要因となり、この要因によってセラミックス
の強度に大きな影響を与える。特に、かかる測定管１の
場合には研削加工によって薄肉部外周にヘアクラックが
入る可能性が高く、この状態で流体圧力が加わって当該
薄肉部１ａに膨らみが発生したとき、この膨らみの発生
した瞬間に測定管１が破壊される可能性が高い。

【００１１】なお、未焼成セラミックスの作り方には２
通りあり、その１つの製法はセラミックス微粒子に水溶
性バインダーを加えたものを、加圧型プレスで加圧する
ことにより作る。ここで、水溶性バインダーとしては例
えばビニルアルコールや酢酸ビニル等を主成分とする水
溶液である。他の１つの製法は、未焼成セラミックス微
粉末と油溶性バインダーとを加えてロールによって練る
ことにより、可撓性未焼成セラミックスを作る。ここ
で、油溶性バインダーとしては例えばポリビニールブチ
ラール等の樹脂質を主成分とするＭＥＫ（メチルエチル
ケトン）等の溶液が用いられる。そこで、以下、従来の
セラミックス測定管１の２つの製造例から、未焼成セラ
ミックスの焼成後に研削加工を行わなければならない理
由について説明する。

【００１２】その１つは、例えば前者の水溶性バインダ
ーを加えた未焼成セラミックスを用いて実際の測定管１
を作る例から説明する。先ず、図２０（ａ）に示すよう
な未焼成セラミックス管を作る。但し、この未焼成セラ
ミックス管は焼成により収縮する。線収縮率で１６〜２
０％、体収縮率で４１〜６０％程度収縮する。この収縮
率の幅は、セラミックス粒子の大きさ、バインダーの種
類、前処理条件、焼成方法等で異なる。従って、予め焼
成時の収縮を見込んで切削加工を行うことにより、図２
０（ａ）のような未焼成セラミックス管を作る。この場
合には未焼成セラミックスは白墨のように柔かく、切削
性良好につき、外周を一周する切削を行っても短時間に
加工することができる。

【００１３】その後、低温で焼成することによりバイン
ダー中の水や溶剤を飛散させ、さらに中温で焼成してバ
インダー成分を加熱分解し、しかる後、高温で焼成す
る。この高温による焼成の終了後に徐冷して図２０
（ｂ）のような収縮したセラミックス管を作る。その
後、セラミックス管の表面を同図（ｃ）のような研削加
工を行ってセラミックス測定管１を作るが、この研削工
程で研削面に顕微鏡的なヘアクラックが多数発生する。

【００１４】ゆえに、このようなセラミックス測定管１
の内部に同図（ｄ）のように流体圧力（内圧）Ｐが加わ
ったとき、薄肉部１ａが膨らむと一瞬の間にクラック破
壊が発生する。また、プラント配管のフランジ６ａ，６
ｂ間をボルト７，ナット８で締め付けたとき、セラミッ
クス測定管１に大きな応力が加わり同様にクラック破壊
が発生する。

【００１５】従来のもう１つの測定管１の製造例につい
て図２１を参照しながら説明する。このセラミックス測
定管１の製造例から焼成後に研削加工しなければならな
いと言う発想が生まれる。すなわち、通常、未焼成セラ
ミックス管を焼成すると、その焼成後のセラミックス表
面近くにポア（毛穴状の穴）１１が発生するが、このポ
ア１１が原因で破壊するという考えに基づき、ポア１１
の発生する可能性の高い層を削り取って２点鎖線で示す
セラミックス測定管１を作るものである。

【００１６】このポア１１は、前述のバインダー中の溶
剤や揮発成分，分解生成物質等が外部に逃げる時に発生
したり、微細な微粒子が高温中で凝集したりする時に発
生しやすいので、焼成時に高温高圧下で焼成する，いわ
ゆるＨＩＰ処理法を用いてポアの少ない製品が作られて
いる。しかし、このＨＩＰ処理を行った場合でも、依然
としてポア１１が残存しているので、前述と同様に研削
加工が必要となる。 （２） 電極のシールの問題について

【００１７】従来、セラミックス測定管１に電極を取り
付けるに際し、次の２通りの方法がある。図２２（ａ）
に示すように例えば未焼成のアルミナセラミックス管１
ａの壁に開けた穴に白金棒からなる電極１２を挿入し、
焼成時の未焼成セラミックス管１ａの収縮力でシールす
る方法であり、他の１つは図２２（ｂ）に示すように未
焼成セラミックス粉末中に白金粉末を分散させた後、焼
成するサーメットタイプの電極を形成する方法である。

【００１８】ところで、以上のような電極構造の場合に
は、アルミナセラミックスと白金との熱膨脹係数がほぼ
同じであるが、それぞれ熱伝達係数が異なるために被測
定圧力流体の急激な温度変化ごとにそれぞれの温度が異
なり、その温度差によるストレスがアルミナセラミック
スと白金との間のシール面に発生しクラックが発生す
る。このクラックの多くは焼成から冷却する段階でも発
生する。しかも、かかるセラミックス測定管１に摩耗性
流体を流した場合、アルミナは強いが、白金は柔かく容
易に摩耗してしまう。従って、シールの長期的信頼性お
よび機械的，熱的衝撃等にやや不安がある。

【００１９】そこで、この柔かい電極の代りに非磁性超
鋼を用いて一体焼成できれば、ニーズにマッチしたもの
が得られるが、化学的，物理的性質が異なるので、一体
的焼成の締付けによる取付けは不可能である。

【００２０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、内部圧力に対して十分な破壊防止能力を維持しうる
セラミックス測定管を用いた圧力流体用測定器を提供す
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、セラ
ミックス測定管に外部応力が加わらない構造とし、従来
の不具合を解決する圧力流体用測定器を提供することに
ある。

【００２１】さらに、本発明の他の目的は、未焼成セラ
ミックスの焼成後に研削加工を行わずにセラミックス測
定管を容易に実現する圧力流体用測定器を提供すること
にある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１に対応す
る発明は上記課題を解決するために、未焼成セラミック
ス体を焼成して得られるセラミックス測定管を有する圧
力流体用測定器において、前記セラミックス測定管自体
に、流体圧力による応力変形領域と流体圧力による応力
変形を無視できる領域とを有する場合、前記応力変形領
域に対しては前記焼成後に加工しない領域とし、一方、
前記応力変形無視領域に対しては前記焼成後の加工可能
領域とする構成である。

【００２３】また、請求項２に対応する発明は、薄肉部
とこの薄肉部両端部に位置する厚肉部とをもつ未焼成セ
ラミックス体のうち、当該薄肉部は少くとも未焼成状態
のときのみ所要の加工を行った後に焼成し、かつ、前記
厚肉部の外側角部に面取り部を設けた被測定圧力流体の
圧力，電気伝導度，流量等の物理量を測定する電極を備
えた所定形状のセラミックス測定管を用いるとともに、
このセラミックス測定管の面取り部と外筐、またはセラ
ミックス測定管の面取り部と外筐とプロテクタリングと
で形成されるスペースに弾性体を圧縮介在することによ
り、セルフシール機構と外部から受ける応力を前記外筐
に逃がすような構造とした圧力流体用測定器である。

【００２４】さらに、請求項３に対応する発明は、セラ
ミックス測定管の面取り部と外筐、またはセラミックス
測定管の面取り部と外筐とプロテクタリングとで形成さ
れるスペースに弾性体を圧縮介在する場合、少くともセ
ラミックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニン
グを介在する構成としたものである。

【００２５】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、測定管の内圧による応力変
形領域については焼成後に加工しない領域とすることに
より、研削加工による顕微鏡的なヘアクラックが生じる
ことがなくなり、実使用時に流体圧力が加わっても膨脹
によるクラック破壊を防止することができる。

【００２６】次に、請求項２に対応する発明は、セラミ
ックス測定管の面取り部に弾性体を介して外筐またはこ
の外筐と連結されるプロテクタリングを浮かす構造とし
たので、プラント配管などからの外部応力はプロテクタ
リングを介して外筐に逃げ、セラミックス測定管に加わ
ることがない。しかも、セラミックス測定管は、薄肉部
と厚肉部のうち、当該薄肉部だけが少くとも未焼成状態
のときのみ所要の加工を行うようにしたので、研削加工
による顕微鏡的なヘアクラックが生じることがなくな
り、実使用時に流体圧力が加わっても膨脹によるクラッ
ク破壊を防止できる。

【００２７】さらに、請求項３に対応する発明は、セラ
ミックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニング
を介在することにより、弾性体の耐腐性を高めることが
できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、
従来から未焼成セラミックスの焼成後に研削加工を行う
考えを脱皮し、本発明の重要な特徴でもある焼成後に研
削しないでセラミックス測定管を作ることの有効性につ
き、長年の研究，実験，観察の結果から説明する。

【００２９】先ず、未焼成セラミックスを焼成したと
き、セラミックス表面近くにポアが発生することについ
て述べた。そこで、図２１に示すようなポア散在層を除
去するために、２点鎖線で示す部分まで徹底的に研削加
工を行っている。このとき、研削加工は目の細かい羽布
加工を行うことにより研削時の顕微鏡的なヘアクラック
を除去し、その後にケミカルポリッシュを行ってポアレ
スセラミックスパイプを作ることができる。ここで、ケ
ミカルポリッシュとは、セラミックスの表面に比較的低
融点のガラス質塗料を塗った後、加熱溶融によってセラ
ミックス表面の荒れを溶解する。そして、冷却後、酸や
アルカリでガラス質層を溶かして除去する方法である。

【００３０】このポアレスセラミックスパイプの表面
は、ケミカルポリッシュによってあたかもローソクのロ
ーが溶けて固まったような表面になり、応力破壊のきっ
かけを作る可能性のない面となる。そこで、本発明に係
わるセラミックス測定管は、焼成後研削加工を行うこと
なく前記ポアレスセラミックスパイプとほぼ同等な強度
のものを得ることにある。

【００３１】先ず、焼成後研削しないセラミックスパイ
プの表面層を顕微鏡的に見ると、図１のような状態とな
っている。つまり、ポア散在層には、穴の開いた状態の
ポア２１ａ、ガス状の気体が抜けた後に穴が塞がった表
面独立気泡のポア２１ｂおよび内部独立ポア２１ｃなど
が存在する。一方、セラミックスパイプの表面層は、非
常に緻密で硬い組織となっている。ポア２１ａでも表面
層内に封じ込まれたポア周囲も強固な組織となってい
る。ゆえに、このような状態では、前述したポアレスセ
ラミックスの強度に比べて何ら遜色がない。本発明に係
わる圧力流体用測定器においては、焼成後に研削加工を
せずにポアレスセラミックスと何ら遜色のない状態で使
用することにある。

【００３２】しかし、未焼成セラミックスの焼成後に研
削加工をしない場合には、焼成時の収縮などを考慮しつ
つ、未焼成の段階で適切な切削加工その他の工夫を講じ
ておく必要がある。 （１） その１つは、流体圧力による応力変形状態の有
無に応じて焼成後の研削加工を選択的に行うこと（図
２）。

【００３３】すなわち、未焼成セラミックスパイプの焼
成によってセラミックス測定管を製造するが、実際の使
用時，セラミックス測定管２１には流体圧力を受けて応
力変形する領域甲と流体圧力による応力変形を無視でき
る領域乙とが有る場合、領域甲は焼成後研削加工しない
領域とし、領域乙は焼成後研削加工してもよい領域とす
る。一般には、測定管の中央部分が最も大きい応力変形
を受け易い。

【００３４】従って、測定管の中央部分の領域甲につい
ては未焼成セラミックスパイプの段階で薄肉部に形成す
れば、測定に必要な部材２２を収容するスペースを確保
できるとともに、焼成後に研削加工を行わないので、組
織的に強固な構造体とすることができる。一方、流体圧
力による応力変形を無視できる領域乙は端部に相当する
部分となるので、当該部分を厚肉部に形成することによ
り強度的に保持でき、かつ、焼成後に研削加工を行えば
他のプラント配管などとのシールに必要な重要に寸法を
確実に得ることができる。

【００３５】（２） 他の１つについては図３を参照し
て説明する。一般に、未焼成セラミックス管の焼成時、
当該管を横置き状態で焼成すると、同図（ａ）のように
ａ（横口径）＞ｂ（縦口径）なるつぶれ現象が発生す
る。そこで、このつぶれ現象をなくするために、焼成
時、未焼成セラミックス管を同図（ｂ）のように縦置き
の状態で焼成するものとする。また、未焼成の段階にお
いて未焼成セラミックス管に同図（ｃ）に示すように偏
肉２３が生じている場合、そのまま焼成すると焼成後に
研削加工を行う必要があるので、未焼成の段階で可能な
限り周方向の偏肉２３を除去するための切削加工を行
い、実使用時にセラミックス管に集中応力が加わらない
ようにする。同図（ｄ）は未焼成段階に切削加工を行っ
て偏肉２３を除去した図、同図（ｅ）は焼成によって収
縮したセラミックス測定管２１を示す図である。

【００３６】従って、以上のように未焼成の段階で未焼
成セラミックスパイプを適切に切削加工すれば、焼成時
にポアが生じていながら表面が非常に強固な組織になっ
てるので、前述のようなポアレスセラミックス相当の強
度が得られる。

【００３７】ところで、以上のようなポアありセラミッ
クス管表面の緻密組織は、流体圧力（内圧）による引張
り強度には著しく強いが、管の肉厚が薄いため比較的圧
縮，曲げ強度には弱い性質をもっている。つまり、流体
軸方向（スラスト方向）の力，すなわちプラント配管の
フランジとフランジの間に挟んでセラミックスパイプを
締め付けたときの応力には弱い面がある。

【００３８】そこで、本発明では、プラント配管からの
外力やボルト締め付けによる応力の影響を極力受けない
ような構造について図４および図５を参照しながら説明
する。図４は一部切り欠いて内部構造を示す図、図５は
図４を概略的に縦断面図である。

【００３９】同図において３１は薄肉部３１ａとこの薄
肉部両端部に位置する厚肉部３１ｂとをもつ未焼成セラ
ミックス管のうち、当該薄肉部は少くとも未焼成状態の
ときのみ所要の加工を行った後に焼成し、かつ、前記厚
肉部３１ｂの外側角部に面取り部３１ｃを設けた所定形
状のセラミックス測定管である。なお、この面取り部３
１ｃは直線テーパ状、湾曲状或いは直線と曲線とを組合
せた形状のものでもよい。

【００４０】このセラミックス測定管３１の外側には断
面逆凹形状の外筐３２が配置されるが、このとき面取り
部３１ｃと外筐３２とで構成されるスペース部分には例
えばゴム状弾性体３３を圧縮介在するものとする。従っ
て、外筐３２はゴム状弾性体３３によって面取り部３１
ｃ，ひいては測定管３１から浮いた状態となっている。
そして、これらセラミックス測定管３１を含む外筐３２
の両側には当該外筐３２端部内口径よりも内口径を小さ
く形成したプロテクタリング３４，３４が配置され、こ
れらプロテクタリング３４，３４は外側から取付けねじ
３５により外筐３２に固定されている。このとき、プロ
テクタリング３４、面取り部３１ｃおよび外筐３２とで
囲むスペース部分にはゴム状弾性体３３が介在されるの
で、プロテクタリング３４は測定管３１から浮いた状態
となっている。

【００４１】つまり、ゴム状弾性体３３は、図６に示す
ように測定管３１の面取り部３１ｃ、外筐３２およびプ
ロテクタリング３４の３者で圧接された状態となってい
るので、常時は図示実線３７ａの位置に設定されている
が、測定管３１内部から大きな流体圧力Ｐが加わって
も、図示点線３７ｂのごとき測定管３１の面取り部３１
ｃと外筐３２とに食い込むようになるので、完全なセル
フシール機構として作用する。しかも、組立て上，測定
管３１の面取り部３１ｃと外筐３２とで形成されるスペ
ースにゴム状弾性体３３を介在させるだけであるので、
簡単に圧力流体や高圧流体の漏洩を防止できる。さら
に、測定管３１両端の面取り部３１ｃにそれぞれゴム状
弾性体３３を介在して外筐３２で覆うようにしているた
め、当該ゴム状弾性体３３による自己バランス心出し機
能により、外筐３２からの外力のアイソレーションも図
れる。

【００４２】さらに、プラント配管３８ａ，３８ｂのフ
ランジ３９ａ，３９ｂで挟み込むように設置し、かつ、
取付ボルト４０および取付ナット４１で締め付け固定し
たとき、その締め付けによるプラント配管３８ａ，３８
ｂからの外部応力はプロテクタリング３４を介して外筐
３２に逃げる構造となっており、セラミックス測定管３
１の弱さを解決することができる。

【００４３】４２は耐摩耗性ライニング、４３はパッキ
ング、４５は物理量測定用静電容量形電極、４６はＹ溝
である。この静電容量形電極４５は、セラミックス測定
管２１の外表面に金属の溶射で形成された薄膜電極４５
ａと、電極４５ｂとが所定の距離をもって対向させ、こ
れら電極４５ａ，４５ｂの間の静電容量変化から物理量
を測定する。この電極４５において４５ｃは絶縁性電極
取付材、４５ｄは袋ナット、４５ｅはゴム弾性体、４５
ｆは信号取出し線である。

【００４４】なお、実施例では、プロテクタリング３
４、面取り部３１ｃおよび外筐３２とで囲むスペース部
分には直接ゴム状弾性体３３を介在するようにしたが、
例えば図７（ａ）に示すように面取り部３１ｃとゴム状
弾性体３３の間からプロテクタリング３４を囲むように
耐腐性ライニング４６ａを施し、或いはゴム状弾性体３
３のみを囲むように耐腐性ライニング４６ｂを施すこと
により、プロテクタリング３４やゴム状弾性体３３を防
食から保護でき、耐腐性を向上させることができる。

【００４５】次に、図８および図９は本発明に係わる圧
力流体用測定器の他の実施例であって、これはセラミッ
クス測定管３１の外側に、当該セラミックス測定管３１
の端面を囲むように２分割された外筐３２ａ，３２ｂを
配置し、取付けねじ５０を用いて両外筐３２ａ，３２ｂ
を固定したものである。従って、この構造のものは、セ
ラミックス測定管３１の面取り部３１ｃと各外筐３２
ａ，３２ｂとでゴム状弾性体３３を圧縮介在するので、
図１０に示すように常時は図示実線３７ａの位置に設定
されているが、測定管３１内部から大きな流体圧力Ｐが
加わったとき図示点線３７ｂのごとき測定管３１の面取
り部３１ｃと外筐３２とに食い込むようになるので、完
全なセルフシール機構を構成する。しかも、測定管３１
に外筐３２ａ，３２ｂを取付ける場合にも非常に簡単で
ある。

【００４６】なお、この測定管３１は、図示するごとく
測定管端部の厚肉部３１ｂ内面を研削加工して内面テー
パ３１ｄを形成したが、これは外筐内口径ΦＤ₀ と測定
管３１の内口径ΦＤ₁ との段差をなくして流体の乱れを
防ぐことにある。しかし、厚肉部３１ｂ内面を研削加工
したとき、ヘアクラックが多少発生することもあるが、
厚肉のために破壊抵抗力が大きく、むしろ流体の乱れに
よる影響，つまり安全設計を重視したものである。

【００４７】また、この圧力流体用測定器は、例えば電
気伝導度を測定する観点から、図示するごとく接液形電
極構造を採用している。つまり、セラミックス測定管３
１に漏斗状電極取付け孔を形成し、この電極取付け孔に
電極５１を装着する。この電極５１は、その電極頭部が
断面ほぼ扇状に形成され、さらに後端部側にはねじ山が
形成されている。この電極頭部の側面，つまりパッキン
接触面の傾斜角度は電極中心軸に対して前記電極取付け
孔の漏斗状傾斜面の傾斜角度よりも急傾斜に形成するも
のとする。

【００４８】そして、漏斗状電極取付け孔への電極挿入
時、ゴム，テフロン等のパッキン５１ａを介して電極５
１を挿入した後、セラミックス測定管３１の外側から弾
性部材を保持する受け座５２が挿通され、最後にボルト
ナット５３で適宜な位置まで締め付けることにより、電
極５１に所定の弾性力を付与するように固定する。

【００４９】また、セラミックス測定管３１は、前述し
たように薄肉部３１ａと厚肉部３１ｂとで構成されてい
るが、例えば図１１に示すように薄肉部３１ａの周方向
に少くとも１つ以上のリング状厚肉部３１ｅを設けるよ
うにすれば、流体圧力に対する応力変化に十分に対処す
ることができる。同図（ｄ）は薄肉部３１ａに点状厚肉
部３１ｆを設けた例である。なお、この測定器について
も図７のような耐腐性ライニング４６ａ，４６ｂを施し
てもよい。

【００５０】次に、本発明に係わる圧力流体用測定器に
関し、圧力測定に応用する場合について説明する。この
場合の測定器は図４，図５に示す静電容量形電極４５を
用いて圧力を測定するが、この測定原理を説明する。

【００５１】このセラミックス測定管３１は薄肉部３１
ａと厚肉部３１ｂとからなるが、その薄肉部３１ａが流
体圧力を受けて外側に膨らむことを利用して圧力を測定
するものである。一般に、セラミックスは、流体圧力と
縦弾性係数との間には図１２に示すように直線性の良好
な特性を有している。従って、図４，図５に示すように
セラミックス測定管３１の外周に一方の電極４５ａを溶
射などにより形成する一方、この電極４５ａから所定距
離を有して対向させて他方の電極４５ｂを配置すれば、
セラミックス測定管３１が流体圧力により所定位置から
移動したとき、静電容量の変化として検出することがで
きる。

【００５２】そこで、このような静電容量の変化を所定
周期ごとに積分アンプで複数回積分し、得られた複数回
の積分出力を平均化回路で平均化することにより、圧力
に対応する信号に変換するか、或いは図１３〜図１５に
示すごとく積分アンプ６０の積分電圧Ｅ₁ ，…，Ｅ_n を
定電圧発生器６１の異極性基準電圧Ｅ₀ でディスチャー
ジし、クロック発生源６２のクロックを用いてＥ₁ ，
…，Ｅ_n に対応した幅のパルス（図１５）に変換し、こ
れを平均化回路６３に入れて平均化した後、演算部６４
にて圧力に対応した信号に変換する。そして、後続の変
換部６５にて例えば４〜２０mAＤＣの範囲の信号に変換
し出力する。

【００５３】次に、電気伝導度測定器について説明す
る。この電気伝導度測定器は、図８，図９に示すような
電極５１を用い、かつ、図１６のような回路構成を用い
ることにより、電気伝導度を測定する。すなわち、ブリ
ッジ回路７０の一辺に本発明に係わる圧力流体用測定器
７１を挿入するとともに、信号電源７２からブリッジ回
路７０に例えば４０００Ｈz の信号電圧を加え、このと
き電気伝導度の変化に対応したブリッジ回路７０の不平
衡出力電圧を変換部７３に導き、ここで例えば４〜２０
mAＤＣの範囲の信号に変換し出力する。なお、信号電源
７２から高い周波数の信号電圧を出力するようにしたの
は電極間の分極を防止するためである。７４はインピー
ダンマッチングコンデンサである。

【００５４】さらに、流体の流量を測定する場合、図１
７に示すようにセラミックス測定管３１の薄肉部３１ａ
で形成されるスペースに励磁コイル８０を設置すれば、
本来の電磁流量計に適用することができる。なお、この
電磁流量計の場合には図４および図８の何れの電極構造
でもよいことは言うまでもない。従って、上記実施例で
は、圧力測定器，電気伝導度測定器および流量計を用い
たが、その他の物理量を測定する場合でも同様に適用で
きる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
ぎのような種々の効果を奏する。

【００５６】請求項１の発明は、流体圧力によるセラミ
ックス測定管の応力変形領域ついては焼成前の加工のみ
とし、焼成後の加工を行わないので、ヘアクラックが生
じることがなく、流体圧力が加わっても膨脹によるクラ
ック破壊を防止できる。

【００５７】請求項２の発明は、プラント配管などの外
部応力を外筐に逃がす構造であるので、セラミックス測
定管のスラスト軸方向の肉薄よる弱さを十分にカバーで
きる。

【００５８】次に、請求項３の発明では、セラミックス
測定管の面取り部と外筐を浮かす弾性体との間にライニ
ングを介在したことにより、弾性体の耐腐性を高めるこ
とができる。

【００５９】さらに、請求項４の発明では、未焼成の段
階で未焼成セラミックス体の偏肉を除去し、焼成後に研
削加工しないようにしたので、実際の使用時、当該偏肉
部分に集中応力を加わることがなく、ヘアクラックも発
生せずに十分な強度を保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックス測定管を焼成後に研削加工しない
理由を説明するセラミックス測定管の表面層を顕微鏡的
に見た図。

【図２】流体圧力によるセラミックス測定管の応力変形
領域，応力変形無視領域と測定管の肉厚との関係を説明
する図。

【図３】未焼成セラミックス測定管を焼成後に研削加工
せずに仕上げるための説明図。

【図４】本発明の係わる圧力流体用測定器の一実施例を
説明する一部切り欠き内部構造を示す図。

【図５】図４の圧力流体用測定器を概略的に示す縦断面
図。

【図６】流体圧力によるゴム状弾性体の変形状態を示す
図。

【図７】ゴム状弾性体とプロテクタリングまたはゴム状
弾性体のみを防腐するたに耐食性ライニングを施した
図。

【図８】本発明の係わる圧力流体用測定器の他の実施例
を説明する一部切り欠き内部構造を示す図。

【図９】図８の圧力流体用測定器を概略的に示す縦断面
図。

【図１０】流体圧力によるゴム状弾性体の変形状態を示
す図。

【図１１】セラミックス測定管の薄肉部の周方向に厚肉
部を形成した図。

【図１２】流体圧力に対するセラミックス測定管の縦弾
性係数を示す特性図。

【図１３】流体圧力を測定するための全体構成図。

【図１４】図１３に示す積分アンプの積分値とディスチ
ャージの状態を説明する図。

【図１５】図１４のディスチャージ時間とパルス幅との
関係を説明する図。

【図１６】電気伝導度を測定する測定器の全体構成図。

【図１７】流体の流量を測定する電磁流量測定器を概略
的に示す縦断面図。

【図１８】従来のセラミックス測定管を用いた測定器の
一部切り欠き内部構造を示す図。

【図１９】セラミックス測定管に薄肉部を設ける理由を
説明する図。

【図２０】従来のセラミックス測定管を製造する工程お
よび流体圧力の影響を説明する図。

【図２１】焼成後のセラミックスを研削加工する理由を
説明する図。

【図２２】従来のセラミックス測定管に電極を取り付け
る説明図。

【符号の説明】

３１…セラミックス測定管、３１ａ…薄肉部、３１ｂ…
厚肉部、３１ｃ…面取り部、３１ｄ…内面テーパ、３
２，３２ａ，３２ｂ…外筐、３３…ゴム状弾性体、３４
…プロテクタリング、４２…耐摩耗性ライニング、４５
…静電容量形電極、４６ａ，４６ｂ…耐食性ライニン
グ、５１…電極。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未焼成セラミックス体を焼成して作られ
   るセラミックス測定管を有する圧力流体用測定器におい
   て、 前記セラミックス測定管自体に、流体圧力による応力変
   形領域と流体圧力による応力変形を無視できる領域とを
   有する場合、前記応力変形領域に対しては前記焼成後に
   加工しない領域とし、一方、前記応力変形無視領域に対
   しては前記焼成後の加工可能領域とすることを特徴とす
   る圧力流体用測定器。
2. 【請求項２】 薄肉部とこの薄肉部両端部に位置する厚
   肉部とをもつ未焼成セラミックス体のうち、当該薄肉部
   は少くとも未焼成状態のときのみ所要の加工を行った後
   に焼成し、かつ、前記厚肉部の外側角部に面取り部を設
   けた被測定圧力流体の圧力，電気伝導度，流量等の物理
   量を測定する電極を備えた所定形状のセラミックス測定
   管を用いるとともに、このセラミックス測定管の面取り
   部と外筐、またはセラミックス測定管の面取り部と外筐
   とプロテクタリングとで形成されるスペースに弾性体を
   圧縮介在することにより、セルフシール機構と外部から
   受ける応力を前記外筐に逃がすような構造としたことを
   特徴とする圧力流体用測定器。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、少くともセラミ
   ックス測定管の面取り部と弾性体との間にライニングを
   介在させることにより耐食性を高めるようにしたことを
   特徴とする圧力流体用測定器。
4. 【請求項４】 測定管は、未焼成段階で未焼成セラミッ
   クス筒体の切削加工によって周方向の偏肉を除去し、焼
   成後研削加工を行なわずに所定の形状となるようにした
   ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の圧力流
   体用測定器。