JPH0537210Y2

JPH0537210Y2 -

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Publication number: JPH0537210Y2
Application number: JP18255086U
Authority: JP
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2001-11-27
Also published as: JPS6387521U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、セラミツクス製の測定管を有するセ
ラミツクス電磁流量計に関するものである。

更に詳述すれば、セラミツクスの測定管を有す
るセラミツクス電磁流量計の電極部分の改良に関
するものである。

（従来の技術）第５図は従来より一般に使用されている従来例
の構成説明図である。

図において、１はセラミツクス製の円筒状の測
定管である。１１，１２は測定管１に対向して配
置され導電性粉末を混合し測定管１と一体に焼成
して形成された柱状のサーメツトの電極である。

（考案が解決しようとする問題点）このような電極においては、導電性粉末の材質としては、導電性粉末の融点
が、セラミツク製の測定管の焼成温度より高いこ
と、かつ、高耐食性を有することが必要で、たと
えば、アルミナ（Al₂O₃）、ジルコニア（ZrO₂）
等の酸化物セラミツクスに白金（Pt）あるいは
パラジウム（Pd）を混合する組み合わせが適当
である。

次に、混合する導電性粉末の割合は、シール性
能の信頼性及びコストの面からは導電性が得られ
る範囲内でなるべく少い方が良い。電極部１１，
１２と測定管１との境界でのシール性能からは、
導電性微粉末の含有率は少なければ少いほどよ
い。なぜならば、含有率が増すほど焼成時の収縮
率が小さくなり、周囲の素地セラミツクスとの収
縮率差が大きくなり、シール性の信頼性が低下す
る。このため、導電性が得られる範囲内で含有率
はなるべく少い方がよい。

すなわち、一体に焼成される際に発生するセラ
ミツク材よりなる測定管１の収縮は第６図に示す
如く、電極１１，１２の半径方向のＸ方向及び電
極１１，１２の軸方向Ｙとがある。電極１１，１
２の導電性微粉末の体積含有率が高いと、セラミ
ツク材よりなる測定管１に比べて殆んど収縮しな
いため、その境界には、収縮Ｙによるせん断応力
が、さらに境界近傍の測定管側には、収縮Ｘによ
り周方向の引張り応力が発生する。このように応
力の発生した状態で、セラミツクスの焼成が進む
ため、境界にはクラツクが発生しやすく、このク
ラツクが漏れ孔を形成し十分な気密性が確保でき
ない。

また、焼成直後では、漏れ孔を形成するまでの
クラツクには至らなかつたとしても、境界部分に
は、応力が残留していることとなり、その後、使
用中に生じる繰り返し応力、たとえば、熱衝撃等
により漏れ孔が形成されることがあり、シール性
の信頼性に問題がある。

またコストの面からは、白金やパラジウム等の
高価な金属粉末を使用する場合、特に少ない方が
よい。

一方、接液部の電気抵抗は、導電性粉末の体積
含有率が高い方が小さくなる。なぜならば、接液
抵抗は導電性微粉末と測定流体との接触面積が大
きいほど、小さくなるからである。

接液インピーダンスが大きくなると、性能面に
関し、次の問題点が発生する。

第７図において、enは外部の誘導電圧、Z_sは信
号源インピーダンス、Z_oは誘導源と信号源間のイ
ンピーダンスとする。ここで、サーメツト電極１
１，１２内の抵抗は、導電性物質の連続相が形成
させることにより導電性を得ているため、十分小
さく無視できる（導電性物質の導電性とほぼ同
じ。）検出器からの誘導による出力電圧ｅはｅ＝Z_s／Z_s＋Z_oe_o となり、信号源インピーダンスZ_sが大きいほど、
誘導の影響を受け易いことになる。信号源インピ
ーダンスZ_sは、測定液のインピーダンスと接液イ
ンピーダンスの和である。したがつて、接液イン
ピーダンスが大きくなると、信号源インピーダン
スZ_sは大きくなる。

以上の結果、導電性微粉末の含有率が小さすぎ
ると、耐ノイズ性能を確保することができない。

本考案は、この問題点を解決するものである。

本考案の目的は、電極部の良導電性を確保しつ
つ、シール性について高信頼性を確保し得るセラ
ミツクス電磁流量計を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するために、本考案は、測定流
体が流れるセラミツクス製の測定管中の電極部に
導電性物質が埋め込み焼成されたセラミツクス電
磁流量計において、前記電極部が白金あるいはパ
ラジウムの体積含有率が20〜50％に混入されたセ
ラミツクスよりなることを特徴とするセラミツク
ス電磁流量計を構成したものである。

（作用）以上の構成において、電極部の白金あるいはパ
ラジウムの体積含有率が50％以下であるので、電
極部と測定管との焼成時の収縮量差が小さくな
り、測定管と電極部とのシール性について高い信
頼性は得られコストの上昇を抑えることができる
と共に、体積含有率を20％以上にしたので確実な
導通性も得られる。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

（実施例）第１図は、本考案の一実施例の要部構成説明図
である。

図において、第５図と同一記号は同一機能を示
す。

以下、第５図と相違部分のみ説明する。

図において、２は電極である。電極２は20〜50
％の体積含有率の白金あるいはパラジウムの粉末
が混合されたセラミツクよりなり、測定管１と一
体に焼成されている。測定管１は、この場合は、
アルミナ（Al₂O₃）あるいはジルコニア（ZrO₂）
等の酸化物セラミツクスが用いられている。

以上の構成において、前述の如く、埋め込まれ
る電極部とセラミツク材よりなる測定管１との間
の、焼成時に発生する収縮率の差は少くすること
が必要である。

例として、第２図に、白金とアルミナの混合体
の収縮率と、白金の体積含有率の関係を示す。こ
こで、白金の平均粒子径を50μm、アルミナの平
均粒子0.6μm、を1ton／cm²の圧力で成形した場合
を示す。但し、セラミツク測定管１の成形は、二
次粒子化された数十μmの顆粒を使用する。第２
図から、わかるように、白金の体積含有率が増す
ほど、測定管１との収縮率の差が大きくなる。よ
つて、含有率が小さければ、小さいほど、測定管
と電極部との境界付近に無理な応力が発生しにく
いことがわかる。

次に、電磁流量計の電極として機能するために
は、電極１１，１２はセラミツク内に白金の連続
相が生成され、電気的に導通を有することが必要
となる。一般に、セラミツク内に混合される白金
の体積含有率は、大きくなるほど、連続白金相は
生成されやすく、20％以上の体積含有率を有すれ
ば、確実な導通が得られる。

さらに、白金等を混合した電極部分１１，１２
の焼結体の気孔率が問題となる。気孔率が大きく
なると、それぞれの気孔が電極部分内部で連続
し、漏れ孔を形成し、シール性能が低下する。こ
の気孔率に関しては、白金の体積含有率が増すほ
ど大きくなる傾向があり、体積含有率が50％を越
えたあたりから連続気孔が生成することが実験的
にわかつた。これは白金（パナジウム）の方が、
セラミツクスに比べ低い温度から焼結（癒着）し
始める。（白金の場合500〜700℃、アルミナの場
合1100〜1200℃）。このため、白金部の収縮の方
が早く始まり、周囲のセラミツクス粒子を動か
す。そこで、セラミツクスの成形密度が低下し、
焼結が不十分になるためと推定できる。

以上の理由により、白金と20〜50％の体積含有
率でセラミツクスと混合一体焼成することによ
り、測定管１と電極１１，１２の収縮量の差を減
少でき、測定管１と電極１１，１２とのシール性
について、高い信頼性を有する電極部を構成する
ことができる。

なお、白金あるいはパラジウムの導電性物質に
対して、セラミツク材質として、アルミナ（Al₂
O₃）、ジルコニア（ZrO₂）等の酸化物セラミツク
スが用いられれば、測定管１と電極１１，１２の
より強固な接合が得られる。すなわち、白金の融
点が1770℃であり、パラジウムの融点が1550℃で
あり、セラミツクスの焼成温度が1400℃〜1700℃
であるので、白金の場合は1700℃以下、パラジウ
ムの場合は1550℃以下すなわち、混合金属粉末の
融点以下でセラミツクスの焼成が可能であるこ
と。固相接合等の技術で知られるように、酸化物
セラミツクスと白金、パラジウムが高温下で化学
的に接合すること（特公昭57−11879号「金属と
セラミツク材料との化学結合」に詳細が述べられ
ている）。またさらに、電磁流量計の電極として
十分な耐食性を白金、パラジウムが有することに
よる。

本考案のセラミツクス電磁流量計は、たとえ
ば、以下の如き方法により製作する。

第３図及び第４図に示す如く、ゴム型２０に設
けられた孔２９より薄肉チユーブ２７を、その端
部が中芯１７に接するように挿入する。ここで、
薄肉チユーブ２７内には、測定管１と同材質のセ
ラミツクス粉末と白金又はパラジウムの粉末とを
20〜50％で混合したもの２６が、さらに必要長さ
以上の部分には、セラミツクス粉末２５が充填さ
れ、外側より棒２８でおさえられている。

この状態で、上部よりセラミツクス粉末２５を
ゴム型２０内に充填し、上蓋１５（図示せず）を
中芯１７とゴム型２０に嵌め込む。この後、棒２
８を固定した状態で薄肉チユーブ２７を引き抜
き、さらに、その後、棒２８を抜き、孔２９に、
ゴムせん３０を挿入し、静水圧Ｐにより一体成形
する。

（考案の効果）以上説明したように、本考案は、測定流体が流
れるセラミツクス製の測定管中の電極部に導電性
物質が埋め込み焼成されたセラミツクス電磁流量
計において、前記電極部が白金あるいはパラジウ
ムの体積含有率が20〜50％に混入されたセラミツ
クスよりなることを特徴とするセラミツクス電磁
流量計を構成したので、埋込まれた電極部と測定
管との焼成時の収縮量差が小さくなり、接合境界
部に発生する応力が軽減できるため、接合部分の
シール性に高い信頼性を有するセラミツクス電磁
流量計が実現できる。また、体積含有率を20〜50
％としたので、含有率100％とする場合に比して、
導電性は確保しつつ低コストのセラミツクス電磁
流量計を得ることができる。

したがつて、本考案によれば、電極部の良導電
性を確保しつつ、シール性について高信頼性を確
保し得るセラミツクス電磁流量計を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成説明図、第２
図は第１図の動作説明図、第３図、第４図は第１
図の製造方法の説明図、第５図は従来より一般に
使用されている従来例の構成説明図、第６図、第
７図は第５図の動作説明図である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

測定流体が流れるセラミツクス製の測定管中の
電極部に導電性物質が埋め込み焼成されたセラミ
ツクス電磁流量計において、前記電極部が白金あ
るいはパラジウムの体積含有率が20〜50％に混入
されたセラミツクスよりなることを特徴とするセ
ラミツクス電磁流量計。