JPH0610257Y2 - Ceramic electromagnetic flowmeter - Google Patents

Ceramic electromagnetic flowmeter

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JPH0610257Y2
JPH0610257Y2 JP9680288U JP9680288U JPH0610257Y2 JP H0610257 Y2 JPH0610257 Y2 JP H0610257Y2 JP 9680288 U JP9680288 U JP 9680288U JP 9680288 U JP9680288 U JP 9680288U JP H0610257 Y2 JPH0610257 Y2 JP H0610257Y2
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JP
Japan
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ceramic powder
thermal conductivity
measuring tube
mixed
electrode
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JP9680288U
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JPH0217624U (en
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高志 岡田
晃朗 藤田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はセラミックス製の測定管を有するセラミックス
電磁流量計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a ceramics electromagnetic flowmeter having a ceramics measuring tube.

更に詳述すれば、セラミックス製の測定管を有するセラ
ミックス電磁流量計の電極部分の改良に関するものであ
る。
More specifically, the present invention relates to improvement of an electrode portion of a ceramics electromagnetic flowmeter having a ceramics measuring tube.

〈従来の技術〉 第2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。
<Prior Art> FIG. 2 is an explanatory view of a configuration of a conventional example which is generally used in the past.

図において、1はセラミックス製の円筒状の測定管であ
る。測定管1は、この場合は、アルミナ(Al
が用いられている。21,22は測定管1に対向して配
置され導電性粉末を混合して測定管1と一体に焼成して
形成された柱状のサーメットの電極部である。
In the figure, 1 is a cylindrical measuring tube made of ceramics. The measuring tube 1 is, in this case, alumina (Al 2 O 3 ).
Is used. Reference numerals 21 and 22 denote columnar cermet electrode portions which are arranged so as to face the measurement tube 1 and which are formed by mixing conductive powder and firing the mixture together with the measurement tube 1.

〈考案が解決しようとする課題〉 このようなセラミックス電磁流量計においては、測定管
1と電極部21,22との熱伝導度及び熱膨脹係数に差
があると、測定管1の内面に熱衝撃が加えられた場合
に、測定管1と電極部21,22との境界及びその近傍
に、測定管1の他の内表面よりも大きな応力が発生す
る。
<Problems to be Solved by the Invention> In such a ceramic electromagnetic flowmeter, if there is a difference in thermal conductivity and thermal expansion coefficient between the measuring tube 1 and the electrode parts 21 and 22, thermal shock is applied to the inner surface of the measuring tube 1. Is applied, a larger stress is generated at the boundary between the measuring tube 1 and the electrode portions 21 and 22 and in the vicinity thereof than in the other inner surface of the measuring tube 1.

例えば、アルミナ(Al)の測定管1に、白金と
アルミナ(Pt−Al)のサーメットの電極部2
1,22を埋め込んだ場合には、 アルミナの熱膨脹係数7〜8×10-6/℃< 白金の熱膨脹係数8.9×10-6/℃ アルミナの熱伝導度21(W/m・k)< 白金の熱伝導度72(W/m・k) であるので、測定管1の内面が急加熱(熱衝撃となる)
された場合に、熱伝導度の差にもとずき、測定管1と電
極部21,22との境界及びその近傍に大きな応力が発
生する。
For example, alumina (Al 2 O 3) in the measuring tube 1, platinum and alumina (Pt-Al 2 O 3) of the cermet of the electrode portion 2
When 1 and 22 are embedded, the coefficient of thermal expansion of alumina 7 to 8 × 10 −6 / ° C. <The coefficient of thermal expansion of platinum 8.9 × 10 −6 / ° C. Thermal conductivity of alumina 21 (W / m · k) <Since platinum has a thermal conductivity of 72 (W / m · k), the inner surface of the measuring tube 1 is rapidly heated (becomes a thermal shock).
In that case, a large stress is generated at the boundary between the measuring tube 1 and the electrode portions 21 and 22 and in the vicinity thereof due to the difference in thermal conductivity.

通常、プラント装置、特に、食品用の装置の場合には、
配管の蒸気洗浄がしばしば必要とされるが、これに対し
ては、約150℃に耐える必要がある。
Usually plant equipment, especially in the case of food equipment,
Steam cleaning of the piping is often required, for which it must withstand about 150 ° C.

第2図従来例においては、測定管1の内面に急激な熱衝
撃が与えられると、例えば、100℃程度の熱衝撃で、
電極部21,22との境界面に生じた応力により、測定
管1にクラックが生じる。
In the conventional example of FIG. 2, when a rapid thermal shock is applied to the inner surface of the measuring tube 1, for example, a thermal shock of about 100 ° C.
A crack is generated in the measuring tube 1 due to the stress generated at the boundary surface between the electrodes 21 and 22.

以上のことから、耐熱衝撃性の高いセラミックス電磁流
量計が得られない問題点があった。
From the above, there is a problem that a ceramic electromagnetic flowmeter having high thermal shock resistance cannot be obtained.

本考案は、この問題点を、解決するものである。The present invention solves this problem.

本考案の目的は耐熱衝撃性が良好で安価なセラミックス
電磁流量計を提供するにある。
An object of the present invention is to provide an inexpensive ceramics electromagnetic flowmeter having good thermal shock resistance.

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成をするために、本考案は、測定流体が流
れるセラミックス製の測定管中の電極部に導電性物質が
埋め込め焼成されたセラミックス電磁流量計において、 導電性セラミックス粉末と絶縁性セラミックス粉末とが
混合された複合セラミックス粉末からなる柱状の電極本
体と該電極本体の周囲に同芯閉曲線状に設けられ絶縁性
セラミックス粉末と内周から外周方向に導電性が低くな
るように混合された導電性セラミックス粉末と内周から
外周方向に前記電極本体と熱伝導率がほぼ等しくなるよ
うに混合された高熱伝導性の絶縁性セラミックス粉末と
からなる複合セラミックスの筒状のバッファ体とを備え
る電極部と、絶縁性セラミックス粉末に前記バッファ体
と熱伝導率がほぼ等しくなるように混合された高熱伝導
性の絶縁性セラミックス粉末とからなる複合セラミック
スの測定管とを具備したことを特徴とするセラミックス
電磁流量計を構成したものである。
<Means for Solving the Problem> In order to achieve this object, the present invention provides a ceramics electromagnetic flowmeter in which a conductive substance is embedded and fired in an electrode portion of a ceramics measuring tube in which a measuring fluid flows. A columnar electrode body made of a composite ceramic powder in which a conductive ceramic powder and an insulating ceramic powder are mixed, and a concentric closed curve provided around the electrode body, and the insulating ceramic powder is electrically conductive from the inner circumference to the outer circumference. Of the conductive ceramic powder mixed so as to lower the thermal conductivity and the insulating ceramic powder of high thermal conductivity mixed such that the thermal conductivity is substantially equal to that of the electrode body from the inner circumference to the outer circumference. An electrode part having a cylindrical buffer body and an insulating ceramic powder are mixed so that the thermal conductivity of the buffer body is substantially equal to that of the buffer body. Is obtained by constituting the ceramic electromagnetic flowmeter characterized by comprising a measuring tube of high thermal conductivity insulating ceramic powder comprising a composite ceramic which.

〈作用〉 以上の構成において、測定管の内面が急加熱された場合
に、測定管と電極部との境界及びその近傍に大きな応力
が発生する恐れがあるが、電極部の周囲には、バッファ
体が設けられているので、測定管が破壊しない。
<Operation> In the above configuration, when the inner surface of the measuring tube is rapidly heated, a large stress may occur at the boundary between the measuring tube and the electrode part and in the vicinity thereof. Since the body is provided, the measuring tube does not break.

〈実施例〉 第1図は本考案の一実施例の要部構成説明図で、(A)
は正面図、(B)は平面図である。
<Embodiment> FIG. 1 is an explanatory view of a main part configuration of an embodiment of the present invention.
Is a front view and (B) is a plan view.

図において、第2図と同一記号は同一機能を表わす。In the figure, the same symbols as in FIG. 2 represent the same functions.

1は耐熱衝撃性の良好な絶縁性セラミックス粉末よりな
る窒化珪素(Si)と、高熱伝導性の絶縁性セラ
ミックス粉末からなる窒化アルミ(AlN)よりなり、
所要の熱伝導度を有する、複合セラミックス製の円筒状
の測定管である。
1 is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) made of insulating ceramic powder having good thermal shock resistance and aluminum nitride (AlN) made of insulating ceramic powder having high thermal conductivity,
A cylindrical measuring tube made of composite ceramics having a required thermal conductivity.

この場合は、窒化珪素(Si)77.3%と、窒
化アルミ(AlN)22.7%の体積含有率よりなる。
In this case, the volume content is 77.3% of silicon nitride (Si 3 N 4 ) and 22.7% of aluminum nitride (AlN).

3は電極本体31とバッフア体32とよりなる電極部で
ある。
Reference numeral 3 is an electrode portion including an electrode body 31 and a buffer body 32.

31は測定管1とほぼ同じ熱伝導度を有するように所要
の体積含有率の導電性セラミックス粉末と絶縁性セラミ
ックス粉末とが混合された、複合セラミックスからなる
柱状の電極本体である。
Reference numeral 31 is a columnar electrode body made of a composite ceramic in which a required volume content of a conductive ceramic powder and an insulating ceramic powder are mixed so as to have substantially the same thermal conductivity as that of the measuring tube 1.

この場合は、導電性セラミックス粉末からなる炭化珪素
(SiC)30%と絶縁性セラミックス粉末からなる窒
化珪素(Si)70%の体積含有率よりなる。
In this case, the volume content is 30% of silicon carbide (SiC) made of conductive ceramic powder and 70% of silicon nitride (Si 3 N 4 ) made of insulating ceramic powder.

バッファ体32は、第1,第2,第3バッファ層32
1,322,333よりなり、電極本体31の周囲に同
芯閉曲線状に設けられ、絶縁性セラミックス粉末と内周
から外周方向に導電性が低くなるように混合された導電
性セラミックス粉末と内周から外周方向に電極本体31
と熱伝導率がほぼ等しくなるように混合された高熱伝導
性の絶縁性セラミックス粉末とからなる複合セラミック
スからなる。
The buffer body 32 includes the first, second and third buffer layers 32.
1, 322, 333, which are provided in a concentric closed curve shape around the electrode body 31, and are mixed with the insulating ceramic powder so that the conductivity decreases from the inner circumference toward the outer circumference. From the outer circumference to the electrode body 31
And a highly heat-conductive insulating ceramic powder mixed so that their thermal conductivity is almost equal to each other.

この場合は、絶縁性セラミックス粉末として窒化珪素
(Si)、導電性セラミックス粉末として炭化珪
素(SiC)、高熱伝導性の絶縁性セラミックス粉末と
して窒化アルミ(AlN)が使用されている。
In this case, silicon nitride (Si 3 N 4 ) is used as the insulating ceramic powder, silicon carbide (SiC) is used as the conductive ceramic powder, and aluminum nitride (AlN) is used as the highly thermally conductive insulating ceramic powder.

第1バッファ層321は炭化珪素(SiC)20%、窒
化アルミ(AlN)7.6%と窒化珪素(Si
72.4%が用いられている。
The first buffer layer 321 is made of silicon carbide (SiC) 20%, aluminum nitride (AlN) 7.6%, and silicon nitride (Si 3 N 4 ).
72.4% is used.

第2バッファ層322は炭化珪素(SiC)10%、窒
化アルミ(AlN)15.1%と窒化珪素(Si
)74.9%が用いられている。
The second buffer layer 322 is made of silicon carbide (SiC) 10%, aluminum nitride (AlN) 15.1%, and silicon nitride (Si).
3 N 4 ) 74.9% is used.

第3バッファ層323は炭化珪素(SiC)5%、窒化
アルミ(AlN)18.9%と窒化珪素(Si
76.1%が用いられている。
The third buffer layer 323 is made of silicon carbide (SiC) 5%, aluminum nitride (AlN) 18.9%, and silicon nitride (Si 3 N 4 ).
76.1% is used.

炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si)、と窒化
アルミ(AlN)は下記の如く、熱膨脹係数が同じ様
で、熱伝導性が異なるので、混合率を組合せることによ
り、装置の熱衝撃性を改善出来る。
Silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and aluminum nitride (AlN) have the same coefficient of thermal expansion and different thermal conductivity as described below. Can improve thermal shock resistance.

窒化珪素の熱伝導度15〜20(W/m・k) 炭化珪素の熱伝導度60〜160(W/m・k) 窒化アルミの熱伝導度100〜180(W/m・k) 窒化珪素の熱膨脹係数3〜4×10-6/℃ 炭化珪素の熱膨脹係数4×10-6/℃ 窒化アルミ熱膨脹係数4〜6×10-6/℃ 今、各構成部品の熱伝導度を計算すると、 測定管1の熱伝導度45.3(W/m・k) 電極本体31の熱伝導度45.25(W/m・k) 第1バッファ層の321熱伝導度45.31(W/m・
k) 第2バッファ層322の熱伝導度45.25(W/m・
k) 第3バッファ層323の熱伝導度45.28(W/m・
k) とほぼ等しくなっている。
Thermal conductivity of silicon nitride 15 to 20 (W / m · k) Thermal conductivity of silicon carbide 60 to 160 (W / m · k) Thermal conductivity of aluminum nitride 100 to 180 (W / m · k) Silicon nitride Coefficient of thermal expansion of 3-4 × 10 -6 / ° C. coefficient of thermal expansion of silicon carbide 4 × 10 -6 / ° C. aluminum nitride coefficient of thermal expansion 4-6 × 10 -6 / ° C. Now, when the thermal conductivity of each component is calculated, Thermal conductivity of measuring tube 1 45.3 (W / m · k) Thermal conductivity of electrode body 31 45.25 (W / m · k) 321 Thermal conductivity of first buffer layer 45.31 (W / m)・
k) The thermal conductivity of the second buffer layer 322 is 45.25 (W / m ·
k) The thermal conductivity of the third buffer layer 323 is 45.28 (W / m ·
It is almost equal to k).

以上の構成において、測定管1の内面が急加熱された場
合にも、電極本体31の周囲にはバッファ体32が設け
られているので、測定管1と電極本体31との間の熱伝
導率がほぼ等しく、熱伝導度の差に基づくクラック等が
発生しない。
In the above configuration, even when the inner surface of the measuring tube 1 is rapidly heated, the buffer body 32 is provided around the electrode body 31, so that the thermal conductivity between the measuring tube 1 and the electrode body 31 is high. Are almost equal, and cracks or the like due to the difference in thermal conductivity do not occur.

この結果、電極本体31と測定管1との間の応力の発生
が小さく、耐熱性を改善することができる。
As a result, generation of stress between the electrode body 31 and the measuring tube 1 is small, and heat resistance can be improved.

なお、導電性セラミックス粉末として、炭化珪素(Si
C)のかわりに、炭化チタン(TiC)、タングステン
カーバイト(WC)、窒化チタン(TiN)、ホロンカ
ーバイト(BC)等でもよい。
As the conductive ceramic powder, silicon carbide (Si
Instead of C), titanium carbide (TiC), tungsten carbide (WC), titanium nitride (TiN), holon carbide (B 4 C) or the like may be used.

また、高熱伝導性セラミックス粉末として、窒化アルミ
(AlN)以外に、ベリリア(BeO)等でもよい。
Further, as the high thermal conductive ceramic powder, beryllia (BeO) or the like may be used instead of aluminum nitride (AlN).

〈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
ミックス製の測定管中の電極部に導電性物質が埋め込め
焼成されたセラミックス電磁流量計において、 導電性セラミックス粉末と絶縁性セラミックス粉末とが
混合された複合セラミックス粉末からなる柱状の電極本
体と該電極本体の周囲に同芯閉曲線状に設けられ絶縁性
セラミックス粉末と内周から外周方向に導電性が低くな
るように混合された導電性セラミックス粉末と内周から
外周方向に前記電極本体と熱伝導率がほぼ等しくなるよ
うに混合された高熱伝導性の絶縁性セラミックス粉末と
からなる複合セラミックスの筒状のバッファ体とを備え
る電極部と、絶縁性セラミックス粉末に前記バッファ体
と熱伝導率がほぼ等しくなるように混合された高熱伝導
性の絶縁性セラミックス粉末とからなる複合セラミック
スの測定管とを具備したことを特徴とするセラミックス
電磁流量計を構成した。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention is a ceramics electromagnetic flowmeter in which a conductive substance is embedded in the electrode part of a ceramic measuring tube through which a measurement fluid flows and fired. A columnar electrode body made of a composite ceramics powder mixed with ceramics powder and a concentric closed curve provided around the electrode body and mixed with an insulating ceramics powder so that the conductivity decreases from the inner circumference to the outer circumference. And a cylindrical buffer body of a composite ceramics composed of a conductive ceramics powder and an insulating ceramics powder having a high thermal conductivity, which is mixed from the inner circumference to the outer circumference so as to have substantially the same thermal conductivity as the electrode body. Insulating material with high thermal conductivity mixed with insulating ceramic powder so that the thermal conductivity is almost equal to that of the buffer body. It was equipped with a measuring tube of a composite ceramic comprising a ceramic powder composed of ceramic electromagnetic flowmeter according to claim.

この結果、電極本体と測定管との熱伝導率がほぼ等しく
なり、電極本体と測定管との間の応力の発生が小さく、
耐熱衝撃性を改善することができる。
As a result, the thermal conductivity of the electrode body and the measuring tube are almost equal, the stress between the electrode body and the measuring tube is small,
The thermal shock resistance can be improved.

したがって、本考案によれば、耐熱衝撃性が良好で安価
なセラミックス電磁流量計を実現することがあできる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an inexpensive ceramics electromagnetic flowmeter having good thermal shock resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の一実施例の要部構成説明図で、(A)
は正面図、(B)は平面図、第2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。 1……測定管、21,22……電極部、3……電極、3
1……電極本体、32……バッファ体、321……第1
……バッファ層、322……第2バッファ層、323…
…第3バッファ層。
FIG. 1 is an explanatory view of a main part configuration of an embodiment of the present invention.
Is a front view, (B) is a plan view, and FIG. 2 is a configuration explanatory view of a conventional example which is generally used in the past. 1 ... Measuring tube, 21, 22 ... Electrode part, 3 ... Electrode, 3
1 ... Electrode body, 32 ... Buffer body, 321 ... First
... buffer layer, 322 ... second buffer layer, 323 ...
… Third buffer layer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】測定流体が流れるセラミックス製の測定管
中の電極部に導電性物質が埋め込め焼成されたセラミッ
クス電磁流量計において、 導電性セラミックス粉末と絶縁性セラミックス粉末とが
混合された複合セラミックス粉末からなる柱状の電極本
体と該電極本体の周囲に同芯閉曲線状に設けられ絶縁性
セラミックス粉末と内周から外周方向に導電性が低くな
るように混合された導電性セラミックス粉末と内周から
外周方向に前記電極本体と熱伝導率がほぼ等しくなるよ
うに混合された高熱伝導性の絶縁性セラミックス粉末と
からなる複合セラミックスの筒状のバッファ体とを備え
る電極部と、 絶縁性セラミックス粉末に前記バッファ体と熱伝導率が
ほぼ等しくなるように混合された高熱伝導性の絶縁性セ
ラミックス粉末とからなる複合セラミックスの測定管と
を具備したことを特徴とするセラミックス電磁流量計。
1. A ceramic electromagnetic flowmeter in which a conductive substance is embedded in an electrode portion of a ceramic measuring tube through which a measuring fluid flows and baked, and a composite ceramic powder in which a conductive ceramic powder and an insulating ceramic powder are mixed. A columnar electrode body made of, and a conductive ceramic powder mixed in a concentric closed curve around the electrode body with the insulating ceramic powder so that the conductivity decreases from the inner circumference to the outer circumference, and from the inner circumference to the outer circumference. In the insulating ceramic powder, an electrode portion including a cylindrical buffer body of a composite ceramics, which is composed of a high thermal conductivity insulating ceramics powder mixed so that its thermal conductivity is substantially equal to that of the electrode main body. A composite consisting of the above-mentioned buffer body and an insulating ceramic powder having a high thermal conductivity mixed so that the thermal conductivity thereof is almost equal. Ceramic electromagnetic flowmeter characterized by comprising a measuring tube of La mix.
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