JPH06103201B2 - セラミックス電磁流量計及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、セラミックスパイプを利用したセラミックス
電磁流量計に関するものである。

更に詳述すれば、セラミックスパイプとハウジングとの
締結構造の改善に関するものである。

〈従来の技術〉 第４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はセラミックスパイプ、２はセラミック
スパイプ１に接続くされた金属ハウジングである。３は
金属ハウジング２に設けられたコア、４は励磁コイルで
ある。５はセラミックスパイプ２に設けられた測定電極
である。６は締結リングで、セラミックスパイプ１と金
属ハウジング２との接合部に鋳込により形成されてい
る。締結リング６はセラミックスパイプ１と金属ハウジ
ング２とより融点が低い材料からなる。

セラミックスパイプ１及び金属ハウジング２は、締結リ
ング６の凝固時及び冷却に生ずる収縮力により固く締結
されている。

このため、セラミックスパイプ１の外径寸法誤差を吸収
でき、高精度な加工が必要ないという利点を有してい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な装置においては、 セラミックスパイプ１としては、絶縁材であること、及
び、高耐食性、高強度を有していることが必要で、アル
ミナ（Al₂O₃）、ジルコニア（ZrO₂）窒化珪素（Si₃N₄）
等が使用される。

金属ハウジング２としては、鋼が一般的に使用される。

鋳込材料としては、鋳鋼が使用されることもあるが、融
点が約1500℃と高く、取り扱い難く、コスト高となる欠
点があり、たとえば、アルミニウムやその合金等の低融
点材料が使用されることがあった。ところが、アルミニ
ウムやアルミニウム合金等の低融点材料は、一般的に低
強度で塑性変形を生じ易く、セラミックスパイプ１と金
属ハウジング２との間に強い締結力が得られず、信頼性
に問題があった。

そのようすを、第５図を用いて、説明すると、 まず、温度Tsにおいて、アルミニウムが凝固する（660
℃前後）。その後、温度が下るにつれて、鋳込成形され
たアルミニウムは収縮し、セラミックスパイプ１及び金
属ハウジング２に対する締結力を増すが、それと同時に
周方向の引張応力も徐々に大きくなる。そして、温度Te
において、塑性変形を生じ、その後の冷却過程では、ほ
とんど締結力は増すことなく、Frなる締結力のまま、室
温Trまで冷却される。

また、更に、その後Th（＞Tr）なる温度で使用されると
すると、セラミックスパイプ１とアルミニウムとの熱膨
脹係数差により、締結力は、Frまで減少することにな
る。

以上より、融点が低く、取扱い易く、低コストで鋳込作
業が行なえるアルミニウム等の材料では、塑性変形を生
じ易く（＝低耐力）、セラミックスパイプ１と金属ハウ
ジング２との間に強い締結力が得られず、信頼性に問題
があった。

なお、これまでの説明では、セラミックスパイプ１と締
結リング６との間の締結力についてのみ検討しており、
締結リング６と金属ハウジング２との間の締結力を検討
していないが、これは、 （１）従来、大気雰囲気で、鋳込を行なっているため、
溶融アルミニウム表面に厚い酸化被膜層が形成され、こ
の被膜が邪魔をして、特に化学的に安定なセラミックス
にたいして、科学的に反応し接合することはなかった。

これにたいして、鋼等よりなる金属ハウジング２はセラ
ミックスに比較して化学的に活性であるので、アルミニ
ウムが比較的容易に反応接合するために、金属ハウジン
グ２と締結リング６との間には、収縮力による締結力
に、接合による締結力がプラスされるからである。

（２）また、接合し難い材料を使用する場合は、第６図
に示す如く、金属ハウジング２側に溝21を加工し、そこ
に溶融した締結リング材を流し込むことも可能であるか
らである。即ち、金属ハウジング２は金属の為、溝加工
が簡単に出来るが、セラミックスパイプ１は難加工の
為、溝加工が困難か、出来てもコスト高となる。また、
溝部には応力集中が発生しやすく、引張応力に弱いセラ
ミックスがそこから破壊する恐れがあることから溝加工
は出来ないからである。

本発明は、この問題点を、解決するものである。

本発明の目的は、低コストで、かつ、高い信頼性を有す
るセラミックスパイプと金属ハウジングの締結部分を有
するセラミックス電磁流量計を提供することにある。

〈問題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、セラミックスの
パイプと、該パイプに取付けられた金属のハウジングと
を具備するセラミックス電磁流量計において、前記セラ
ミックスパイプと前記ハウジングとの接合部に鋳込によ
り形成され化学的反応により前記セラミックスパイプに
締結されるアルミニウムあるいはアルミニウム系合金よ
りなる締結リング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、且つ、セラミックスのパイプ
と、該パイプに取付けられた金属のハウジングとを具備
するセラミックス電磁流量計の製造方法において、前記
セラミックスパイプと前記ハウジングとの接合部に鋳込
により形成され化学的反応により前記セラミックスパイ
プに締結されるアルミニウムあるいはアルミニウム系合
金よりなる締結リングを不活性気体雰囲気あるいは真空
中で溶融した後不活性気体雰囲気あるいは真空中で鋳込
むようにしたことを特徴とするセラミックス電磁流量計
の製造方法を採用したものである。

〈作用〉 以上の構成において、セラミックスパイプと前記ハウジ
ングとの接合部に鋳込により形成され化学的反応により
前記セラミックスパイプに締結されるアルミニウムある
いはアルミニウム系合金よりなる締結リングを、不活性
気体雰囲気あるいは真空中で溶融した後不活性気体雰囲
気あるいは真空中で鋳込むようにした。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図である。

図において、第４図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

以下、第４図と相違部分のみ説明する。

７は、セラミックスパイプ１と金属のハウジング２の接
合部に、鋳込により形成され、化学的反応によりセラミ
ックスパイプ１に締結されるアルミニウム、あるいは、
アルミニウム系合金よりなる締結リングである。

71は、アルミニウム、あるいはアルミニウム系合金より
なる締結リング７が、セラミックスパイプ１、あるいは
金属ハウジング２とそれぞれに化学的に反応し形成され
た反応層である。

このような装置は、第２図に示す如く、次の如くして作
られる。

８は本発明装置にとりつけられた治具である。

ここで、治具８の上部に設けられた、たまり部81には固
形状態のアルミニウム、あるいは、アルミニウム系合金
が入れられ、上側から重り82等で荷重が与えられてい
る。

この状態のまま、窒素、アルゴン等の不活性ガス、ある
いは、真空雰囲気中で、アルミニウム、または、アルミ
ニウム系合金の融点、約660℃前後まで加熱し溶融す
る。

すると、第３図に示すごとく、治具８のたまり部81に設
けられた湯口811より、溶融したアルミニウム、また
は、アルミニウム系合金が表面の酸化被膜を破って、締
結リング６部分に流れ込む。

アルミニウムのような活性な材料は、常温の状態ですで
に表面に酸化被膜が形成されているため、外側に被膜の
殻をかぶった状態で溶融する。

このとき、炉内雰囲気は、アルゴン、窒素、または真空
のため、被膜を破って流れ出した酸化被膜のない新鮮な
アルミニウム、または、アルミニウム系合金を酸化させ
ることなく、セラミックスパイプ１表面に接触させるこ
とができる。

その後、アルミニウムの凝固収縮及びセラミックスパイ
プ１との熱膨張係数差により接合面に圧力が加わり、ア
ルミニウム、または、アルミニウム系合金とセラミック
スパイプ１とを化学的に強固に接合させることができ
る。

以上のように、セラミックスパイプ１とアルミニウムを
直接化学的に接合させることにより、従来例で述べた締
結力Frおよび、Thに、この接合による締結力がプラスさ
るため、従来例より高い締結力が得られ高信頼性を実現
することができる。

この結果、融点が低く、締結作業が容易なアルミニウ
ム、あるいは、アルミニウム系合金を締結リング６とし
て使用して、締結リング６とセラミックスパイプ１を直
接、化学的に接合するため、強い締結力が得られ、低コ
ストで、且つ信頼性の高い、セラミックスパイプ１と金
属ハウジング２の締結を実現することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、セラミックスのパイプ
と、該パイプに取付けられた金属のハウジングとを具備
するセラミックス電磁流量計において、前記セラミック
スパイプと前記ハウジングとの接合部に鋳込により形成
され化学的反応により前記セラミックスパイプに締結さ
れるアルミニウムあるいはアルミニウム系合金よりなる
締結リング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、且つ、セラミックスのパイプと、該
パイプに取付けられた金属のハウジングとを具備するセ
ラミックス電磁流量計の製造方法において、前記セラミ
ックスパイプと前記ハウジングとの接合部に鋳込により
形成され化学的反応により前記セラミックスパイプに締
結されるアルミニウムあるいはアルミニウム系合金より
なる締結リングを不活性気体雰囲気あるいは真空中で溶
融した後不活性気体雰囲気あるいは真空中で鋳込むよう
にしたことを特徴とするセラミックス電磁流量計の製造
方法を採用したので、この結果、融点が低く、締結作業
が容易なアルミニウム、あるいは、アルミニウム系合金
を締結リングとして使用して、締結リングとセラミック
スパイプを直接、化学的に接合するため、強い締結力が
得られ、低コストで、且つ信頼性の高い、セラミックス
パイプと金属ハウジングの締結を実現することができ
る。

従って、本発明によれば、低コストで、かつ、高い信頼
性を有するセラミックスパイプと金属ハウジングの締結
部分を有するセラミックス電磁流量計を実現することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図，
第３図は第１図の製作説明図、第４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５図，第６図は
第４図の動作説明図である。 １…セラミックスパイプ、２…金属ハウジング、３…コ
ア、４…励磁コイル、５…測定電極、７…締結リング、
８…治具、81…たまり部、82…重り、811…湯口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスのパイプと、該パイプに取付
   けられた金属のハウジングとを具備するセラミックス電
   磁流量計において、 前記セラミックスパイプと前記ハウジングとの接合部に
   鋳込により形成され化学的反応により前記セラミックス
   パイプに締結されるアルミニウムあるいはアルミニウム
   系合金よりなる締結リングを具備したことを特徴とする
   セラミックス電磁流量計。
2. 【請求項２】セラミックスのパイプと、該パイプに取付
   けられた金属のハウジングとを具備するセラミックス電
   磁流量計の製造方法において、 前記セラミックスパイプと前記ハウジングとの接合部に
   鋳込により形成され化学的反応により前記セラミックス
   パイプに締結されるアルミニウムあるいはアルミニウム
   系合金よりなる締結リングを不活性気体雰囲気あるいは
   真空中で溶融した後不活性気体雰囲気あるいは真空中で
   鋳込むようにしたことを特徴とするセラミックス電磁流
   量計の製造方法。