JP3706857B2 - Ceramic member for electrode and liquid level sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばボイラにおいて、その水位制御を行うときに用いられる電極用セラミック部材及び液面センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えばボイラ内に収容された液体(水)の高さ(液面レベル)を検出するために、いわゆる液面センサが使用されている。
この液面センサは、長尺の棒状であり、その軸中心には、先端が液面に接すると電流が流れる中心電極(電極棒)が配置されている。また、中心電極は、中心電極の外周を絶縁するために、筒状のセラミック部材に嵌挿されている(特許文献1参照)。
【0003】
そして、この種の液面センサでは、図6に示す様に、中心電極101の外周の基端側、即ちボイラの外部に位置する部分にて、外側に環状に張り出すように鍔部103が設けられており、この鍔部103のセラミック部材107と対面する端面105とセラミック部材107の基端側の端面109とが、はんだ付け或いはろう付けにより接合されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−148097号公報 (第2頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、ボイラ内部は、高圧(1MPa以上)、高温(150〜250℃)、高アルカリ(pH=11以上)であり、特に高圧ボイラ内部にあっては、更に高圧(2〜2.5MPa)、高温(200〜250℃)の過酷な環境であるため、中心電極101とセラミック部材107との接合部111から、蒸気が漏れることがあった。
【0006】
この蒸気が漏れると、ボイラ内の圧力が低下するとともに、ボイラの外側の周囲に高アルカリの水が付着するという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的は、中心電極とセラミック部材との接合部との間の気密性が高い電極用セラミックス部材及び液面センサを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
(1)請求項1の発明は、筒状の電極用セラミック部材(例えば水位電極用セラミック部材)と、該電極用セラミック部材に嵌挿された中心電極とを、前記電極用セラミック部材の基端側の第1端面と、前記中心電極の外周から張り出す突出部(例えば鍔部)の第2端面(即ち第1端面と対向する端面)とにて、接合材により接合する液面センサに用いられる電極用セラミック部材において、前記第1端面の内周側の角部に沿って、前記第1端面側から見て、幅1mm以上の前記接合材を溜める切り欠きを設けたことを特徴とする電極用セラミック部材を要旨とする。
【0008】
本発明では、電極用セラミック部材の基端側(液面に接する先端側と反対側)の第1端面の内周に沿って、幅1mm以上の切り欠き(はんだやろう材等の接合材溜まり)が設けてある。つまり、第1端面の内周端である環状の角部に沿って、角部を切り欠いて、環状に接合材溜まりとなる切り欠きを設けてある。
【0009】
これにより、接合材が切り欠き部分に溜まり、電極用セラミック部材と中心電極との間のうち内部の方まで入り込むため、例えば高圧ボイラに配置された液面センサの先端側(例えば高圧ボイラ等の容器内)から、電極用セラミック部材の基端側の第1端面と中心電極の突出部の第2端面との接合部分を介して、液面センサの外部に至る経路(リーク経路)のうち、前記接合部分の長さが長くなるので、その接合部分を介して蒸気が外部に漏出することを防止できる。
【0010】
つまり、電極用セラミック部材に上述した切り欠きを設けることにより、接合部分における(センサ内部から外部への)経路を長くできるので、蒸気の漏出を効果的に防止できる。
(2)請求項2の発明は、前記電極用セラミック部材の第1端面及び前記切り欠きの表面に、メタライズ加工を施したことを特徴とする前記請求項1に記載の電極用セラミック部材を要旨とする。
【0011】
本発明は、第1端面や切り欠きの表面における処理を示したものである。つまり、電極用セラミック部材の表面である第1端面や切り欠きの表面にメタライズ処理(更にはメッキ処理)を施すことにより、はんだやろう材等の接合材が強固に接合することができる。また、これにより、蒸気の漏出も効果的に防止できる。
【0012】
(3)請求項3の発明は、前記切り欠きは、1又は複数の、C面取り又はR面取り、或いは前記C面取り及びR面取りの組み合わせによる切り欠きであることを特徴とする前記請求項1又は2に記載の電極用セラミック部材を要旨とする。
本発明は、切り欠きの形状を例示したものである。
【0013】
つまり、電極用セラミック部材の第1端面の内周に沿って、1つのC面取り(1つの傾斜角のもの)、又は1つのR面取り(1つの半径Rのもの)により、切り欠きを形成することができる。
また、複数のC面取り(途中で傾斜角が折れ曲がったもの)、又は複数のR面取り(途中で半径Rが変化したもの)により、切り欠きを形成することもできる。
【0014】
更には、1又は複数のC面取りと1又は複数のR面取りとを組み合わせて、切り欠きを形成することもできる。
(4)請求項4の発明は、前記切り欠きを、前記第1端面から45〜75度の角度で設けたことを特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載の電極用セラミック部材を要旨とする。
【0015】
本発明は、切り欠きの形状を例示したものである。
ここで、前記第1端面からの角度(傾斜角θ)とは、図5(a)に例示する様に、電極用セラミック部材をその中心軸に沿った平面で破断した場合(即ち軸方向断面)において、第1端面から内側に傾斜した角度であり、この角度が45度以上の場合には、加工性が容易であるので好ましい。また、75度以下の場合には、接合材が安定的に溜まり易く、上述した接合部分の経路を十分に長く設定できるので、蒸気の漏出を効果的に防止できるため好ましい。
【0016】
尚、切り欠きの軸方向断面が曲線になっている場合には、この曲線の平均の傾き(曲線の左右両端を結ぶ線の傾き)が、前記角度の範囲であればよい。また、切り欠きの軸方向断面が、複数の直線や曲線が連なっているように複合化している場合にも、その複合化した線の平均の傾き(線の左右両端を結ぶ線の傾き)が、前記角度の範囲であればよい。
【0017】
(5)請求項5の発明は、前記切り欠きは、1又は複数の(例えば垂直の)段差であることを特徴とする前記請求項1〜4のいずれかに記載の電極用セラミック部材を要旨とする。
本発明は、切り欠きの形状を例示したものである。
【0018】
ここでは、1又は複数の階段状の段差から切り欠きが形成されている。
(6)請求項6の発明は、前記切り欠きは、前記角部における内に凸(内側にへこんでいる)又は外に凸の形状であることを特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の電極用セラミック部材を要旨とする。
【0019】
本発明は、切り欠きの形状を例示したものである。
尚、内に凸の場合の方が、前記接合部分における経路が長くなるので、好適である。
(7)請求項7の発明は、前記請求項1〜6のいずれかに記載の電極用セラミック部材を、前記中心電極の外周に備えたことを特徴とする液面センサを要旨とする。
【0020】
本発明の液面センサは、上述した電極用セラミック部材を前記中心電極の外周(側面の周囲)備えているので、絶縁性及び気密性に優れている。
(8)請求項8の発明は、前記電極用セラミック部材の第1端面と前記中心電極の第2端面との間と、前記切り欠きとに、前記接合材を備えたことを特徴とする前記請求項7に記載の液面センサを要旨とする。
【0021】
本発明では、第1端面と第2端面との間と、切り欠きに接合材が充填されているので、広い範囲にわたり(従って長い経路にわたり)、電極用セラミック部材と中心電極とが接合している。そのため、蒸気の漏出を効果的に防止できる。
(9)請求項9の発明は、前記液面センサは、ボイラの液面レベルの検出用であることを特徴とする前記請求項7又は8に記載の液面センサを要旨とする。
【0022】
本発明は、液面センサが用いられる対象(用途)を例示したものである。
つまり、上述した液面センサを用いることにより、例えば高圧ボイラ内の様な過酷な環境下であっても、水蒸気が漏出することなく、長期間にわたり液面レベルを正確に検出することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電極用セラミック部材及び液面センサの実施の形態の例(実施例)について説明する。
(実施例)
本実施例の電極用セラミック部材を備えた液面センサは、高圧ボイラにおける液面レベル(水位)を検出するために用いられるものである。
【0024】
a)まず、本実施例の液面センサについて説明する。
図1に示す様に、本実施例の液面センサ1は、長尺の棒状であり、金属(例えばステンレス)製の高圧ボイラ3を貫く様に配置されている。尚、高圧ボイラ3には、高温高圧の状態にて水5が収容されている。
【0025】
前記液面センサ1は、電極用セラミック部材7と中心電極9とを備えており、中心電極9は、その側面の外周が、絶縁のために電極用セラミック部材7によって覆われ、中心電極9の先端(同図下方)は、所望の報知すべき液面(水面)の位置となるように設定されている。
【0026】
また、液面センサ1の中心電極9の基端側(同図上方)と高圧ボイラ3の外壁11とは、電気回路13により電気的に接続されており、その電気回路13には、電気回路13に流れる電流を測定する測定器(例えば電流計)15と電源17とが配置されている。
【0027】
b)次に、前記液面センサ1の構造を更に詳しく説明する。
図2に一部破断して示す様に、液面センサ1は、主として、長尺の円筒形の電極用セラミック部材7と、電極用セラミック部材7に嵌挿された棒状の中心電極9と、電極用セラミック部材7の外周に固定された筒状の主体金具23とから構成されている。
【0028】
このうち、前記電極用セラミック部材7は、アルミナ純度99.5重量%以上のセラミック材料からなる部材であり、その軸中心には、中心電極9が嵌挿される貫通孔21が形成され、外周の一部には、環状の凸部25が形成されている。特に本実施例では、図3に示す様に、電極用セラミック部材7の基端側(両図の上方)には、その第1端面31の内周側の角部に沿って、第1端面31側から見て、幅1mm以上の(後述する接合材溜まりである)切り欠き33が設けられている。
【0029】
この切り欠き33は、内に凸となるように湾曲して切り欠かれたものであり、第1端面31及び切り欠き33の表面には、図示しないが、モリブデン−マンガンからなるメタライズ層が形成され、更に、その表面にニッケルからなるメッキ層が形成されている。
【0030】
尚、電極用セラミック部材7の貫通孔21の内周面のうち、その基端側には、ネジ山35が形成されている。
図2に戻り、前記中心電極9は、導電性材(例えば軟鋼及びSUS304)からなり、その両端が電極用セラミック部材7の貫通孔21から突出している。
【0031】
そして、中心電極9の基端側の外周には、円盤状の鍔部41が形成されており、更に鍔部41より基端側には、ネジ部43が設けられ、そのネジ部43には、一対の座金45、47を挟んで一対の六角ナット49、51が螺合している。尚、このネジ部43から電気回路13に接続される構成となっている。
【0032】
また、中心電極9の鍔部41より先端側の外周には、ネジ部52が設けられ、このネジ部52が電極用セラミック部材7のネジ山35と螺合している。
一方、中心電極9の先端側にも、ネジ部53が設けられ、そのネジ部53には抜け防止用円盤55がはめ込まれるとともに、長尺の接続ナット(六角ナット)57が螺合している。この接続ナット57には、中心電極9の軸方向に沿って並列に第1、第2ネジ59、61が取り付けられている。
【0033】
本実施例では、図4に示す様に、中心電極9の鍔部41における板厚方向の先端側の第2端面63、即ち電極用セラミック部材7の第1端面31と対向する第2端面63は、接合材としてのSn系のはんだ65により第1端面31と接合されるが、このはんだ65は、上述した電極用セラミック部材7の切り欠き33にも充填されている。
【0034】
つまり、電極用セラミック部材7と中心電極9とは、第1端面31と第2端面63とではんだ付け接合されるとともに、切り欠き33に充填されたはんだ65によっても、はんだ付けされ、これにより接合部66が形成されている。
図2に戻り、前記主体金具23は、金属製(例えばSUS304)の円筒状の部材であり、主体金具23と電極用セラミック部材7との間には、板パッキン71、線パッキン73、75、充填用粉末77が配置され、主体金具23の端部79を加締めることにより、電極用セラミック部材7に固定される。
【0035】
尚、主体金具23の外周には、六角形に形成された六角部81と、六角部81より先端側にネジ山が形成されたネジ部83とが設けられており、このネジ部83を高圧ボイラ3の壁部11のネジ孔(図示せず)にネジ込み、六角部81をスパナ等で回すことにより、液面センサ1が高圧ボイラ3に固定される。
【0036】
c)次に、液面センサ1の動作について説明する。
本実施例の液面センサ1では、水面が中心電極9の先端側に接するまでは、電流が流れる回路が形成されないので、電気回路13(従って電流計15)に電流は流れない。
【0037】
一方、水面が上昇して、中心電極9の先端が水5と接する状態となると、「中心電極9−水5−高圧ボイラ3−電気回路13」という閉回路が形成されるので、電気回路13に電流が流れる。
よって、この電流(水位検知電流)を電流計15で検出した場合には、水面が中心電極9に到達していると判断でき、一方、電流計15で検出しない場合には、水面が中心電極9に到達していないと判断できる。
【0038】
そして、液面センサ1を1個又は複数個(この場合は、検出したい液面の高さに対応して中心電極9の高低が異なるように設置したもの)用い、この液面センサ1により検知した水面の高さのデータに基づいて、水面の高さの制御を行うことができる。また、中心電極9の先端部に長尺の接続ナット57を介して、長さの違う導電棒(例えばSUSからなる棒材)を接続することにより、所望の水面の高さを検出して、同様に水面の高さの制御を行うことができる。
【0039】
d)次に、液面センサ1の製造方法について説明する。
・例えば、アルミナ材料(平均粒径0.1〜5μm)を所定量秤量し、有機溶剤を使用し、アトライターで、湿式強混合粉砕を24時間行った。
・その後、乾燥を行い、パラフィンを添加し、100MPa以上の圧力で、ラバープレスにより加圧成形を行った。
【0040】
・次に、この加圧成型品を、前記図3に基づく筒状の電極用セラミック部材7の形状に削り加工した。
・脱脂処理後、大気雰囲気下にて、各焼成条件、例えば1500〜1800℃の温度で、4時間焼成を行った。
【0041】
・その後、前記焼成品の基端側の端面31及び切り欠き33の表面に、メタライズ処理及びメッキ処理を行い、電極用セラミック部材7を得た。
・次に、電極用セラミック部材7の貫通孔21に中心電極9を嵌挿し、電極用セラミック部材7の第1端面31と中心電極9の鍔部41の第2端面63との間に、切り欠き33に接合材としてのはんだ65を充填して、はんだ付けを行いつつ、電極用セラミック部材7のネジ山35と中心電極9のネジ部52とを螺合した。
【0042】
・次に、電極用セラミック部材7の外周に、パッキン71〜75等とともに主体金具23を嵌め、主体金具23を加締めて電極用セラミック部材7に固定した。
・その後、中心電極9の両端に、六角ナット49、51等の付属金具を組み付けて、液面センサ1を完成した。
【0043】
e)次に、上述した構成を有する本実施例の電極用セラミック部材7を備えた液面センサ1の効果について説明する。
本実施例の液面センサ1は、その電極用セラミック部材7の基端側の第1端面31に、その内周側の角部に沿って、第1端面31側から見て、幅1mm以上の接合材溜りである切り欠き33が形成されている。
【0044】
これにより、はんだ65が切り欠き33に溜まり、電極用セラミック部材7と中心電極9との間のうち内部の方まで入り込むため、高圧ボイラ3に配置された液面センサ1の先端側(高圧ボイラ3内)から、電極用セラミック部材7の基端側の第1端面31と中心電極9の鍔部42の第2端面63との接合部66を介して、液面センサ1の外部に至る経路(リーク経路)のうち、接合部66の長さが長くなるので、その接合部66を介して蒸気が外部に漏出することを防止できる。その結果、高圧ボイラ3に用いられる液面センサ1の耐久性が向上するという利点がある。
【0045】
特に、本実施例では、切り欠き33は内に凸となるように湾曲して設けられているので、リーク経路が長く、その点からも、蒸気の漏出を効果的に防止できる。
f)次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
【0046】
図5及び下記表1に示す様に、各種の形状の切り欠き(接合材溜まり)を有する本発明例の液面センサ(試料No.2、3、5〜8)や、比較例である切り欠きを有しない液面センサ(試料No.1)及び切り欠きの幅が短い液面センサ(試料No.4)を、上述した方法により、それぞれ10本づつ製造した。
【0047】
詳しくは、図5(a)に示す様に、電極用セラミック部材の中心軸に沿った断面において、第1端面から30〜75°の傾斜角θにて内側に直線状に傾斜した切り欠きが設けられた試料No.2〜7の液面センサや、図5(b)に示す様に、傾斜の角度が90°の階段状に切り欠かれた(段加工の)試料No.8の液面センサを製造した。
【0048】
そして、これらの液面センサを、高圧ボイラに取り付け、高圧ボイラ内の圧力を2〜2.4MPa、温度220℃とし、電極用セラミック部材と中心電極との接合部からの蒸気の漏出の状態を調べた。その結果を、同じく下記表1に記す。
尚、この表1で「×」は10本全てのサンプルで蒸気の漏れがあることを示し、「△」は10本のサンプルを作ると5〜9本は漏れがないことを示し、「○」は10本のサンプル全てに蒸気の漏れがないことを示す。
【0049】
【表1】
【0050】
この表1から明らかな様に、本発明の範囲内の試料No.2、3、5〜8は、電極用セラミック部材の第1端面の角部に切り欠きが設けてあり、かつその幅が1mm以上であり、しかも、第1端面と第2端面との間だけでなく、切り欠きにはんだが充填されているので、その接合部における蒸気の漏れが無い(又は少ない)ことが分かる。
【0051】
それに対して、本発明の範囲外の試料No.1、4は、切り欠きがないか、又は切り欠きがあってもその幅が0.5mmと短く、蒸気の漏れが発生するので、好ましくない。
(実施例2〜5)
次に、他の実施例について説明するが、前記実施例1と同様な箇所の説明は省略する。
【0052】
尚、実施例2〜5の電極用セラミック部材は、前記実施例1とは、切り欠きの形状が異なっている。
図5(c)に示す様に、本実施例2の電極用セラミック部材85では、その切り欠き87の形状(中心軸に沿った断面形状:以下同様)は、直線が途中で外側に突出するように折れ曲がっている。
【0053】
尚、この場合に傾斜角θは、切り欠き87の両端をつないだ線分の傾斜角である。
図5(d)に示す様に、本実施例3の電極用セラミック部材89では、その切り欠き91は、外側に凸に湾曲した曲線の形状をしている。
【0054】
図5(e)に示す様に、本実施例4の電極用セラミック部材93では、その切り欠き95は、内側に凸に湾曲が連続した形状をしている。
図5(f)に示す様に、本実施例5の電極用セラミック部材97では、その切り欠き99は、複数の階段が設けられた形状である。
【0055】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の液面センサを高圧ボイラに取り付けた状態を示す説明図である。
【図2】 実施例1の液面センサを一部破断して示す正面図である。
【図3】 実施例1の電極用セラミック部材を一部破断して示す正面図である。
【図4】 実施例1の液面センサの要部を一部破断し拡大して示す正面図である。
【図5】 実験例や他の実施例の電極用セラミック部材を破断して示す正面図である。
【図6】 従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
1…液面センサ
3…高圧ボイラ
7、85、89、93、97…電極用セラミック部材
9…中心電極
31…第1端面
33、87、91、95、99…切り欠き
63…第2端面
41…鍔部
65…接合材(はんだ)
66…接合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic member for an electrode and a liquid level sensor used when performing water level control in, for example, a boiler.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a so-called liquid level sensor has been used to detect the height (liquid level) of liquid (water) accommodated in a boiler.
This liquid level sensor has a long bar shape, and a central electrode (electrode bar) through which a current flows when the tip is in contact with the liquid level is arranged at the center of the axis. Further, the center electrode is fitted into a cylindrical ceramic member in order to insulate the outer periphery of the center electrode (see Patent Document 1).
[0003]
In this type of liquid level sensor, as shown in FIG. 6, the
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-148097 A (2nd page, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the inside of the boiler is usually high pressure (1 MPa or higher), high temperature (150 to 250 ° C.), and high alkali (pH = 11 or higher). ) Since the environment is harsh at a high temperature (200 to 250 ° C.), steam may leak from the
[0006]
When this steam leaks, there is a problem that the pressure in the boiler decreases and high alkaline water adheres around the outside of the boiler.
The present invention solves the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a ceramic member for an electrode and a liquid level sensor having high airtightness between a central electrode and a joint portion of the ceramic member.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
(1) The invention according to claim 1 is characterized in that a cylindrical electrode ceramic member (for example, a water level electrode ceramic member) and a central electrode fitted in the electrode ceramic member are connected to the base end of the electrode ceramic member. The first end surface on the side and the second end surface (that is, the end surface facing the first end surface) of the protruding portion (for example, the flange) projecting from the outer periphery of the center electrode are used for a liquid level sensor that is bonded by a bonding material. In the electrode ceramic member to be obtained, a notch for storing the bonding material having a width of 1 mm or more as viewed from the first end face side is provided along a corner on the inner peripheral side of the first end face. The gist is a ceramic member for electrodes.
[0008]
In the present invention, a notch (a joint material reservoir such as solder or brazing material) having a width of 1 mm or more is formed along the inner periphery of the first end surface of the electrode ceramic member on the base end side (the side opposite to the tip side in contact with the liquid surface). ) Is provided. That is, along the annular corner portion that is the inner peripheral end of the first end face, the corner portion is notched, and a notch that is annularly formed as a joint material reservoir is provided.
[0009]
As a result, the bonding material accumulates in the cutout portion and enters the inside of the space between the electrode ceramic member and the center electrode. For example, the tip side of the liquid level sensor disposed in the high pressure boiler (for example, a high pressure boiler or the like) Among the paths (leak paths) from the inside of the container) to the outside of the liquid level sensor through the joint portion between the first end face on the base end side of the electrode ceramic member and the second end face of the protruding portion of the center electrode, Since the length of the joint portion is increased, it is possible to prevent the vapor from leaking outside through the joint portion.
[0010]
That is, by providing the above-described notch in the electrode ceramic member, the path (from the inside of the sensor to the outside) in the joint portion can be lengthened, so that steam leakage can be effectively prevented.
(2) The invention according to claim 2 is a gist of the electrode ceramic member according to claim 1, wherein the first end surface of the electrode ceramic member and the surface of the notch are subjected to metallization. And
[0011]
The present invention shows the treatment on the first end face and the surface of the notch. That is, a bonding material such as a solder or a brazing material can be firmly bonded by subjecting the first end surface, which is the surface of the electrode ceramic member, or the surface of the notch to metallization processing (further, plating processing). This also effectively prevents vapor leakage.
[0012]
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the notch is one or a plurality of C chamfers or R chamfers, or a combination of the C chamfers and R chamfers. The gist of the ceramic member for an electrode according to 2.
The present invention exemplifies the shape of the notch.
[0013]
That is, the notch is formed by one C chamfer (one with an inclination angle) or one R chamfer (one with radius R) along the inner periphery of the first end surface of the electrode ceramic member. be able to.
Further, the notch can be formed by a plurality of C chamfers (those whose inclination angle is bent in the middle) or a plurality of R chamfers (those whose radius R is changed in the middle).
[0014]
Furthermore, a notch can also be formed by combining one or more C chamfers and one or more R chamfers.
(4) The invention according to claim 4 is characterized in that the cutout is provided at an angle of 45 to 75 degrees from the first end face. Is the gist.
[0015]
The present invention exemplifies the shape of the notch.
Here, the angle from the first end surface (inclination angle θ) is, as illustrated in FIG. 5A, when the electrode ceramic member is broken along a plane along its central axis (that is, an axial section). ) Is an angle inclined inward from the first end face, and when this angle is 45 degrees or more, workability is easy, which is preferable. In addition, when the angle is 75 degrees or less, the bonding material is likely to be stably accumulated, and the path of the bonding portion described above can be set sufficiently long, so that it is possible to effectively prevent the leakage of steam, which is preferable.
[0016]
In addition, when the axial cross section of the notch is a curve, the average inclination of the curve (the inclination of the line connecting the left and right ends of the curve) may be in the range of the angle. In addition, when the notch axial cross section is compounded so that multiple straight lines and curves are connected, the average inclination of the combined line (the inclination of the line connecting the left and right ends of the line) is The angle may be in the range.
[0017]
(5) The fifth aspect of the present invention is the electrode ceramic member according to any one of the first to fourth aspects, wherein the notch is one or a plurality of (for example, vertical) steps. And
The present invention exemplifies the shape of the notch.
[0018]
Here, a notch is formed from one or a plurality of stepped steps.
(6) The invention according to claim 6 is characterized in that the notch is inwardly convex (indented inward) or outwardly convex in the corner portion. A gist of the ceramic member for electrodes according to the above.
[0019]
The present invention exemplifies the shape of the notch.
In addition, since the path | route in the said junction part becomes long when it is convex inward, it is suitable.
(7) The invention according to
[0020]
Since the liquid level sensor of the present invention includes the above-described electrode ceramic member on the outer periphery (around the side surface) of the center electrode, it is excellent in insulation and airtightness.
(8) The invention according to claim 8 is characterized in that the bonding material is provided between the first end face of the electrode ceramic member and the second end face of the center electrode and in the notch. The liquid level sensor according to
[0021]
In the present invention, since the joining material is filled between the first end surface and the second end surface and the notch, the ceramic member for electrode and the center electrode are joined over a wide range (and thus over a long path). Yes. Therefore, the leakage of steam can be effectively prevented.
(9) The invention according to
[0022]
The present invention exemplifies an object (use) in which a liquid level sensor is used.
That is, by using the liquid level sensor described above, the liquid level can be accurately detected over a long period of time without leakage of water vapor even in a harsh environment such as in a high pressure boiler.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the example (Example) of embodiment of the ceramic member for electrodes and liquid level sensor of this invention is demonstrated.
(Example)
The liquid level sensor provided with the electrode ceramic member of the present embodiment is used for detecting the liquid level (water level) in the high pressure boiler.
[0024]
a) First, the liquid level sensor of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the liquid level sensor 1 of the present embodiment has a long rod shape and is disposed so as to penetrate a high-pressure boiler 3 made of metal (for example, stainless steel). The high pressure boiler 3 contains water 5 in a high temperature and high pressure state.
[0025]
The liquid level sensor 1 includes an
[0026]
Further, the base end side (upper side of the figure) of the
[0027]
b) Next, the structure of the liquid level sensor 1 will be described in more detail.
As shown in a partially broken view in FIG. 2, the liquid level sensor 1 mainly includes a long cylindrical
[0028]
Of these, the
[0029]
The
[0030]
A
Returning to FIG. 2, the
[0031]
A disc-shaped
[0032]
Further, a
On the other hand, a threaded
[0033]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
[0034]
That is, the
Returning to FIG. 2, the
[0035]
The outer periphery of the
[0036]
c) Next, the operation of the liquid level sensor 1 will be described.
In the liquid level sensor 1 of the present embodiment, a circuit through which a current flows is not formed until the water surface comes into contact with the tip end side of the
[0037]
On the other hand, when the water surface rises and the tip of the
Therefore, when this current (water level detection current) is detected by the
[0038]
And by using one or a plurality of liquid level sensors 1 (in this case, the
[0039]
d) Next, a method for manufacturing the liquid level sensor 1 will be described.
For example, a predetermined amount of an alumina material (average particle size 0.1 to 5 μm) was weighed, and wet strong pulverization was performed for 24 hours with an attritor using an organic solvent.
-Thereafter, drying was performed, paraffin was added, and pressure molding was performed by a rubber press at a pressure of 100 MPa or more.
[0040]
Next, this press-molded product was cut into the shape of the cylindrical electrode
-After degreasing, it baked for 4 hours by each baking conditions, for example, the temperature of 1500-1800 degreeC in air | atmosphere atmosphere.
[0041]
-Then, the metallization process and the plating process were performed to the surface of the
Next, the
[0042]
Next, the
After that, accessory level fittings such as
[0043]
e) Next, the effect of the liquid level sensor 1 including the
The liquid level sensor 1 of this embodiment has a width of 1 mm or more as viewed from the
[0044]
As a result, the
[0045]
In particular, in the present embodiment, the
f) Next, experimental examples in which the effects of the present invention have been confirmed will be described.
[0046]
As shown in FIG. 5 and Table 1 below, the liquid level sensor (sample No. 2, 3, 5-8) of the present invention having notches (joint material pools) of various shapes, and cuts as comparative examples. Ten liquid level sensors having no notches (Sample No. 1) and ten liquid level sensors having a short notch width (Sample No. 4) were manufactured by the method described above.
[0047]
Specifically, as shown in FIG. 5A, in the cross section along the central axis of the electrode ceramic member, there is a notch that is linearly inclined inward from the first end surface at an inclination angle θ of 30 to 75 °. The liquid level sensor of sample Nos. 2 to 7 provided, or the liquid of sample No. 8 that was cut out in a step shape with a tilt angle of 90 ° (as shown in FIG. 5B). A surface sensor was manufactured.
[0048]
These liquid level sensors are attached to a high-pressure boiler, the pressure in the high-pressure boiler is set to 2 to 2.4 MPa, the temperature is 220 ° C., and the state of leakage of steam from the joint between the electrode ceramic member and the center electrode is determined. Examined. The results are also shown in Table 1 below.
In Table 1, “x” indicates that there are vapor leaks in all 10 samples, “Δ” indicates that when 10 samples are made, 5 to 9 have no leaks, "" Indicates that all 10 samples are free of vapor leakage.
[0049]
[Table 1]
[0050]
As is apparent from Table 1, Samples No. 2, 3, 5 to 8 within the scope of the present invention are provided with notches at the corners of the first end face of the electrode ceramic member and the width thereof is as follows. It is 1 mm or more, and not only between the first end surface and the second end surface, but also the notch is filled with solder, so it can be seen that there is no (or less) leakage of steam at the joint.
[0051]
On the other hand, Sample Nos. 1 and 4 outside the scope of the present invention are not preferable because they have no notches or have a notch, but the width is as short as 0.5 mm and steam leaks. .
(Examples 2 to 5)
Next, other embodiments will be described, but the description of the same portions as those of the first embodiment will be omitted.
[0052]
The electrode ceramic members of Examples 2 to 5 are different from Example 1 in the shape of the notches.
As shown in FIG. 5C, in the
[0053]
In this case, the inclination angle θ is an inclination angle of a line segment connecting both ends of the
As shown in FIG. 5D, in the
[0054]
As shown in FIG. 5 (e), in the
As shown in FIG. 5F, in the
[0055]
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which a liquid level sensor according to a first embodiment is attached to a high-pressure boiler.
FIG. 2 is a front view showing a partially broken liquid level sensor according to the first embodiment.
3 is a front view showing a partially broken electrode ceramic member of Example 1. FIG.
FIG. 4 is a front view illustrating a main part of the liquid level sensor according to the first embodiment, partially broken and enlarged.
FIG. 5 is a front view showing the electrode ceramic member in an experimental example and other examples in a cutaway manner.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid level sensor 3 ... High voltage |
66. Joint part
Claims (9)
前記第1端面の内周側の角部に沿って、前記第1端面側から見て、幅1mm以上の前記接合材を溜める切り欠きを設けたことを特徴とする電極用セラミック部材。A cylindrical ceramic member for an electrode and a center electrode fitted into the electrode ceramic member, a first end surface on the base end side of the electrode ceramic member, and a projecting portion protruding from the outer periphery of the central electrode In the ceramic member for electrodes used for the liquid level sensor joined by the joining material at the second end face,
A ceramic member for an electrode, comprising a cutout for storing the bonding material having a width of 1 mm or more as viewed from the first end surface side along a corner on the inner peripheral side of the first end surface.
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