プローブユニット

【課題】運搬時の取り扱いが容易で保管場所のスペースを削減できるプローブユニットを提供すること。
【解決手段】金属製円筒基体１０と、電気的センサー２１内蔵の耐熱保護管２３を有し、基体１０の底部１３に同軸的に装着されるプローブ２０と、基体１０の先端部１２に装着され且つ電気的センサー２１のリード線２２a、２２bが接続されるコネクタ３０と、基体１０に着脱自在に装置されプローブ２０の先端を溶湯中に保持する支持体４０と、を備えることを特徴とするプローブユニット。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブユニットに関する。本発明は、例えば、金属溶湯（鋳鉄溶湯、鋳鋼溶湯、銅溶湯、アルミ溶湯、亜鉛溶湯など）の温度や溶湯中の酸素濃度などを測定するプローブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、熱電対を内蔵する耐熱保護管を有するプローブの基端部に、金属製の支持体（フランジ）を介してプローブと直交する方向に突出するコネクタを持つターミナルヘッドが設けられたプローブユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２９６１８５号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、溶湯の温度や酸素濃度等を測定するプローブユニットは、プローブの先端部を、溶湯に浸漬させて使用するため、大きな浮力を受ける。そこで、プローブユニットが取り付け面から浮き上がらないように、支持体を大きく且つ重くする必要があった。また、大きな浮力を受けない場合でも、溶湯収容容器にあけられた測定用穴にプローブを挿入固定するために、測定用穴より大きな外径で且つ重い支持体が必要であった。一方、プローブユニットは、使用しないとき被測温体（例えば、取鍋）から外され、保管場所に保管される。これまでのプローブユニットは、プローブと支持体との着脱が容易でなかった。したがって、使用後保管するために支持体からプローブを外さないでそのまま保管しようとすると、支持体が大きいため運搬に多大の労力を要する。また、保管場所も大きくなってしまう。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、運搬時の取り扱いが容易で保管場所のスペースを削減できるプローブユニットを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためになされた本発明のプローブユニットは、金属製円筒基体と、電気的センサー内蔵の耐熱保護管を有し、前記基体の底部に同軸的に装着されるプローブと、前記基体の先端部に装着され且つ前記電気的センサーのリード線が接続されるコネクタと、前記基体に着脱自在に装置され前記プローブの先端を溶湯中に保持する支持体と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
支持体がコネクタとプローブとが装着された基体を着脱自在に装置されているので、運搬時にコネクタとプローブとを装着したまま支持体から基体を外すことができる。その結果、運搬が容易になり、保管場所のスペースも大きくならない。
【０００７】
また、前記本発明のプローブユニットにおいて、前記支持体は、前記基体の外周面の一部と弧状に当接する当接部を持つ主板部と、前記基体の外周面の一部と弧状に当接する当接部を持ち、前記主板部が当接する前記外周面の一部と背向する一部と当接し、前記主板部と共に一個の板状体を構成する副板部と、前記主板部及び前記副板部で前記基体の前記外周面を狭持するように前記主板部と前記副板部とを連結する連結手段と、を有するようにするとよい。
【０００８】
支持体と基体とが螺合するタイプであると、高温下での使用後、変形したり、錆や腐食により支持体から基体を外すことが容易でない。請求項２に係る発明では、支持体の主板部と副板部で基体の外周面を狭持するので、変形したり腐食しても支持体から基体を容易に取り外すことができる。
【０００９】
また、前記主板部は前記副板部が装入される切り込み部を備えているようにしてもよい。
【００１０】
主板部の切り込み部から副板部を外すだけで基体を取り出すことができる。
【００１１】
また、前記主板部及び前記副板部は前記支持体を二等分したものとし、前記連結手段は前記主板部と前記副板部とを二等分した分割面同士が当接するように連結する手段とするとよい。
【００１２】
支持体が二分割されているので、支持体が大きくても運搬が容易であり、保管場所のスペースが狭くてよい。
【００１３】
また、前記本発明のプローブユニットにおいて、前記コネクタは、前記基体の外周径と同じか又は小さい外径を持ち、且つ前記基体と同軸的に固定され、前記支持体は、前記基体が挿通する通孔を持つ板状本体と、前記板状本体の前記通孔に前記基体を挿通した状態で前記板状本体と前記基体とを着脱自在に固定する固定手段とを持っているようにするとよい。
【００１４】
コネクタが基体の外周径以下であり、板状本体の通孔に基体を挿通した状態で板状本体と基体とを着脱自在に固定する固定手段を有しているので、コネクタを装着したまま基体を支持体の通孔から抜いて外すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
支持体がコネクタとプローブとが装着された基体を着脱自在に装置しているので、運搬時にコネクタとプローブとを装着したままの基体を支持体から外すことができる。その結果、運搬が容易になり、保管場所のスペースも大きくならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
実施形態１のプローブユニットを図１〜図３を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るプローブユニットの概略断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。図３は支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。
【００１７】
プローブユニット１は、金属製円筒基体１０と、プローブ２０と、コネクタ３０及び支持体４０等から構成されている。
【００１８】
基体１０は、例えばステンレス製で、段差１１を有し、先端部１２の外径が底部１３の外径より小さく形成されている。また、先端部１２には後述の耐熱保護管２３が挿通する軸穴１４が、底部１３には後述の保護スリーブ２４が装着される穴１５が、形成され、軸穴１４と穴１５とは同軸で連通している。
【００１９】
プローブ２０は、底部に配置された電気的センサ２１とセンサ２１から延びるリード線２２a、２２bを内蔵する耐熱保護管２３と、耐熱保護管２３の先端底部を露出させつつ保護管２３の外周面を包囲する保護スリーブ２４と、等から構成されている。
【００２０】
保護スリーブ２４の基端部は、基体１０の穴１５に挿着される凸部２５を持っている。また、保護管２３の基端部は、保護スリーブ２０から突出し、基体１０の軸穴１４に挿着されている。
【００２１】
電気的センサ２１は、温度を測定するプローブの場合、例えば、熱電対の測温接点であり、リード線２２a、２２bは、異種金属（例えば、白金−白金ロジウム）線である。溶湯中の含有酸素濃度を測定するプローブの場合は、電気的センサ２１が例えばジルコニア型酸素センサであり、リード線２２a、２２bは銅線である。なお、ジルコニア型酸素センサを使用する場合は、保護管２０の先端底部にセンサの一方の白金電極（アース電極）が溶湯に接触し、他方の白金電極が保護管２３内の大気と接触するように装着される。
【００２２】
耐熱保護管２３は、温度を測定するプローブの場合、サーメットなどの耐熱材料で形成されることが好ましい。サーメットは、測温の際の熱伝導率の向上に寄与する金属相と、耐熱性の向上に寄与する耐火物相との混合材料で構成されているからである。サーメットとしては、例えばモリブデン−ジルコニア系を採用できる。
【００２３】
保護スリーブ２４は、耐熱セラミックス材料で形成されている。耐熱セラミックス材料としては、例えば、アルミナ系、シリカ系、マグネシア系、アルミナ−グラファイト系、マグネシア−グラファイト系、ジルコニア−グラファイト系、等を採用できる。
【００２４】
コネクタ３０は、雄型コネクタで、鍔部３１aを持つ筒部３１と、絶縁性端子板３２、ピン端子３３a、３３bを備えている。そして、基体１０の先端部１２に装着された端子ボックス５０の側壁に装着されている。
【００２５】
支持体４０は、円板状本体４１と凸部４２とを持ち、円板状本体４１と凸部４２には、基体１０の先端部１２が挿通する通孔４４が形成されている。支持体４０は、例えばステンレス製で、円板状本体４１の外径と厚さは、支持体４０が所定の重量になるように選定されるとよい。例えば、溶湯の温度を測定するプローブユニットの場合、プローブ２０の先端部を溶湯に浸漬させて使用するため、大きな浮力を受ける。支持体４０を浮力に抗する所定の重量になるようにすることでプローブユニットが取り付け面から浮き上がらないようになるからである。
【００２６】
本実施形態の支持体４０は、図２に示すように、基体１０の先端部１２の外周面の一部と弧状に当接する当接部４２aを持つ主板部４１aと、基体１０の先端部１２の外周面の一部と弧状に当接する当接部４２bを持ち、主板部４１aが当接する外周面の一部と背向する一部と当接部４２bで当接し、主板部４１aと共に一個の板状体４１を構成する副板部４１bと、主板部４１a及び副板部４１bで基体１０の外周面を狭持するように主板部４１aと副板部４１bとを連結する連結手段６１と、を備えている。主板部４１a及び副板部４１bは支持体４０の板状体４１を二等分したものであり、連結手段６１は主板部４１aと副板部４１bとを二等分した分割面同士が当接するように連結する手段である。
【００２７】
連結手段６１は、主板部４１aの係合部６１１a、副板部４１bの係合部６１１b、ボルト６１２及びナット６１３とからなる。
【００２８】
プローブユニットを保管する場合は、図３に示すように、ボルト６１２とナット６１３を外すことで主板部４１aと副板部４１bを切り離すことができ、主板部４１aから矢印Ｈ方向に基体１０の先端部１２を取り出すことができる。その結果、基体１０にプローブ２０とコネクタボックス５０を取り付けたまま基体１０を支持板４０から外すことができる。
（実施形態２）
本実施形態のプローブユニット１は、連結手段以外は実施形態１と同じである。図４は、実施形態１の図２に相当する図であり、図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線断面で見た矢視図、図６は、支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。同一要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２９】
本実施形態の連結手段は、図４中の６２である。本実施形態の連結手段６２は、図５に示すように、主板部４１a側の係合フック６２１と副板部４１b側の係合爪６２２とからなる。
【００３０】
プローブユニットを保管する場合は、図６に示すように、係合フック６２１を係合爪６２２から外すことで主板部４１aと副板部４１bを切り離すことができ、主板部４１aから矢印Ｈ方向に基体１０の先端部１２を取り出すことができる。その結果、基体１０にプローブ２０とコネクタボックス５０を取り付けたまま基体１０を支持板４０から外すことができる。
（実施形態３）
本実施形態のプローブユニット１は、支持体と連結手段以外は実施形態１と同じである。図７は実施形態１の図２に相当する図であり、図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。図８は、支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。同一要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
図７において、４１aが主板部で、４２bが副板部である。主板部４１aは、副板部４１bが装入される切り込み部４９を備えており、切り込み部４９に副板部４２bが挿入されると、板状体４１になる。
【００３２】
連結手段は、楔式連結手段６３と閂式連結手段６４とから成る。楔式連結手段６３は、主板部４１aの係合部６３１a、副板部４１bの係合部６３１b、ピン６３２及び楔６３３とからなる。
【００３３】
閂式連結手段６４は、主板部４１aの閂挿通部６４１a、副板部４１bの閂挿通部６４１b及び閂６４２からなる。
【００３４】
プローブユニットを保管する場合は、図８ａに示すように、楔６３３をピン６３２から外し、閂６４２を矢印Ｈ方向に閂挿通部６４１a、６４１bから引き抜くことで、主板部４１aから副板部４１bを矢印Ｈ方向に引き抜くことができる。その後、図８ｂに示すように、基体１０の先端部１２を切り込み４７を介して矢印Ｈ方向に引き出すことで基体１０にプローブ２０とコネクタボックス５０を取り付けたまま基体１０を支持板４０から外すことができる。
（実施形態４）
本実施形態のプローブユニット１を図９を使って説明する。なお、実施形態１と同じ要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
基体１０の先端部１２の外周には支持体４０と螺合するねじ１６が切られている。
【００３６】
コネクタ３０は、基体１０の先端部１２に同軸的に装着される鍔部３１aから突出する凸部３２bを持つ金属製の筒部３１と、絶縁性端子板３２、ピン端子３３a、３３bを備えている。鍔部３１aの外径は、基体１０の先端部１２の外径より小さく作られている。凸部３１が図示しない雌型コネクタに挿入されて信号が取り出される。
【００３７】
支持体４０は、中央部に凸部４２を持ち、中央部に前記基体１０の先端部１２と螺合するねじ穴４３が形成されている。
【００３８】
プローブユニットを保管する場合は、ねじ１６とねじ４３の螺合を解除することで、支持体４０から取り外すことができる。この際、コネクタ３０の外径が基体１０の先端部１２の外径以下であるので、基体１０にプローブ２０とコネクタ３０とを取り付けたまま、支持体４０から取り外すことができる。ねじ１６とねじ４３の螺合を解除することで、支持体４０から基体１０を取り外すことができるので、本実施形態では、この支持体４０のねじ４３が着脱自在に固定する固定手段に相当する。
（実施形態５）本実施形態のプローブユニット１を図１０〜図１５を使って説明する。図１０は、本実施形態に係るプローブユニットの概略断面図であり、図１１は、図１０のＣ−Ｃ線断面で見た矢視図である。図１２は、図１１におけるＤ−Ｄ線断面図、図１３は、固定用ピンの平面視図、図１４及び図１５は支持体からの基体の取り外しを説明するための図である。
【００３９】
本実施形態のプローブユニット１は、実際形態４と類似している。異なる点は、基体１０と支持体４０とがねじで螺合する代わりに、固定手段としてピン機構を用いている点である。実施形態４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
以下、実施形態４と異なるピン機構（固定手段）について説明する。図１２に示すように、基体１０の先端部１２の外周に断面が円弧状のピン溝１９が形成されている。一方、支持体４０の凸部４２には、通孔４４の軸方向に垂直で且つピン溝１９と対向する位置にピン孔４５がピン溝１９をかすめるように形成されている。すなわち、図１２の断面図では、ピン溝１９とピン孔４５とで中心が凸部４２側にある円形断面孔を形成する。ピン溝１９と係合し、ピン孔４５と部分的に係合する４７ｃは、図１３に示すように、対向する外周面が除去されたピン本体４７ｂの中間部分である。なお、４７aは、ピンを回転させる頭部である。
【００４１】
ピン４７は、図１１に示すように、円板状本体４１に凸部４２を挟むように配置されたガイド４８a、４８bでガイドされる。
【００４２】
上記のように、ピン４７の中間部分４７ｃがピン溝１９と係合し、ピン孔４５と部分的に係合するので、主端部１２が支持体４０から抜けることがない。
【００４３】
本実施形態のプローブユニットは、ピン溝１９、ピン孔４５、ピン４７、ガイド４８a、４８bで固定手段（ピン機構）を構成する。
【００４４】
次に、プローブユニットを保管する場合について説明する。図１１及び図１２に示す状態で、ピン頭部４７aを１８０°回転させると、図１４に示すように、ピン４７の中間部分４７ｃがピン溝１９と係合しなくなる。その結果、図１５に示すように、矢印Ｈ’方向に基体１０を引き抜くことができる。この場合、図１０に示すように、基体１０の先端部１２にコネクタ３０が装着されているが、コネクタ３０の外径が基体１０の先端部１２の外径より小さいので、コネクタ３０を装着したまま支持体４０から基体１０を引き抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態１に係るプローブユニットの概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。
【図３】実施形態１に係るプローブユニットにおいて、支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。
【図４】実施形態２に係るプローブユニットの概略平面視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面で見た矢視図である。
【図６】実施形態２に係るプローブユニットにおいて、支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。
【図７】実施形態３に係るプローブユニットの概略平面視図である。
【図８】実施形態３に係るプローブユニットにおいて、支持体からコネクタとプローブとが装着された基体の取り外しを説明する図である。
【図９】実施形態４に係るプローブユニットの概略断面図である。
【図１０】実施形態５に係るプローブユニットの概略断面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線断面で見た矢視図である。
【図１２】図１１におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１３】固定用ピンの平面視図である。
【図１４】実施形態５に係るプローブユニットにおいて、支持板からの基体の取り外しを説明するための図である。
【図１５】実施形態５に係るプローブユニットにおいて、支持板からの基体の取り外しを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０・・・・・・・・・基体
１２・・・・・・・先端部
１３・・・・・・・底部
２０・・・・・・・・・プローブ
２１・・・・・・・電気的センサー
２２a、２２b・・・リード線
２３・・・・・・・耐熱保護管
３０・・・・・・・・・コネクタ
４０・・・・・・・・・支持体
４１・・・・・・・円板状本体（板状体）
４１a・・・・・・主板部
４１b・・・・・・副板部
４２・・・・・・・凸部
４２a、４２b・・当接部
４３・・・・・・・ねじ穴（固定手段）
４４・・・・・・・通孔
４５・・・・・・・ピン孔
４９・・・・・・・切り込み部
６１〜６４・・・・・・連結手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製円筒基体と、
電気的センサー内蔵の耐熱保護管を有し、前記基体の底部に同軸的に装着されるプローブと、
前記基体の先端部に装着され且つ前記電気的センサーのリード線が接続されるコネクタと、
前記基体に着脱自在に装置され前記プローブの先端を溶湯中に保持する支持体と、を備えることを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】
前記支持体は、
前記基体の外周面の一部と弧状に当接する当接部を持つ主板部と、
前記基体の外周面の一部と弧状に当接する当接部を持ち、前記主板部が当接する前記外周面の一部と背向する一部と当接し、前記主板部と共に一個の板状体を構成する副板部と、
前記主板部及び前記副板部で前記基体の前記外周面を狭持するように前記主板部と前記副板部とを連結する連結手段と、
を有する請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記主板部は前記副板部が装入される切り込み部を備える請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記主板部及び前記副板部は前記支持体を二等分したものであり、前記連結手段は前記主板部と前記副板部とを二等分した分割面同士が当接するように連結する手段である請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記コネクタは、前記基体の外周径と同じか又は小さい外径を持ち、且つ前記基体と同軸的に固定され、
前記支持体は、前記基体が挿通する通孔を持つ板状本体と、前記板状本体の前記通孔に前記基体を挿通した状態で前記板状本体と前記基体とを着脱自在に固定する固定手段とを持つ請求項１に記載のプローブユニット。

【図１】