(57)【要約】【課題】プローブ側のリード線とコネクタとの接続作業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に同軸的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、を備えることを特徴とするプローブユニット。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【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同軸的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、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を備える請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記コネクタは、前記基体の一端の軸穴内に固定されている請求項１又は２記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記支持体は、前記基体が挿通する通穴を持つ板状本体と、前記板状本体の前記通穴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２に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記コネクタのピン端子を保持する端子板は通孔を持ち、前記コネクタが固定される前記基体の軸穴の周壁は外部に開口する通孔を持つ請求項３に記載のプローブユニット。
【考案の詳細な説明】
【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端子ボックス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）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のプローブユニットは、基体の先端部に端子ボックスを装着してから熱電対を構成する線（リード線）をコネクタのピン端子にねじ止め或いは半田付していた。したがって、従来のプローブユニットは、プローブ側の電気的センサのリード線とコネクタとの接続作業を必要としていた。また、接続の際、リード線を端子ボックス内で引き回す必要があり、断線や短絡などが発生することがあった。また、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。なお、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し引っかけて固定するために、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。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が、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し、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、プローブ側のリード線とコネクタとの接続作業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。また、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も課題としている。
【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同軸的に装着され且つ前記電気センサーのリード線が接続されるコネクタと、を備えることを特徴としている。
【０００６】
底部にプローブが同軸的に装着された基体の先端部にコネクタが同軸的に装着されているので、プローブとコネクタが一体化され、リード線を端子ボックス内で引き回す必要がなく、断線や短絡を防止することができる。また、リード線をコネクタのピン端子に接続する作業を削減することができる。
【０００７】
また、前記本発明のプローブユニットは、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を備えるようにするとよい。
【０００８】
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。
【０００９】
また、前記コネクタは、前記基体の一端の軸穴内に固定されていることが望ましい。
【００１０】
コネクタ、基体及びプローブが一層同軸的に一体化するので、支持体に一体的に取り付けたり、支持体から一体的に取り外したりすることができる。
【００１１】
また、前記支持体は、前記基体が挿通する通穴を持つ板状本体と、前記板状本体の前記通穴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ようにするとよい。
【００１２】
本発明のように構成することで、着脱を確実に行うことができる。
【００１３】
また、前記コネクタのピン端子を保持する端子板は通孔を持ち、前記コネクタが固定される前記基体の軸穴の周壁は外部に開口する通孔を持つようにするとよい。
【００１４】
本発明のプローブユニットのコネクタにガス冷却式補償銅線を接続することで、補償銅線からの冷却ガスをコネクタの通孔を通して基体の軸穴に送り、軸穴の周壁の通孔から外部に排出することができる。その結果、コネクタ及びリード線とコネクタのピン端子との接点が冷却され、コネクタの損傷を防止でき、測定精度を高めることができる。
【考案の効果】
【００１５】
底部にプローブが同軸的に装着された基体の先端部にコネクタが同軸的に装着されるようにすることで、プローブとコネクタが一体化され、リード線を端子ボックス内で引き回す必要がなく、断線や短絡を防止することができる。また、リード線をコネクタのピン端子に接続する作業を削減することができる。
【００１６】
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るようにすることで、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。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
実施形態１のプローブユニットを図１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る。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。２５は、絶縁管で互いに併走するように形成された挿通孔（図示せず。）にリード線２２a、２２bが挿通している。
【００２１】
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２６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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
コネクタ３０は、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。そして、コネクタ３０は、基体１０の軸穴１４内に挿入され軸穴１４から突出しないように固定されている。
【００２６】
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。
【００２７】
本実施形態のプローブユニット１は、上記のように端子ボックスを無くしてコネクタ３０とプローブ２０とが一体化されているので、リード線を端子ボックス内で引き回す必要がなく、断線や短絡を防止することができる。また、リード線をコネクタのピン端子に接続する作業を削減することができる。
（実施形態２）
本実施形態のプローブユニット１を図２〜図５を使って説明する。図２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３ａは、図２のＡ−Ａ線断面で見た矢視図、図３ｂは、固定用ピンの平面視図、図４及び図５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。
【００２８】
本実施形態のプローブユニット１は、実際形態１と類似している。大きく異なる点は、基体１０と支持体４０とを、通孔４４に基体１０の先端部１２を挿通して固定する代わりに、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１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
本実施形態のコネクタ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、端子３３a、３３bを備えている。そして、コネクタ３０は、筒部３１の下端部が基体１０の先端部１２の軸穴１４内に挿入されて固定されている。なお、鍔部３１aの外径は、基体１０の先端部１２の外径以下に作られている。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。
【００３０】
図２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１３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１３と対向する位置にピン孔４５がピン溝１３をかすめるように形成されている。すなわち、ピン溝１３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１３と係合し、ピン孔４５と部分的に係合する４７ｃは、図３ｂ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。
【００３１】
ピン４７は、図３ａ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。
【００３２】
上記のように、ピン４７の中間部分４７ｃがピン溝１３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。
【００３３】
本実施形態のプローブユニットは、ピン溝１３、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。
【００３４】
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２及び図３ａに示す状態で、ピン頭部４７aを１８０°回転させると、図４に示すように、ピン４７の中間部分４７ｃがピン溝１３と係合しなくなる。その結果、図５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２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の外径以下なので、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。
（実施形態３）
本実施形態のプローブユニット１を図６を使って説明する。図６は、本実施形態のプローブユニットの概略断面図である。本実施形態のプローブユニット１には、ガス冷却式補償銅線を内蔵するホース付きのコネクタが接続されている。本実施形態のプローブユニット１は、実際形態２と類似している。異なる点は、基体１０の先端部１２に、通孔１４の途中が絶縁管２５が挿通する穴を持つ仕切部材１６で仕切られるガス冷却室１８を備える点と、コネクタ３０のピン端子３３a、３３bを保持する端子板３２が通孔３４a、３４bを持ち、コネクタ３０が固定される基体１０の軸穴１４の周壁が外部に開口する通孔１７a、１７bを持つ点である。また、本実施形態のプローブユニットは、固定手段としてピン機構を用いていない点が実施形態２と異なる。
【００３５】
本実施形態の電気的センサ２１は、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。
【００３６】
５０は、ガス冷却式補償銅線を内蔵するホース付きの雌型コネクタで、外筒５１の一端部が雄型コネクタ３０の筒部３１と着脱自在に接続されている。外筒５１は、端子板５２で仕切られ、端子板５２に保持されている雌型ピン端子５３a、５３bがコネクタ３０のピン端子３３a、３３bと結合している。雌型ピン端子５３a、５３bの他端には補償銅線５５a、５５bが接続され、外筒５１の他端部にはホース５６の一端部が接続されている。ホース５６の他端部にもコネクタが接続され、計測器に接続されている（図示せず。）。５８は、ホース５６の途中のカップラー（図示せず。）を介して導入されたガスである。
【００３７】
カップラーから導入されたガス（空気、窒素ガス、アルゴンガス、等の不活性ガス）５８は、ホース内の補償銅線５５a、５５bを冷却すると共に、雌型コネクタ５０の通孔５４a、５４bを通り、雄型コネクタ３０の通孔３１a、３１bを通り、ガス冷却室１８に至り、通孔１７a、１７bから排出される。したがって、ガスによってピン端子３３a、３３b、５３a、５３bが冷却され、測定温度の精度を上げることができる。
【００３８】
本実施形態のプローブユニット１は、上記のように端子ボックスを無くしてコネクタ３０、ガス冷却室１８及びプローブ２０とが一体化されているので、リード線を端子ボックス内で引き回す必要がなく、断線や短絡を防止することができる。また、リード線をコネクタのピン端子に接続する作業を削減することができる。さらに、熱電対及び補償銅線とのピン端子をガスによって冷却するので温度測定精度を上げることができると共に、構成部材の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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】実施形態２に係るプローブユニットの概略断面図である。
【図３ａ】図２のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。
【図３ｂ】固定用ピンの平面視図である。
【図４】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５】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６】実施形態３に係るプローブユニットの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・・・・・・・基体
１２・・・・・・・先端部
１３・・・・・・・底部
１４・・・・・・・軸穴
１７a、１７b・・・通孔
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
３２・・・・・・・端子板
３３a、３３b・・・ピン端子
５４a、５４b・・・通孔
４０・・・・・・・・・支持体
４１・・・・・・・円板状本体（板状体）
４２・・・・・・・凸部
４４・・・・・・・通孔
４５・・・・・・・ピン孔（固定手段）
４７・・・・・・・ピン（固定手段）
４８a、４８b・・・ガイド（固定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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