(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属浴に浸漬される管状のプローブ本体の下端部に溶融金属の流入を受けるシェルユニットが内装され、
前記シェルユニット(11)は、有機バインダーで結合された耐火材により成形されたブロックから成り、該ブロックの内部に、溶融金属を充填させる測温室(13)と、該測温室の下方から前記溶融金属の凝固温度を測定する熱電対を備えた内部センサー(18)と、該内部センサーの側方に位置して溶融金属を充填させる採取容器(14)を配置して成る構成において、
前記内部センサー(18)は、熱電対(18a)を保持するハウジング(20)からプラス極とマイナス極を有する端子部(18b)を突設し、該端子部から内部センサー用の補償導線(22)をプローブ本体の上部に向けて配線するように構成され、前記採取容器(14)の側方位置でブロックに形成された定温室(28)に前記端子部(18b)を挿入しており、
前記定温室(28)は、前記採取容器(14)に充填された溶融金属の輻射熱により加熱されると共に、前記採取容器(15)及び測温室(13)に充填された溶融金属を熱源としてブロックの内部に発生するガスにより加温される位置に配置されており、
前記採取容器(14)と前記定温室(28)の間に熱制御板(30)が設けられ、該熱制御板は、定温室に向かう輻射熱を制限することにより、定温室(28)の高温化を防止すると共に、輻射熱のうち制御された熱だけを通過させ、該熱制御板でガスの発生を妨げられた部位の熱を補うことにより、定温室(28)の内部に温度差が生じることを防止するように構成して成ることを特徴とする溶融金属プローブ。
【請求項２】
前記熱制御板(30)は、断熱素材から成る遮熱板により形成されると共に、前記輻射熱の制限された熱だけを透過可能とする制御手段を備えており、前記制御手段は、該遮熱板の選択的に形成された肉厚(t)と、該遮熱板に設けた部分的薄肉部(30b)と、該遮熱板に設けた透孔(30c)のうち、少なくとも１つ又は２つ以上の組み合わせにより構成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属プローブ。
【請求項３】
シェルユニットの下端部に外部の溶融金属浴の温度を測定する熱電対を備えた外部センサー(23)を設けており、
前記内部センサー(18)及び外部センサー(23)は、一端部に熱電対(18a,23a)を突出させると共に他端部にプラス極とマイナス極を有する端子部(18b,23b)を突設したハウジング(20,25)を備え、該ハウジングの内部で前記端子部と熱電対が相互に短尺補償導線(21,26)により接続され、前記端子部(18b,23b)に接続された長尺補償導線(22,27)がプローブ本体の上部に向けて配線され、
両センサー(18,23)の端子部(18b,23b)を上下から対向させた状態で前記定温室(28)に挿入して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属プローブ。
【請求項４】
前記シェルユニットは、中心軸線に沿って前記定温室を二分する第１ブロック(11R)と第２ブロック(11L)に分割形成され、両ブロックを合掌することによりプローブ本体の下端部に内装されており、
前記第１ブロック(11R)は、前記定温室(28)の上側部位に開設された開口部から該第１ブロックの横断方向に貫通する第１孔(31)を備えると共に、該第１孔から第１ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第１溝部(32)を備え、前記内部センサーの端子部(18b)に接続された内部センサー用の長尺補償導線(22)を前記第１孔(31)に挿通させて前記第１溝部(32)に配置し、
前記第２ブロック(11L)は、前記定温室(28)の下側部位に開設された開口部から該第２ブロックの横断方向に貫通する第２孔(33)を備えると共に、該第２孔から第２ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第２溝部(34)を備え、前記外部センサーの端子部(23b)に接続された外部センサー用の長尺補償導線(27)を前記第２孔(33)に挿通させて前記第２溝部(34)に配置して成ることを特徴とする請求項３に記載の溶融金属プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼等の溶融金属の成分等を分析するために使用する溶融金属プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属プローブは、サブランスと称される昇降装置により転炉等における溶鋼に浸漬した後に引き揚げられ、溶鋼の成分等を分析するために使用される。
【０００３】
従来、種々のタイプの溶融金属プローブが公知であるが、本出願人は、溶融金属浴に浸漬される管状のプローブ本体の下端部に溶融金属の流入を受けるシェルユニットを内装した溶融金属プローブを提供しており、好評を博している。
【０００４】
シェルユニットは、有機バインダーを含む耐火材により成形されたブロックにより構成され、該ブロックの内部に、溶融金属を充填させる測温室と、前記測温室に充填された溶融金属の凝固温度を該測温室の下方から測定する熱電対を備えた内部センサーと、該内部センサーの側方に位置して溶融金属を充填させる採取容器を設けており、更に、シェルユニットの下端部に外部の溶融金属浴の温度を測定する熱電対を備えた外部センサーを設けている。
【０００５】
内部センサー及び外部センサーは、それぞれの熱電対に接続された補償導線をプローブ本体の上部に向けて配線し、プローブ本体と昇降装置の電気コネクタに接続しており、リアルタイムで測定値を出力する。
【０００６】
図９に示すように、昇降装置に連結されたプローブは、下降により溶融金属浴に浸漬され、浸漬位置で所定時間だけ停止させられた後、上昇により溶融金属浴から引上げられる。この際、外部センサーは、溶融金属浴の熱により、熱電対から図９のＭＴで示すような波形とされた起電力を出力し、波形の安定部分が溶融金属の温度として検出される。内部センサーは、測温室に充填された溶融金属の熱により、熱電対から図９のＣＤで示すような波形の起電力を出力し、波形の安定部分が凝固温度として検出される。凝固温度の値は、溶融金属に含まれるカーボンの値を決定するために利用される。
【０００７】
図示の波形から理解されるように、外部センサーは、プローブが溶融金属浴から引上げられる前に比較的短時間で測温を終了する。これに対し、内部センサーは、プローブが溶融金属浴から引上げられた後、測温室に充填された溶融金属が凝固を開始するまでの比較的長時間にわたり測温を継続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９４２３１３号公報
【特許文献２】ＥＰ０９３０４９４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、内部センサー及び外部センサーは、それぞれの熱電対が補償導線により電気コネクタに接続されている。補償導線は、熱電対と同等の熱起電力特性（温度と起電力の関係）を有する金属から成る導線が使用されているが、熱電対と完全に同一の金属ではない。このため、熱電対の測温接点の温度を計測器により測定する際、熱電対の端子部と補償導線の接続部（即ち、補償接点）の温度が高温になると、起電力に変化が生じ、これが測定誤差の原因になることが知られている。
【００１０】
図１０（Ａ）に示すように、熱電対１と補償導線２は、補償接点３で接続されており、補償導線３の延長端の基準接点（冷接点）４における電圧Ｖ（Ｖｍ）を計測することにより、熱電対１の測温接点１ａにおける温度を測定する。
【００１１】
しかしながら、補償接点３が加熱され、その温度ｔ２が高温になると、基準接点４の電圧Ｖは、測温接点１ａの温度ｔ１と補償接点３の温度ｔ２の差（ｔ１−ｔ２）に基づいて生じる熱電対１の起電力Ｖ１だけでなく、補償接点３の温度ｔ２と基準接点４の温度ｔ０の差（ｔ２−ｔ０）に基づいて生じる補償導線２の起電力Ｖ２が加えられる。この際、上述のように、補償導線２は、熱電対１と同等の熱起電力特性を有する金属から選択されているが、熱電対と完全に同一の金属ではないため、測定誤差を生じる原因となる。このような誤差は、図１０（Ｂ）に示すように、補償接点温度が６０℃以上となったとき、顕著になることが一般的に知られている。
【００１２】
更に、プラス側とマイナス側の２つの補償接点３、３の相互に温度差がある場合、つまり、図１０（Ｃ）に示すように、一方の温度ｔ２に対して他方の温度ｔ３がｔ２＜ｔ３とされているときは、図１０（Ｄ）に示すように、その温度差（ｔ３−ｔ２）に基づいて起電力Ｖ３が生じるので、これが更に測定誤差の原因となる。
【００１３】
この点に関して、上述の溶融金属プローブのシェルユニットは、有機バインダーで結合された耐火材により成形されたブロックにより形成されている。耐火材は、例えば、鋳物砂等の無機質粒子が用いられ、粒子群を押し固める一次プロセスにより成形した成形物を、高温での焼成プロセスや、常温でのガスによる化学的接着プロセス等の二次プロセスにより、樹脂バインダーで粒子群を固着することにより、前記ブロックを成形している。従って、シェルユニットは、加熱されると、樹脂バインダーが焼失することにより脆弱化し、表面から次第に崩壊する性質を備えており、焼失中の樹脂バインダーは、ブロックの内部でガスを発生する。従って、測温室及び採取容器に溶融金属が充填されとき、溶融金属が熱源となり、樹脂バインダーの焼失によりガスをする。このため、熱源の周囲は、ガスにより加温され、かつ、熱源の輻射熱により加熱される。
【００１４】
このため、内部センサーを構成する熱電対の補償接点が熱源の近傍部に設けられている場合、輻射熱により補償接点が高温化するので、熱電対の測定値に誤差を生じるおそれがある。しかも、熱源の近傍部は、輻射熱に加えて、ガスにより加温されているため、部分的に温度差が生じやすく、これにより補償接点のプラス側とマイナス側の温度差が形成されるときは、熱電対の測温値に誤差を生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記に鑑み、測温室に充填された溶融金属の凝固温度を測定する内部センサーに関し、該内部センサーの補償接点が測温室の下方位置であって採取容器の側方位置に設けられた構成において、採取容器に充填された溶融金属の輻射熱により、補償接点が高温化されることを防止するものである。
【００１６】
ところで、輻射熱により補償接点が高温化することを防止するだけであれば、採取容器と補償接点の間に断熱材を設け、これにより補償接点を輻射熱から完全に遮断させれば良い。しかしながら、シェルユニットのブロック内部には溶融金属を熱源とするガスが発生し、補償接点を周囲から加温しているので、断熱材を設けると、その部分だけがガスによる加温を受けなくなるので、補償接点の周囲に部分的な温度差が形成されることになる。従って、そのような温度差が形成された部分に補償接点のプラス側とマイナス側が設置されると、熱電対の測温値に誤差を生じるおそれがある。
【００１７】
このため、本発明は、採取容器に充填された溶融金属からの輻射熱を完全に遮断するのではなく、輻射熱を制限することにより補償接点の高温化を防止する一方において、補償接点を高温化するまでに至らない制限された熱を利用することにより、ガスで加温さる補償接点の周囲の温度を補い、これにより部分的な温度差を解消させることを目的としている。
【００１８】
そこで、上記課題を解決するために本発明が手段として構成したところは、溶融金属浴に浸漬される管状のプローブ本体の下端部に溶融金属の流入を受けるシェルユニットが内装され、前記シェルユニットは、有機バインダーで結合された耐火材により成形されたブロックから成り、該ブロックの内部に、溶融金属を充填させる測温室と、該測温室の下方から前記溶融金属の凝固温度を測定する熱電対を備えた内部センサーと、該内部センサーの側方に位置して溶融金属を充填させる採取容器を配置して成る構成において、前記内部センサーは、熱電対を保持するハウジングからプラス極とマイナス極を有する端子部を突設し、該端子部から内部センサー用の補償導線をプローブ本体の上部に向けて配線するように構成され、前記採取容器の側方位置でブロックに形成された定温室に前記端子部を挿入しており、前記定温室は、前記採取容器に充填された溶融金属の輻射熱により加熱されると共に、前記採取容器及び測温室に充填された溶融金属を熱源としてブロックの内部に発生するガスにより加温される位置に配置されており、前記採取容器と前記定温室の間に熱制御板が設けられ、該熱制御板は、定温室に向かう輻射熱を制限することにより、定温室の高温化を防止すると共に、輻射熱のうち制御された熱だけを通過させ、該熱制御板でガスの発生を妨げられた部位の熱を補うことにより、定温室の内部に温度差が生じることを防止するように構成して成る点にある。
【００１９】
前記熱制御板は、断熱素材から成る遮熱板により形成されると共に、前記輻射熱の制限された熱だけを透過可能とする制御手段を備えており、前記制御手段は、該遮熱板の選択的に形成された肉厚と、該遮熱板に設けた部分的薄肉部と、該遮熱板に設けた透孔のうち、少なくとも１つ又は２つ以上の組み合わせにより構成することが好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態は、シェルユニットの下端部に外部の溶融金属浴の温度を測定する熱電対を備えた外部センサーを設けており、前記内部センサー及び外部センサーは、一端部に熱電対を突出させると共に他端部にプラス極とマイナス極を有する端子部を突設したハウジングを備え、該ハウジングの内部で前記端子部と熱電対が相互に短尺補償導線により接続され、前記端子部に接続された長尺補償導線がプローブ本体の上部に向けて配線され、両センサーの端子部を上下から対向させた状態で前記定温室に挿入している。
【００２１】
前記シェルユニットは、中心軸線に沿って前記測温室と定温室を二分する第１ブロックと第２ブロックに分割形成され、両ブロックを合掌することによりプローブ本体の下端部に内装されており、前記第１ブロックは、前記定温室の上側部位に開設された開口部から該第１ブロックの横断方向に貫通する第１孔を備えると共に、該第１孔から第１ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第１溝部を備え、前記内部センサーの端子部に接続された第１長尺補償導線を前記第１孔に挿通させて前記第１溝部に配置し、前記第２ブロックは、前記定温室の下側部位に開設された開口部から該第２ブロックの横断方向に貫通する第２孔を備えると共に、該第２孔から第２ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第２溝部を備え、前記外部センサーの端子部に接続された第２長尺補償導線を前記第２孔に挿通させて前記第２溝部に配置している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シェルユニット１１の測温室１３に充填された溶融金属の凝固温度を測定する熱電対１８ａを備えた内部センサー１８に関し、該内部センサー１８の補償接点を前記測温室１３の下方位置であって採取容器１４の側方位置に配置した構成において、内部センサー１８の端子部１８ｂを所定位置に形成された定温室２８に挿入し、採取容器１４と定温室２８の間に熱制御板３０を設けているので、内部センサー１８の補償接点の高温化を好適に防止することができる。
【００２３】
特に、定温室２８は、測温室１３及び採取容器１４に充填された溶融金属を熱源としてブロックの内部に発生するガスにより加温される位置に配置されており、熱制御板３０が設けられた部位ではガスが発生せず又は発生量が減少するため、室温室２８の内部に部分的な温度差を生じるおそれがある点に関して、本発明の熱制御板３０は、定温室２８に向かう輻射熱を制限することにより、定温室２８の高温化を防止する一方で、輻射熱のうち制御された熱を通過させる構成であるから、前記熱制御板でガスの発生を妨げられた部位の熱を補うことが可能であり、これにより、定温室２８の内部に温度差が生じることを防止し、補償接点のプラス側とマイナス側に温度差が生じることを防止できるという効果がある。
【００２４】
そして、このような熱制御板３０は、断熱素材から成る遮熱板に前記輻射熱の制限された熱だけを透過可能とする制御手段を備えることにより実施可能であり、この際、前記制御手段は、該遮熱板の選択的に形成された肉厚（ｔ）や、該遮熱板に設けた部分的薄肉部３０ｂや、該遮熱板に設けた透孔３０ｃにより容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る溶融金属プローブの１実施形態を示す断面図である。
【図２】シェルユニットの分解状態を示す斜視図である。
【図３】プローブを溶融金属浴に浸漬したときの作用を示す断面図である。
【図４】測温室及び採取容器に溶融金属が充填された状態における定温室に対する熱影響を示す断面図である。
【図５】定温室に対する熱影響を示しており、（Ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】測温室及び採取容器に溶融金属が充填された状態における定温室に対する熱影響を示す斜視図である。
【図７】実験による熱制御板の作用を示しており、（Ａ）は熱制御板を設けたプローブを溶融金属浴に浸漬したときのサポートピンの温度変化を示す図表、（Ｂ）は熱制御板を設けていないプローブを溶融金属浴に浸漬したときのサポートピンの温度変化を示す図表である。
【図８】熱制御板が備える制御手段の実施態様を例示しており、（Ａ）は１枚の遮熱板の選択された肉厚により構成された制御手段を示す斜視図、（Ｂ）は複数枚の遮熱板を重ねた積層体の肉厚により構成された制御手段を示す斜視図、（Ｃ）は遮熱板に形成された部分的薄肉部により構成された制御手段を示す斜視図、（Ｄ）は遮熱板に形成された透孔により構成された制御手段を示す斜視図である。
【図９】溶融金属浴に対するプローブの下降・浸漬・上昇と、内部センサー及び外部センサーの熱電対から出力される起電力を比較した状態で示す図表である。
【図１０】熱影響により熱電対の起電力に生じる誤差に関して、（Ａ）は補償接点が高温化したときの状態を示す説明図、（Ｂ）は補償接点の温度と誤差の関係を示す図表、（Ｃ）及び（Ｄ）は補償接点のプラス側とマイナス側に温度差が生じたときの状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【００２７】
図１に示すように、溶融金属プローブは、紙管等から成る管状のプローブ本体１０の下端部にシェルユニット１１を内装すると共に、上端部にコネクタ１２を内装しており、上端部をサブランスと称される昇降装置（図示せず）に着脱自在に連結された状態で、該昇降装置により溶融金属浴に対して下降・浸漬・上昇させられ、溶融金属の成分等を分析するために使用される。
【００２８】
シェルユニット１１は、有機バインダーで結合された耐火材により成形されたブロックにより形成されている。耐火材は、例えば、鋳物砂等の無機質粒子が用いられ、粒子群を押し固める一次プロセスにより成形した成形物を、高温での焼成プロセスや、常温でのガスによる化学的接着プロセス等の二次プロセスにより、樹脂バインダーで粒子群を固着することにより、ブロックを成形している。
【００２９】
シェルユニット１１の内部には、溶融金属を充填させる測温室１３と採取容器１４が設けられており、採取容器１４は、測温室１３の下方で横方向に偏位した位置に配置された収納室１５に収納されている。換言すると、外径が円筒形とされたシェルユニット１１の中心軸線Ｘの両側に測温室１３と採取容器１４が振り分けて配置され、測温室１３を上位に配置し、採取容器１４を下位に配置している。
【００３０】
前記シェルユニット１１は、プローブ本体１０の側部に開設された流入口１６に臨む受入口１７と、該受入口１７から前記測温室１３及び採取容器１４に連通する溶湯路を形成している。図示省略しているが、前記流入口１６は、薄紙等から成る膜部材により閉鎖されており、プローブを溶融金属浴に浸漬したとき、膜部材の焼失により開口した流入口１６から溶融金属を流入させる。流入した溶融金属は、図３に示すように、受入口１７及び溶湯路を経て測温室１３及び採取容器１４に充填される。
【００３１】
採取容器１４は、溶融金属のサンプル採取を目的としており、プローブを溶融金属浴から引上げた後、凝固した金属サンプルを採取容器１４から取出し、発光分光分析等に供することにより、金属成分を分析する。
【００３２】
測温室１３は、溶融金属に含まれるカーボンの値を決定するため、溶融金属の凝固温度の測定を目的としており、このため、測温室１３の下方から凝固温度を測定するための熱電対を有する内部センサー１８が設けられており、該内部センサー１８は、測温室１３の下側に形成された保持室１９に保持されている。
【００３３】
内部センサー１８は、一端部に熱電対１８ａを突出させると共に他端部にプラス極とマイナス極を有する端子部１８ｂを突設したハウジング２０を備え、該ハウジング２０の内部で前記端子部１８ｂと熱電対１８ａが相互に短尺補償導線２１により接続されており、ハウジング２０を保持室１９に保持されている。前記端子部１８ｂには、内部センサー用の長尺補償導線２２（図５（Ａ）参照）が接続され、該長尺補償導線２２は、プローブ本体１０の上部に向けて配線され、コネクタ１２に接続される。
【００３４】
更に、シェルユニット１１の下端部には、外部の溶融金属浴の温度を測定する熱電対を有する外部センサー２３が設けられており、該外部センサー２３は、シェルユニット１１の下端に形成された保持室２４に保持されている。外部センサー２３は、単純に溶融金属浴の温度だけを測定する目的で使用される場合と、酸素センサー等を並設することにより、溶融金属浴の酸素濃度等を測定する目的で使用される場合がある。
【００３５】
外部センサー２３は、一端部に熱電対２３ａを突出させると共に他端部にプラス極とマイナス極を有する端子部２３ｂを突設したハウジング２５を備え、該ハウジング２５の内部で前記端子部２３ｂと熱電対２３ａが相互に短尺補償導線２６により接続されており、ハウジング２５を保持室２４に保持されている。前記端子部２３ｂには、外部センサー用の長尺補償導線２７（図５（Ｂ）参照）が接続され、該長尺補償導線２７は、プローブ本体１０の上部に向けて配線され、コネクタ１２に接続される。
【００３６】
上下に配置された保持室１９、２４の間に位置して、ブロックには、定温室２８が形成されており、内部センサー１８の端子部１８ｂと外部センサー２３の端子部２３ｂを上下から対向させた状態で定温室２８に挿入している。
【００３７】
定温室２８は、周壁により囲まれており、収納室１５と定温室２８の間に隔壁２９を形成している。収納室１５には、採取容器１４と共に熱制御板３０が収納されており、熱制御板３０は、採取容器１４と隔壁２９の間に挿入されている。
【００３８】
図２に示すように、シェルユニット１１は、中心軸線Ｘに沿って第１ブロック１１Ｒと第２ブロック１１Ｌに分割形成されている。従って、測温室１３、収納室１５、保持室１９、２４、定温室２８は、それぞれ、図２に符号Ｒと符号Ｌを付加して示すように、二分された状態でそれぞれのブロック１１Ｒ、１１Ｌに凹部として形成されている。図示実施形態の場合、ハウジング２０、２５を保持する保持室１９、２４に対して、定温室２８は、端子部１８ｂ、２３ｂを挿入するために必要な最小限の空間を提供する小室により形成されている。
【００３９】
図５（Ａ）に示すように、第１ブロック１１Ｒは、定温室２８の上側部位に開設された一対の開口部から該第１ブロックの横断方向に貫通する第１孔３１を形成すると共に、該第１孔３１から第１ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第１溝部３２を形成しており、前記内部センサー１８の端子部１８ｂに接続された内部センサー用の長尺補償導線２２を前記第１孔３１に挿通させて前記第１溝部３２に配置し、該第１溝部３２に沿って第１ブロック１１Ｒの上端から導出させ、コネクタ１２に接続している。
【００４０】
図５（Ｂ）に示すように、第２ブロック１１Ｌは、定温室２８の下側部位に開設された一対の開口部から該第２ブロックの横断方向に貫通する第２孔３３を形成すると共に、該第２孔３３から第２ブロックの外側面に沿って上向きに延びる第２溝部３４を形成しており、前記外部センサー２３の端子２３ｂ部に接続された外部センサー用の長尺補償導線２７を前記第２孔３３に挿通させて前記第２溝部３４に配置し、該第２溝部３４に沿って第２ブロック１１Ｌの上端から導出させ、コネクタ１２に接続している。
【００４１】
第１ブロック１１Ｒ及び第２ブロック１１Ｌは、合掌すると共に、相互の嵌合部を接着剤で接着することにより、外形を円筒状とされたシェルユニット１１が形成される。合掌の際、熱制御板３０と共に採取容器１４が収納室１５に収納される。
【００４２】
合掌に先立ち、内部センサー１８は、第１ブロック１１Ｒに形成された保持室１９の凹部１９Ｒに保持され、内部センサー用の長尺補償導線２２を第１孔３１から該ブロックの外側面に挿通され、第１溝部３２に沿わされている。反対に、外部センサー２３は、第２ブロック１１Ｌに形成された保持室２４の凹部２４Ｌに保持され、外部センサー用の長尺補償導線２７を第２孔３３から該ブロックの外側面に挿通され、第２溝部３４に沿わされている。従って、第１ブロック１１Ｒと第２ブロック１１Ｌを合掌する際、内部センサー１８と外部センサー２３をそれぞれの保持室１９、２４に保持させることが容易であり、しかも、内部センサー用の長尺補償導線２２と外部センサー用の長尺補償導線２７が相互に干渉することはないので、配線構造がシンプルであると共に、配線を容易に行うことができる。
【００４３】
プローブを溶融金属浴に浸漬したとき、図３及び図４に示すように、溶融金属が測温室１３及び採取容器１４に充填される。内部センサー１８の端子部１８ｂを設置した定温室２８は、測温室１３の下方で採取容器１４の側方に配置されている。従って、定温室２８は、採取容器１４に充填された溶融金属の輻射熱Ｈを受けるが、熱制御板３０により遮られているので、制限された輻射熱だけが定温室２８に到達する。熱制御板３０は、定温室２８の温度が６０℃を超えないように輻射熱を制限するが、完全に熱を遮断するものではなく、定温室２８の温度を６０℃以上に加熱しない程度の熱を通過させるように構成されている。このような制御機能を備えた熱制御板３０は、後述するように、断熱素材により形成された遮熱板に前記輻射熱の制限された熱だけを透過可能とする制御手段を備えている。
【００４４】
測温室１３及び採取容器１４に充填された溶融金属は、これが熱源となり、シェルユニット１１を構成する第１ブロック１１Ｒ及び第２ブロック１１Ｌに含まれた樹脂バインダーを焼失し、ガスを発生する。ガスは、ブロックの内部で圧力を生じ、ブロックの内部の空洞部に向けて流れるので、定温室２８に進入する。
【００４５】
図４ないし図６に示すように、測温室１３の周囲で発生した第１ガスＧ１と、採取容器１４の周囲で発生した第２ガスＧ２が、それぞれ、圧力を伴いブロックを浸透して流れ、定温室２８に進入する。定温室２８に進入したガスは、第１孔３１及び第１溝部３２を介してシェルユニット１１の上方に排出される。ガスは、発生時に高温とされているが、ブロックを浸透中に温度を低下するので、定温室２８を６０℃以上に加熱することはないが、６０℃以下の温度とするように加温する。
【００４６】
測温室１３の周囲では、全周に第１ガスＧ１が発生し、定温室２８に向かう第１ガスＧ１の流路には、その流れを妨げる障害物が存在していない。これに対して、採取容器１４の周囲では、図５に示すように、隔壁２９に熱制御板３０が添設されているので、該隔壁２９からはガスを発生せず又は発生量が減少させられている。熱制御板３０の両端近傍の部分では、採取容器１４が接するブロックから発生した第２ガスＧ２が該熱制御板３０を迂回した流路を経て定温室２８に進入する。
【００４７】
図示実施形態の場合、内部センサー１８は、熱電対１８ａと短尺補償導線２１を接続する補償接点をハウジング２０に収納しているので、上記のような熱から保護されているが、定温室２８に挿入された端子部１８ｂが受ける熱は、短尺補償導線２１を介して補償接点に伝達するので、定温室２８の内部温度を制御することが重要である。
【００４８】
図示実施形態の溶融金属プローブについて、実際に溶融金属浴に浸漬することにより実験を行い、定温室２８に設置された内部センサー１８の端子部１８ｂの温度を測定し、熱制御板３０の機能及び作用を確認した。その実験の結果を図７に示している。
【００４９】
実験は、同一構成の溶融金属プローブに関して、熱制御板３０を設けたプローブと、熱制御板３０を設けないプローブを準備し、それぞれについて同一の溶融金属浴に浸漬することにより行った。熱制御板３０は、肉厚が異なる複数の紙製の板を準備し、それぞれの板を個別に使用することにより複数回の実験を行い、最も優れた結果が得られた実験結果を図７（Ａ）に示している。尚、実験に使用したプローブは、定温室２８の内部において、端子部１８ｂのプラス極を採取容器１４に近い位置に配置し、マイナス極を採取容器１４から遠い位置に配置し、プローブの外部から導入した熱電対の温接点を端子部１８ｂのプラス極とマイナス極に接支させ、その温度を測定した。
【００５０】
熱制御板３０を設けた溶融金属プローブについて行った実験の結果を図７（Ａ）に示している。この場合、端子部１８ｂの温度は、プラス極とマイナス極の両方とも６０℃以下に保たれていた。従って、熱制御板３０により、端子部１８ｂは、採取容器１４に充填された溶融金属の輻射熱から保護されていることが確認された。しかしながら、端子部１８ｂのプラス極とマイナス極は、採取容器１４に近いプラス極の温度が低く、採取容器１４から遠いマイナス極の温度が高い結果が示されており、定温室２８の内部に温度差があることが確認された。
【００５１】
図７（Ａ）に示す実験結果によれば、端子部１８ｂの温度が６０℃以下に保たれ、しかも、プラス極とマイナス極の温度差は、許容できるものであり、従って、本発明の課題を解決した満足できる溶融金属プローブであると評価される。
【００５２】
これに対して、熱制御板３０を設けない溶融金属プローブの実験結果を図７（Ｂ）に示している。この場合、端子部１８ｂの温度は、プラス極とマイナス極の両方とも短時間で６０℃を超える温度まで加熱されていることが確認された。採取容器１４に近いプラス極は、僅か２秒程度で６０℃を越え、その後も急上昇を続けるのに対し、採取容器１４から遠いマイナス極は、相対的に温度上昇が緩やかであることが確認された。しかも、プラス極とマイナス極の温度差が極めて大きく、１５秒経過後は、時間経過と共に温度差が広がることが確認された。
【００５３】
図７（Ｂ）に示される実験結果によれば、プラス極が瞬時に６０℃を超えた後、急速に高温化され、しかも、プラス極とマイナス極の温度差が顕著であり、従って、溶融金属プローブとして評価するためには不十分である。
【００５４】
ところで、図７（Ａ）と図７（Ｂ）を比較すると、次のことがわかる。
（１）採取容器１４に近いプラス極が位置する部位に関しては、採取容器１４に充填された溶融金属の輻射熱が温度を支配していると考えられる。プラス極は、図７（Ｂ）のような顕著な加熱状態から、熱制御板３０を設けることにより、図７（Ａ）のような適正な温度状態となるように改善される。従って、定温室２８の内部のうち、この部位の温度を決定する主な要因は、前記輻射熱であると考えられる。
（２）採取容器１４に遠いマイナス極が位置する部位に関しては、前記輻射熱だけでなく定温室２８に進入するガスが温度を支配している。マイナス極は、熱制御板３０を設けない図７（Ｂ）の結果に比べ、熱制御板３０を設けると、図７（Ａ）の結果のように改善するが、顕著ではない。そして、熱制御板３０により輻射熱が制限された状態で、図７（Ａ）のようにプラス極よりもマイナス極の方の温度が高い。このことは、定温室２８の内部において、採取容器から遠い側の部分は、ガスにより加温されているが、採取容器に近い側の部分は、相対的にガスによる加温が少ないためであると考えられる。従って、定温室２８の内部の温度は、輻射熱だけでなく、ガスによる加温が影響していると考えられる。
【００５５】
そこで、結論として、熱制御板３０の制御機能を選択することにより、次のような結果が得られると考えられる。
（１）熱制御板３０の肉厚を増し、輻射熱の遮熱機能を高めると、プラス極の温度が図７（Ａ）の場合の温度よりも更に低くなる。その際、マイナス極の温度は、輻射熱よりもガスによる加温の影響が大きいと考えられるため、図７（Ａ）に示される温度から実質的に変化せず、プラス極だけが温度を低下するので、プラス極とマイナス極の温度差が大きくなり、好ましくない。
（２）熱制御板３０の肉厚を減じ、輻射熱の遮熱機能を弱め、熱の通過量を増やすと、プラス極の温度が図７（Ａ）に示される温度よりも高くなる。その際、マイナス極の温度は、輻射熱よりもガスによる加温の影響が大きいと考えられるため、図７（Ａ）に示される温度から実質的に変化せず、プラス極だけが温度を上昇する。従って、熱制御板３０の遮熱機能を調節することにより、６０℃以下の状態でプラス極の温度がマイナス極の温度に一致するまで上昇させれば、温度差が無となり、本発明が理想とする溶融金属プローブを提供することが可能になる。
【００５６】
以上のように、熱制御板３０の肉厚を選択することにより、端子部１８ｂにおけるプラス極とマイナス極を何れも６０℃以下の温度に保ち、しかも、プラス極とマイナス極の間の温度差を許容範囲内に保つことが可能となり、本発明の課題を解決した溶融金属プローブの提供が可能になる。
【００５７】
上記の知見に基づけば、熱制御板３０は、紙製の板に限定されるものではなく、要するに、断熱素材から成る遮熱板により構成し、該遮熱板に前記輻射熱の制限された熱だけを透過可能とする制御手段を具備させれば良い。
【００５８】
前記断熱素材は、セラミックスファイバーや、木材チップや、アルミナ・シリカ系ファイバー等が使用可能であり、これらの素材を編織又は成形することにより板状ないしシート状の遮熱板を得ることができる。
【００５９】
遮熱板が具備する制御手段は、それぞれのプローブにおける採取容器１４の大きさにより輻射熱の熱量が異なるので、それに応じて個別に形成する必要があるが、図８に示すような実施形態を例示することができる。
【００６０】
図８（Ａ）は、１枚の熱制御板３０の肉厚ｔを選択することにより制御手段を構成した例を示している。従って、肉厚ｔを選択することにより、熱制御板３０を透過する輻射熱Ｈの透過熱ｈを制御することができる。
【００６１】
図８（Ｂ）は、熱制御板３０に薄いシートを重ねることにより、積層体全体の肉厚ｔを選択することにより制御手段を構成した例を示している。薄いシートは、条件に応じて枚数を変更することが可能であり、このようにして肉厚ｔを選択することにより、熱制御板３０を透過する輻射熱Ｈの透過熱ｈを制御することができる。
【００６２】
図８（Ｃ）は、熱制御板３０の表面にエンボス等による凹部を形成し、部分的薄肉部３０ｂを設けることにより制御手段を構成した例を示している。この場合、薄肉部３０ｂの個数や面積を選択することにより、熱制御板３０を透過する輻射熱Ｈの透過熱ｈを制御することができる。
【００６３】
図８（Ｄ）は、熱制御板３０に小孔から成る透孔３０ｃを設けることにより制御手段を構成した例を示している。この場合、透孔３０ｃの個数やサイズを選択することにより、熱制御板３０を透過する輻射熱Ｈの透過熱ｈを制御することができる。
【００６４】
上記の肉厚ｔによる制御手段や、薄肉部３０ｂや透孔３０ｃによる制御手段は、１枚の熱制御板３０に組み合わせた状態で具備させても良い。
【００６５】
このような制御手段を備えた熱制御板３０を使用することにより、上述のように定温室２８に向かう輻射熱が制限され、定温室２８の高温化を防止できる一方において、輻射熱のうち制御された熱を通過させることにより、室温室２８の内部でガスの発生を妨げられた部位の熱を補い、定温室２８の内部に温度差が生じることを防止することが可能になる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  プローブ本体
１１  シェルユニット
１１Ｒ  第１ブロック
１１Ｌ  第２ブロック
１２  コネクタ
１３  測温室
１４  採取容器
１５  収納室
１６  流入口
１７  受入口
１８  内部センサー
１８ａ  熱電対
１８ｂ  端子部
１９  保持室
２０  ハウジング
２１  短尺補償導線
２２  内部センサー用の長尺補償導線
２３  外部センサー
２３ａ  熱電対
２３ｂ  端子部
２４  保持室
２５  ハウジング
２６  短尺補償導線
２７  外部センサー用の長尺補償導線
２８  定温室
２９  隔壁
３０  熱制御板
３０ａ  シート（制御手段）
３０ｂ  薄肉部（制御手段）
３０ｃ  透孔（制御手段）
３１  第１孔
３２  第１溝部
３３  第２孔
３４  第２溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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