(57)【要約】【課題】溶融金属中に浸漬させ電気的特性を計測するために、強度、耐食性、電気的絶縁性に優れた溶融金属浸漬用電極を提供する。【解決手段】溶融金属の電気的特性を計測するために、溶融金属に浸漬して使用される溶融金属浸漬用電極１であって、導体の芯線２、芯線２を少なくとも先端部２ａを除いて被覆した電気的絶縁層３、及び電気的絶縁層３を被覆した保護層４とから構成されたケーブル５と、ドーナツ状の絶縁性板６とを有し、絶縁性板６の中央開口に、ケーブル５の芯線２の先端部２ａを挿通し、ケーブルの先端部側を、先端部２ａの先端２ｂを除いて絶縁性板６で蓋をした構造としたものである。【選択図】図１
2009300105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の電気的特性を計測するために、溶融金属に浸漬して使用される溶融金属浸漬用電極であって、
導体の芯線、該芯線を少なくとも先端部を除いて被覆した第１の絶縁層、及び該第１の絶縁層を被覆した保護層から構成されたケーブルと、ドーナツ状の絶縁性板とを有し、
前記絶縁性板の中央開口に、前記ケーブルの前記芯線の先端部を挿通し、前記ケーブルの先端部側を、前記先端部の先端を除いて前記絶縁性板で蓋をした構造としたことを特徴とする溶融金属浸漬用電極。
【請求項２】
前記芯線と前記絶縁性板とが、互いに螺合し合うネジ構造にて螺着されていることを特徴とする請求項１記載の溶融金属浸漬用電極。
【請求項３】
前記絶縁性板と前記ケーブルとを、絶縁性を有する接着剤で接着したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶融金属浸漬用電極。
【請求項４】
前記保護層として金属管を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の溶融金属浸漬用電極。
【請求項５】
前記保護層の外側を被覆する第２の絶縁層を設けたことを特徴とする請求項４記載の記載の溶融金属浸漬用電極。
【請求項６】
前記第２の絶縁層として、セラミックコーティングが施されていることを特徴とする請求項５記載の溶融金属浸漬用電極。
【請求項７】
前記絶縁性板がセラミック板であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の溶融金属浸漬用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の電気的特性を計測するために、溶融金属中へ浸漬する電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体内に浸漬されて使用される電極として、例えば、「導体芯線を絶縁体で被覆した一対のケーブルの先端部をそれぞれ露出して前記一対の電極先端を形成し、少なくとも一方のケーブルの前記絶縁流体中に水没する部分に湾曲部を設けた」構造の電極がある（例えば、特許文献１参照）。ところで、従来から行われている溶融金属の電気特性計測では、オフラインにてるつぼを使用し、短時間で行われる場合が多い。そのため、溶融金属の温度にて、その短時間だけ使用できれば良かった。しかしながら、例えば、連続的に走行する鋼板に溶融亜鉛を主成分とする金属めっきを行い、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する製造ラインでは、溶融亜鉛槽内電気抵抗の長時間連続計測が行われており、この計測に用いる場合には、耐久性や耐食性が求められる。また、溶融亜鉛槽からの鋼板の挿入／取り出し時に溶融亜鉛の抵抗を受けたり、溶融亜鉛の流動による力を受けたりする為、強度も必要とされる。さらに、電極と溶融亜鉛とは、計測に必要な電気を供給する部分（例えば電極先端）以外は、電気的に絶縁されている方が望ましい。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７９２７７号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶融金属の電気的特性の計測に際しては、上述したように耐食性、耐久性及び強度が求められるが、特許文献１の電極は、これら要求される仕様を満足できるものではなく、溶融金属の電気的特性の計測に適した電極が求められる。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたのであり、溶融金属中に浸漬させ電気的特性を計測するために、強度、耐食性、電気的絶縁性に優れた溶融金属浸漬用電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る溶融電極浸漬用電極は、溶融金属の電気的特性を計測するために、溶融金属に浸漬して使用される溶融金属浸漬用電極であって、導体の芯線と、芯線を少なくとも先端部を除いて被覆した第１の絶縁層と、第１の絶縁層を被覆した保護層とから構成されたケーブルと、ドーナツ状の絶縁性板とを有し、絶縁性板の中央開口に、ケーブルの芯線の先端部を挿通し、ケーブルの先端部側を、先端部の先端を除いて絶縁性板で蓋をした構造としたものである。
【０００７】
本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、芯線と絶縁性板とが、互いに螺合し合うネジ構造にて螺着されているものである。
【０００８】
また、本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、絶縁性板とケーブルとを、絶縁性を有する接着剤で接着したものである。
【０００９】
また、本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、保護層として金属管を用いたものである。
【００１０】
また、本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、保護層の外側を被覆する第２の絶縁層を設けたものである。
【００１１】
また、本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、第２の絶縁層として、セラミックコーティングが施されているものである。
【００１２】
また、本発明に係る溶融金属浸漬用電極は、絶縁性板がセラミック板であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、高温溶融金属の電気的特性を計測するための電極として、耐久性／耐食性に優れているため、長期間安定して計測が実施可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態の溶融金属浸漬用電極の構造を示す概略断面図である。
溶融金属浸漬用電極（以下、電極と略す）１は、導体の芯線２、芯線２を少なくとも先端部を除いて被覆した第１の絶縁層としての電気的絶縁層３、及び電気的絶縁層３を被覆した保護層４から構成されたケーブル５と、電気的な絶縁性を有するドーナツ状の絶縁性板６とを有し、絶縁性板６は、接着剤７によりケーブル５に接着された構成を有している。
【００１５】
芯線２には、耐食性を考慮してここではSUS304を用い、耐久性も考えて、ここでは例えばφ2mm程度のものを使用する。電気的絶縁層３には、例えばMgO（酸化マグネシウム）やAl2O3（アルミナ）などが用いられ、芯線２と保護層４との隙間に空気が残らない様に充填されている。空気が残っていると、高温溶融金属に浸漬した際、膨張して電気的絶縁層３を破壊する可能性が有るからである。
【００１６】
保護層４は、電極１の強度向上を目的として設けられるもので、例えばSUS304製の金属管で構成されている。なお、保護層４が金属管の場合、金属管に電気が流れ、正確な計測を阻害する場合が有り得る。したがって、溶融金属と保護層４とを絶縁する為に、保護層４の外側に、第２の絶縁層としての電気的絶縁層８が設けられている。電気的絶縁層８は、具体的には保護層４に例えば５０μｍ〜１００μｍの厚みでセラミックコーティングを施すことにより構成されている。この電気的絶縁層８を、芯線２の先端２ｂ部分を除いた全体にコーティングすれば、絶縁性の耐久性が良くなる。
【００１７】
芯線２の先端部（図示左側）２ａは、電気的絶縁層３及び保護層４のそれぞれの芯線２の先端側の端面３ａ，４ａよりも長く突き出している。そして、電気的絶縁層３及び保護層４のそれぞれの端面３ａ，４ａを覆うように、芯線２の周りに電気的絶縁性の接着剤７が塗布されており、この接着剤７により、絶縁性板６が電気的絶縁層３と保護層４とに蓋をするように接着されている。絶縁性板６の中心開口には、芯線２の先端部２ａが挿通されており、芯線２の先端部２ａの先端２ｂが絶縁性板６の端面６ａから突出している。
【００１８】
ここで、接着剤７を用いて接着を行う際には、接着剤７が接着力を維持している間に、絶縁性板６の中央開口に芯線２を通し、絶縁性板６をケーブル５側に押しつけるようにして接着させる。これにより、保護層４の端面４ａ側と絶縁性板６との間の隙間、及び絶縁性板６の中央開口と芯線２との間の隙間に、接着剤７が隙間無く充填される。これにより、電極１を溶融金属に浸漬させた際に、電極１内部に溶融金属が侵入することを確実に防止することが可能となる。
【００１９】
接着剤７としては、１０℃から８００℃程度の高温溶融金属の高温下でも優れた接着性と耐久性を発揮し、連続使用が可能な接着剤が好ましく、例えば、東亜合成社製の耐熱性無機接着剤である商品名「アロンセラミック」やCotronics社製の二酸化ジルコニウムを主成分とする耐熱性接着剤の商品名「Resbond904」などが利用可能である。溶融金属の表面張力が大きかったり浸透圧が高くない場合は、小さい隙間から溶融金属が侵入する可能性が小さいので接着剤７を用いないでも良いが、溶融亜鉛の場合は侵入の可能性があるため、接着剤７を用いる方が良い。
【００２０】
また、絶縁性板６の材質としては、例えばアルミナやジルコニアなどのセラミック系が良いが、溶融金属と反応しないことと耐熱性を有することが必要である。ここでは、例えば５ｍｍの厚みのセラミック板を用いている。
【００２１】
より強固に絶縁性板６をケーブル５に固定する為には、図２に示すように、芯線２の先端側にネジを加工すると共に、絶縁性板６の穴の内面にもネジ加工をし、互いに螺合し合うネジ構造にして螺着するようにしてもよい。この構造の場合、図１に比べて更に絶縁性板６の固定を強固とすることが可能となる。したがって、長期使用で仮に接着剤７の接着能力が低下したとしても、絶縁性板６の脱落を防止することが可能である。
【００２２】
次に、本例の構造を有する電極１を用いて、溶融金属の電気的特性を計測する具体例について説明する。ここでは、溶融亜鉛メッキ槽内に堆積するドロスの堆積高さを計測するドロス堆積計について説明する。溶融亜鉛メッキ槽内には、Zn、Al、Feの合金としてトップドロス（表面に浮いてくるもの）とボトムドロス（底に溜まるもの）がある。トップドロスは目視で確認できるが、ボトムドロスは目視できない。ボトムドロスの堆積高さが増えると、ボトムドロスが巻き上がり、鋼板に付着し欠陥となる。このボトムドロスの電気抵抗は溶融亜鉛よりも５倍以上大きいため、電気抵抗を測れば、ボトムドロスなのか溶融亜鉛なのかの区別が可能である。実験により求めた溶融亜鉛（Zn）の抵抗率は、例えば500℃のとき約1.8×10−7Ωmであったが、ドロスが堆積した場合には、約1.0×10−6Ωmであった。
【００２３】
図３は、ドロス堆積計における電極の設置例であり、溶融亜鉛メッキ槽内を示した模式図である。
一対の電極１０は、定電流を印加する電極であり、また、その内側の一対の電極１１は、一対の電極１１間の電圧を計測するものである。すなわち、一対の電極１１間が溶融亜鉛で満たされている場合は、溶融亜鉛の電気抵抗値に基づく電圧が計測され、ドロスで満たされている場合には、ドロスの電気抵抗値に基づく電圧が計測される。ここで、上述したように、ドロスの電気抵抗は溶融亜鉛よりも５倍以上大きく、また、一対の電極１０間には定電流が印加されているため、一対の電極１１間がドロスで満たされている場合には、溶融亜鉛で満たされている場合に比べて、計測される電圧値が高くなる。この差を検知することにより、ドロスの堆積状況が把握できる。
【００２４】
このような構成のセンサを溶融亜鉛メッキ槽内の底から高さＨ（例えば300ｍｍ）の付近に設置する。ボトムドロスが生成されて一対の電極１０，１１の先端位置に達すると、電圧値が上がる。これを検知することにより、ボトムドロスが生成されて電極の先端位置に達したことを確認することできる。このセンサは、ドロスの除去時期を最適化するセンサとして非常に有用である。
【００２５】
ここで、このセンサに利用される電極１０，１１として用いられる本例の電極１は、耐食性などの耐久性や、強度（剛性）に優れた構成であるため、長期に渡って安定的に計測を行うことが可能となる。
【００２６】
以上説明したように本実施の形態によれば、溶融金属に浸漬されるケーブルの先端部側を、芯線２の先端２ｂを除いて絶縁性板６で蓋をした構造とし、電気的計測に必要な部分（芯線２の先端部２ａの先端２ｂ）以外を絶縁した構成としたため、芯線２の溶融金属に対する耐食性が向上し、長期間安定して計測が実施可能な電極を得ることができる。
【００２７】
なお、芯線２の先端部２ａの先端２ｂを除いて絶縁する構成とするに際し、つなぎ目の無い一体物としてのセラミック板を使用することで、例えば絶縁性を有するシール剤を塗布し、固化させて芯線２を絶縁する構成とする場合に比べて高い耐食性を得ることができる。すなわち、シール剤を塗布・固化の方法を用いる場合、固化する際に接着剤７が縮んで芯線２との間に隙間ができ、この隙間から溶融亜鉛が侵入するなどして、剥離や損耗が生じる可能性がある。しかしながら、本例のように一体物としてのセラミック板を用いることで、このような不都合を防止することができる。
【００２８】
また、接着剤７によりシール性を高め、溶融亜鉛の電極内部への侵入を防ぎ、且つ絶縁性板６の脱落を防ぐことが可能である。
【００２９】
また、電気的絶縁層３の外側に金属製の保護層４を設けているため、電極１の強度を増すことが可能である。
【００３０】
保護層４が金属管の場合、金属管に電気が流れ、正確な計測を阻害する場合が有り得るが、本例では、溶融金属と保護層４とを絶縁する為に電気的絶縁層８を設けているため、正確な計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態の電極を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の電極の他の構成例を示す断面図である。
【図３】図１又は図２の電極を使用したドロス堆積計における電極配置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電極
２  芯線
２ａ  先端部
２ｂ  先端
３  電気的絶縁層
３ａ  端面
４  保護層
４ａ  端面
５  ケーブル
６  絶縁性板
６ａ  端面
７  接着剤
８  電気的絶縁層
【図１】
2009300105.tif 000003
【図２】
2009300105.tif 000004
【図３】
2009300105.tif 000005