JP2021117166A - 測温プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】折損を抑制させ、耐久性を向上させるのに有利な測温プローブを提供するにある。【解決手段】測温プローブの補強筒体１は、先端部１０から基端部１４に向けて延設され金属を母材とする筒形状をなす筒部１１を有する。伝熱層２はサーメット材等のように主耐火物層３よりも伝熱性が高い材料で形成されており、補強筒体１の筒部１１の先端部１０に接続されており、且つ、測温室２３をもつ。主耐火物層３は、補強筒体１の筒部１１の外周壁面１ｐを被覆する筒状をなす。熱電対部４は、補強筒体１の中空室１３に収容されており、伝熱層２の測温室２３に測温接点４４をもつ。【選択図】図１

Description

本発明は、金属溶湯等の測温対象物に接触されて温度を測定する測温プローブに関する。

測温プローブは、測温時において金属溶湯の湯面よりも上方に位置する金属を母材とする筒形状をなす補強筒体と、補強筒体の下端部である先端部に接続され金属相およびセラミックス相を含有するサーメット材で形成され且つ測温室をもつ筒形状のサーメット部と、サーメット部の外周壁面を被覆する筒状の主耐火物層と、サーメット部の測温室に測温接点をもつ熱電対部とを有する（特許文献１，２参照）。サーメット部は、これの軸長方向において延びており、測温時には金属溶湯の下方から上方まで延設されているように長く設けられている。

特開２００５−２４１３９４号公報 特開２００３−３４４１７０号公報

上記した技術によれば、従来の測温プローブは折損するおそれがあり、耐久性に限界があった。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、折損を抑制させ、耐久性を向上させるのに有利な測温プローブを提供することを課題とする。

本発明に係る第１の測温プローブは、測温対象物に浸漬されて測温対象物の温度を測定する測温プローブであって、（ｉ）先端部から基端部に向けて延設され且つ金属を母材とする中空室を有する筒形状をなす軸長方向に延びる筒部を有する補強筒体と、（ｉｉ）補強筒体の筒部の外周壁面を被覆する筒状の主耐火物層と、（ｉｉｉ）補強筒体の筒部の先端部に接続され且つ測温室をもち主耐火物層よりも伝熱性が高い材料で形成された伝熱層と、（ｉｖ）補強筒体の中空室に収容され伝熱層の測温室に測温接点をもつ熱電対部とを具備することを特徴とする。測温対象物としては液相、気相、固相でも良い。

第１の測温プローブによれば、補強筒体の筒部は金属を母材とする筒形状をなし、先端部から基端部に向けて延設されている。測温時において、補強筒体の筒部の先端部は測温対象物に位置する。伝熱層は補強筒体の筒部の先端部に接続されている。伝熱層は、主耐火物層を構成する材料よりも高い伝熱性を有し、金属相およびセラミックス相を含有するサーメット材で形成されていることが好ましい。測温時には、伝熱層は、測温対象物（例えば、金属溶湯）に接触される。伝熱層の測温室に配置されている熱電対部の測温接点は、測温対象物の温度を測温する。

本発明に係る第２の測温プローブは、金属溶湯に浸漬されて金属溶湯の温度を測定する測温プローブであって、（ｖ）先端部から基端部に向けて延設され且つ金属を母材とする中空室を有する筒形状をなす軸長方向に延びる筒部を有し、測温時において先端部が金属溶湯の湯面よりも下方に位置すると共に基端部が金属溶湯の湯面よりも上方に位置する補強筒体と、（ｖｉ）補強筒体の筒部の外周壁面を被覆する筒状の主耐火物層と、（ｖｉｉ）補強筒体の筒部の先端部に接続され且つ測温室をもち主耐火物層よりも伝熱性が高い材料で形成された伝熱層と、（ｖｉｉｉ）補強筒体の中空室に収容され伝熱層の測温室に測温接点をもつ熱電対部とを具備することを特徴とする。

第２の測温プローブによれば、補強筒体の筒部は金属を母材とする筒形状をなし、筒部の先端部から基端部に向けて延設されている。測温時において、補強筒体の筒部の先端部は金属溶湯の湯面よりも下方に位置する。補強筒体の筒部の基端部は金属溶湯の湯面よりも上方に位置する。伝熱層は補強筒体の筒部の先端部に接続されている。伝熱層は、主耐火物層を構成する材料よりも高い伝熱性を有する材料で形成されており、金属相およびセラミックス相を含有するサーメット材または金属単体で形成されていることが好ましい。測温時には、伝熱層は、金属溶湯の湯面よりも下方に位置する。伝熱層の測温室に配置されている熱電対部の測温接点は、金属溶湯の温度を測温する。

本発明によれば、補強筒体の筒部は、先端部から基端部にかけて延設されており、軸長方向に沿って長いため、伝熱層の長さを短くできる。結果として、測温時、保管時、運搬時等において、測温プローブの折損が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

本発明によれば、先端部から基端部にかけて延設された筒部は金属を母材としており、伝熱性に優れている。このため、その外周壁面を被覆する主耐火物層の熱が筒部に沿って拡散し、主耐火物層に熱が蓄積することが抑制される。結果として、主耐火物層の熱損傷が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

実施形態１に係り、測温プローブを示す断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。 図１中のＩＩＩ部の構成を示す拡大断面図である。 図１中のＩＶ部の構成を示す拡大断面図である。 実施形態２に係り、測温プローブを示す断面図である。 図５中のＶＩ部の構成を示す拡大断面図である。 実施形態３に係り、測温プローブを示す断面図である。 図７中のＶＩＩＩ部の構成を示す拡大断面図である。 実施形態４に係り、測温プローブを示す断面図である。 図９中のＸ部の構成を示す拡大断面図である。 図９中のＸ部の別の構成を示す拡大断面図である。 実施形態５に係り、測温プローブを示す断面図である。 実施形態６に係り、測温プローブの先端付近を示す断面図である。

本発明によれば、次の好ましい形態が採用できる。好ましい形態によれば、補強筒体の筒部は第１係合部をもち、伝熱層は補強筒体の筒部の第１係合部に係合可能な第２係合部をもち、補強筒体の筒部の第１係合部に伝熱層の第２係合部を係合させることにより、補強筒体の筒部の先端部に伝熱層が接続されている。好ましい形態によれば、補強筒体の係合部は第１螺子部であり、伝熱層の第２被係合部は第１係合部と螺合する第２螺子部である。

好ましい形態によれば、補強筒体の中空室に冷却ガスを供給させる冷却ガス供給部が補強筒体の中空室に連通するように設けられている。好ましい形態によれば、冷却ガス供給部は、冷却ガスが供給される供給口と、冷却ガスを中空室に吹き出す吹出口と、供給口と吹出口とを連通させる通路とをもち、吹出口から吹き出した冷却ガスを、補強筒体の先端部と伝熱層との境界域に供給させて境界域の過熱を抑制させる。

（実施形態１）
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態１を説明する。本形態の測温プローブは、測温対象物としての溶鋼等の金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に浸漬されて金属溶湯Ｗ（測温対象物）の温度を測定する。本形態の測温プローブは、図１に示したように、補強筒体１、サーメット部２（伝熱層）、主耐火物層３、及び熱電対部４を有する。

補強筒体１は、先端部１０から基端部１４に向けて軸長方向に沿って延設されている。測温時において、補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置すると共に、補強筒体１の第１筒部１１の基端部１４は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも上方に位置するように、補強筒体１は第１筒部１１の軸芯ＰＷに沿って長く延設されている。

補強筒体１は、金属を母材とする筒形状をなす。金属としては、炭素鋼、合金鋼、チタン合金等が例示される。合金鋼はステンレス鋼、耐熱鋼を含む。ステンレス鋼はオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系を含む。金属を母材とするとは、金属を主要材料とすることを示し、金属が最も多くの質量で含有されていることを示す。

補強筒体１は、先端部１０および基端部１４をもつ直円筒形状をなす第１筒部１１と、第１筒部１１の上部に接続された第２筒部１２と、第１筒部１１の長さ方向（軸長方向、以下、同様）の中間部においてほぼ同軸的に連接されたフランジ筒１５を有する。第１筒部１１の長さは、例えば、第１筒部１１の内径の３〜４０倍、３〜２０倍、または３〜１０倍にできるが、これに限定されるものではない。
フランジ筒１５は、筒１６と閉鎖板１７とを有する。フランジ筒１５は、第１筒部１１および主耐火物層３の上部を補強できる。

サーメット部２は、伝熱層として機能し、補強筒体１の下端部に接続された筒状部２０と、筒状部２０の先端を閉塞する底部２１とを有する。サーメット部２は、補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０に嵌合した状態で固定する。

サーメット部２は、金属相およびセラミックス相を含有するサーメット材（金属−セラミックス複合材）で形成されており、高い伝熱性および耐熱性を有する。金属相は、モリブデン、タングステンのうちの少なくとも１種からなる高融点金属で形成されていることが好ましい。セラミックス相は、ジルコニア、アルミナ、スピネル、ムライト、マグネシア、炭化珪素等のうちの少なくとも１種で形成されていることが好ましい。具体的には、サーメット材は、例えばモリブデンおよびジルコニアで形成されたＭｏ−ＺｒＯ_２系のＭｏ−ＺｒＯ_２サーメットで形成できる。

サーメット部２は、測温時において、金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置する。サーメット部２は、金属溶湯Ｗの温度を測温する測温室２３を形成する。軸芯ＰＷに沿ったサーメット部２の長さＬＳ（図１参照）は測温プローブの長さより短縮されており、より具体的には補強筒体１の第１筒部１１の長さよりも短い。

主耐火物層３は、補強筒体１の第１筒部１１と同軸的に設けられている筒状の部材である。主耐火物層３の内周壁面３ｉは、補強筒体１の第１筒部１１の外周壁面１ｐを被覆して保護すると共に、サーメット部２の外周壁面２ｐの一部（サーメット部２の上端側の部分）を被覆して保護する。主耐火物層３は、ジルコニア、アルミナ、スピネル、ムライト、マグネシア、炭化珪素、カーボン質材料等のうちの少なくとも１種で形成されていることが好ましく、アルミナグラファイト、ジルコニアグラファイト、カーボン−炭化ケイ素等のカーボンとの複合化物の少なくとも１種であることがより好ましい。

主耐火物層３の上端部３ｕは、補強筒体１のフランジ筒１５でほぼ同軸的に覆われて保護されている。主耐火物層３の内周壁面３ｉと補強筒体１の第１筒部１１の外周壁面１ｐとの間には、セラミックス粉末６２、キャスタブル、モルタル、接着材等が装填（充填）されていることが好ましい。これにより空気が第１筒部１１の外周壁面１ｐに触れることが抑制され、第１筒部１１の外周壁面１ｐの酸化劣化が抑制される。

サーメット部２の外周壁面２ｐと主耐火物層３の内周壁面３ｉとの間の空間６０ｘには、モルタル等の目地層６０がリング状にほぼ同軸的に装填（充填）されており、金属溶湯Ｗの進入が抑制されている。なお、金属溶湯Ｗの測温時において、金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１は、主耐火物層３の長さ方向の中間、補強筒体１の第１筒部１１の長さ方向の中間に位置する。

熱電対部４は、図２〜図３に示したように、補強筒体１の中空室１３に収容されたセラミックスで形成された筒形状の外部保護管４０と、外部保護管４０の内部の中空室４０ｃに収容されたセラミックスで形成された有底筒形状の内部保護管４１と、内部保護管４１の中空室４１ｃにほぼ同軸的に挿入されたセラミックスで形成された絶縁管４２と、絶縁管４２に保持された熱電対４３と、測温室２３に位置するように外部保護管４０、内部保護管４１および絶縁管４２の先端側に設けられた測温接点４４とをもつ。

測温接点４４は、内部保護管４１の底部に位置するように収容されている。熱電対部４は、内部保護管４１の底部である先端部が測温部４５となる。測温室２３は、これにセラミックス粉末６２ｃ（例えばアルミナ粉末）が装填（充填）された状態で耐火物製の封止板６２ｘにより封止されている。これにより相対的に温度の低い後述する冷却ガスが測温室２３に進入することが抑制されている。よって、測温接点４４を内部に持つ測温部４５に近い後述する境界域２７付近に冷却ガスを吹き出させるものでありながら、測温部４５が冷却ガスで冷却されて測温接点４４の測温精度が損なわれることが抑制されている。

上記したように補強筒体１は金属を母材とする筒形状をなし、先端部１０から基端部１４に向けて延設されている。測温時において、補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置し、補強筒体１の第１筒部１１の基端部１４は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも上方に位置する。このように補強筒体１の第１筒部１１は長く、測温時において補強筒体１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置するため、補強筒体１の先端部１０に接続されるサーメット部２の長さが抑制される。結果として、測温時、保管時、運搬時等において、測温プローブの折損が抑制され、測温プローブの長寿命化が図られる。更に、高価なサーメット材の使用量を節約できる。

補強筒体１は、更に、金属を母材としており、伝熱性に優れている。測温のため測温プローブが金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に浸漬したとき、金属溶湯Ｗの熱に主耐火物層３がさらされ、主耐火物層３が加熱される。主耐火物層３の熱は内周壁面３ｉから補強筒体１の第１筒部１１の外周壁面１ｐに伝熱し、補強筒体１の第１筒部１１を拡散する。補強筒体１の第１筒部１１の軸方向に沿って先端部１０から基端部１４に向けて伝熱・拡散する。結果として、主耐火物層３に熱が蓄積することが抑制され、主耐火物層３の熱損傷が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

更に、本実施形態によれば、図４に部分拡大図で示したように、補強筒体１の第１筒部１１は第１係合部１８をもつ。サーメット部２は、補強筒体１の第１係合部１８に係合可能な第２係合部２５をもつ。補強筒体１の第１係合部１８にサーメット部２の第２係合部２５を係合させることにより、補強筒体１の先端部１０にサーメット部２が接続されている。具体的には、補強筒体１の第１係合部１８は第１螺子部１８ｍであり、サーメット部２の第２係合部２５は、第１螺子部１８ｍと螺合する第２螺子部２５ｍである。第１螺子部１８ｍは雌螺子部である。第２螺子部２５ｍは雄螺子部である。そして補強筒体１の第１螺子部１８ｍにサーメット部２の第２螺子部２５ｍを螺合により係合させることにより、補強筒体１の先端部１０にサーメット部２が簡便に且つ着脱可能に接続されている。

本実施形態によれば、更に、補強筒体１の中空室１３に冷却ガス（例えばアルゴンガス、窒素などの不活性ガス、空気等）を供給させる冷却ガス供給部５が補強筒体１の中空室１３に連通するように設けられている。冷却ガス供給部５は、パイプ５４で形成されており、冷却ガスが供給される供給口５０と、冷却ガスを中空室１３に吹き出す吹出口５１と、供給口５０と吹出口５１とを連通させる通路５２とをもつ。

パイプ５４は、第２筒部１２に保持されており、更に、補強筒体１の中空室１３に挿入され、補強筒体１の中空室１３の下方に向けて延設されている。よってパイプ５４の吹出口５１を、補強筒体１の先端部１０とサーメット部２との境界域２７またはこれの付近に接近対面させている。従って、吹出口５１から矢印Ａ１方向に吹き出した冷却ガスを当該境界域２７付近に向けて吹き出すことができる。よって、当該境界域２７の過熱を抑制させることができる。よって、補強筒体１の第１螺子部１８ｍとサーメット部２の第２螺子部２５ｍとの螺合部分の過熱を抑制して保護することができる。

冷却ガスは、補強筒体１の内周壁面１ｉに触れて補強筒体１の第１筒部１１を積極的に冷却させる。この場合、補強筒体１の耐久性の向上、長寿命化に有利である。なお、上記した接近の程度としては、第１筒部１１の先端部１０の内径をＤＡとするとき、例えば、ＤＡ／３以内、ＤＡ／４以内、ＤＡ／５以内にできる。

なお、補強筒体１は、金属を母材としているといえども、溶鋼等の金属溶湯Ｗの融点に近い温度などの高温領域に加熱されると、強度および剛性が低下するおそれがある。このように冷却ガスで補強筒体１を冷却させれば、補強筒体１の第１筒部１１の強度および剛性が確保される。ひいては補強筒体１の第１筒部１１の外周壁面１ｐを被覆させている主耐火物層３も冷却させることができ、主耐火物層３の長寿命化に有利である。補強筒体１の第１筒部１１に連接されているフランジ筒１５も冷却ガスにより間接的に冷却されるため、フランジ筒１５で覆われている主耐火物層３の上端部３ｕおよび外周壁面３ｐの冷却にも有利である。補強筒体１の中空室１３に吹き出された冷却ガスは、Ａ２方向，Ａ３方向，Ａ４方向，Ａ５方向に沿って流れ、補強筒体１のガス出口１ｒから外方に吹き出される。冷却ガスがアルゴンガス等の不活性ガスであれば、サーメット部２における金属相の酸化を抑制させるのに有利となる。

測温時には、補強筒体１およびサーメット部２が金属溶湯Ｗにより昇温されて熱膨張する。この場合、補強筒体１の材料の熱膨張率がサーメット部２の材料の熱膨張率よりも大きい場合であっても、または、径方向において補強筒体１の熱膨張量がサーメット部２の熱膨張量よりも大きい場合であっても、第１係合部１８および第２係合部２５の昇温が冷却ガスにより抑制される。このため、第１係合部１８と第２係合部２５との間の境界域２７における隙間が増加することが抑制される。なお、中空室１３には、中空室１３内の第１螺子部１８ｍおよび第２螺子部２５ｍ付近の温度を測温する第２熱電対４８が設けられている。但し、第２熱電対４８は必要に応じて設ければよいものであり、設けなくても良い。第２熱電対４８による測温が所定温度以上になるとき、バルブ５ｖが開放し、冷却ガス供給部５に冷却ガスを供給させることにしても良い。なお本実施形態によれば、冷却ガス供給部５が補強筒体１の中空室１３に連通するように設けられているが、冷却ガス供給部５が設けられていなくても良い。

（実施形態２）
実施形態２の測温プローブを図５に示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的には同様の構成を有し、その構成において同様の作用効果を有する。

補強筒体１は、上記したように、金属を母材とする筒形状をなし、第１筒部１１の先端部１０から基端部１４に向けて延設されている。測温時において、補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置し、補強筒体１の第１筒部１１の基端部１４は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも上方に位置する。このように補強筒体１は長く、測温時において補強筒体１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置するため、補強筒体１の先端部１０に接続されるサーメット部２の長さが抑制される。結果として、測温時、保管時、運搬時等において、測温プローブの折損が抑制され、測温プローブの長寿命化の効果を発揮する。更に、高価なサーメット材の使用量を節約できる。

補強筒体１は、更に、伝熱性に優れた金属を母材としており、主耐火物層３の熱を補強筒体１の第１筒部１１の軸方向に沿って先端部１０から基端部１４に向けて伝熱・拡散する。結果として、主耐火物層３に熱が蓄積することが抑制され、主耐火物層３の熱損傷が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

以下、実施形態１と相違する部分を中心として説明する。前記した空間６０ｘには目地層６０は設けられていない。目地層の劣化を抑え、目地層を起点とするサーメット部２および主耐火物層３の劣化進行を抑制させるためである。ここで、補強筒体１の中空室１３において第１螺子部１８ｍおよび第２螺子部２５ｍ付近における内圧をＰ１とする。測温時においてプローブが金属溶湯Ｗに浸漬されているとき、サーメット部２と主耐火物層３との境界域２７に作用する金属溶湯Ｗの液頭圧をＰ２とする。Ｐ１＞Ｐ２の関係となるように、冷却ガスが中空室１３に供給されている。この結果、補強筒体１の第１螺子部１８ｍとサーメット部２の第２螺子部２５ｍとの間に微小隙間２５ｉが形成され、且つ目地層が設けられていない場合であっても、Ｐ１＞Ｐ２の関係であるため、微小隙間２５ｉに金属溶湯Ｗが進入することが抑制されている。更に、金属溶湯Ｗの温度を測定する測温時において、微小隙間２５ｉから中空室１３の冷却ガスを積極的に矢印Ｂ１方向（図６参照）に噴出させることにすれば、微小隙間２５ｉに金属溶湯Ｗが進入することが一層抑制され、第１螺子部１８ｍおよび第２螺子部２５ｍの保護性を高め得る。更に、主耐火物層３の下端部３ｄおよびサーメット部２の外周壁面２ｐの保護性を高め得る。

冷却ガスがアルゴンガス等のように不活性ガスであれば、金属溶湯Ｗへの悪影響もない。更に、冷却ガスが不活性ガスであれば、補強筒体１が反応を生じて損傷することも抑えられる。
なお、本形態では、空間６０ｘには目地層６０が設けられていないが、Ｐ１＞Ｐ２の関係となる場合には、空間６０ｘに微小隙間２５ｉと連通するすき間を有する目地層を形成してもよい。すき間を有する目地層を形成する場合には、微小隙間２５ｉと連通するスリット等の連通孔を有する目地層としたり、連続した細孔を備えた多孔質体よりなる目地層とすることができる。

（実施形態３）
実施形態３の測温プローブを図７に示す。本実施形態は、前記した実施形態２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。

本実施形態においても金属溶湯Ｗの温度を測定する測温時において、補強筒体１の第１螺子部１８ｍとサーメット部２の第２螺子部２５ｍとの間に微小隙間２５ｉから中空室１３の冷却ガスを矢印Ｂ１方向（図８参照）に空間６０ｘに向けて積極的に噴出させることにする。この場合、微小隙間２５ｉに金属溶湯Ｗが進入することが一層抑制され、第１螺子部１８ｍおよび第２螺子部２５ｍの保護性を高め得る。

更に、補強筒体１のガス出口１ｒの開口面積を蓋部１ｘにより可変とさせる構造が採用されていることが好ましい。この場合、蓋部１ｘによりガス出口１ｒの開口面積を調整すれば、中空室１３の内圧を調整でき、ひいては、補強筒体１の中空室１３において第１螺子部１８ｍおよび第２螺子部２５ｍ付近における内圧Ｐ１を調整できる。この場合、測温時において、微小隙間２５ｉから中空室１３の冷却ガスを噴出させる噴出量および噴出速度を調整できる。この場合、微小隙間２５ｉに金属溶湯Ｗが進入することが一層抑制される。

更に、中空室１３は、吹出口５１が配置されている下側の第１中空室１３ｆと、ガス出口１ｒに連通する上側の第２中空室１３ｓとの間に板部１３ｘにより概略的に仕切られている。パイプ５４の吹出口５１は第１中空室１３ｆに冷却ガスを吹き出す。第１中空室１３ｆおよび第２中空室１３ｓは、連通路１３ｋを介して互いに連通する。この場合、板部１３ｘにより、連通路１３ｋが冷却ガスの流量絞り作用を果たすため、第１中空室１３ｆの内圧を第２中空室１３ｓの内圧よりも増加できる。従って、測温時において、補強筒体１の第１螺子部１８ｍとサーメット部２の第２螺子部２５ｍとの間における微小隙間２５ｉから第１中空室１３ｆの冷却ガスを噴出させる噴出量および噴出速度を増加できる。

（実施形態４）
実施形態４の測温プローブを図９に示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。
以下、相違する部分を中心として説明する。同一機能を奏する部位には、共通する符号を付する。
主耐火物層３Ｂは、下側から筒形状の第１主耐火物層３ｆ、筒形状の第２主耐火物層３ｓ、筒形状の第３主耐火物層３ｔ、筒形状の第４主耐火物層３ｈをほぼ同軸的に有する。

第１主耐火物層３ｆは、金属溶湯Ｗやスラグに触れるため、耐溶損性および耐スラグ性の高いセラミックスで形成されていることが好ましい。例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、スピネル等のセラミックスにカーボンを配合した混合材料で形成されていることが好ましい。第１主耐火物層３ｆは、単一の材料から形成しても、複数の材料から形成していてもよい。スラグに触れる部分は、より耐スラグ性の高い材料で形成されていることが好ましい。

第２主耐火物層３ｓ、第３主耐火物層３ｔは、金属溶湯Ｗやスラグに接触する頻度が少なくも湯面Ｗ１上の空気に触れ易いため、空気による酸化に強いセラミックスで形成されていることが好ましい。第２主耐火物層３ｓは、第３主耐火物層３ｔよりも金属溶湯Ｗやスラグに接触する頻度が高いことから、耐スラグ性の高い材料で形成されていることが好ましい。
第４主耐火物層３ｈは、測温時における温度も低いため、価格が低廉なキャスタブル材等で形成されていることが好ましい。

本実施形態においても、測温時において、補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも下方に位置し、補強筒体１の第１筒部１１の基端部１４は金属溶湯Ｗの湯面Ｗ１よりも上方に位置する。このように補強筒体１は長いため、サーメット部２の長さが抑制され、結果として、測温時、保管時、運搬時等において、測温プローブの折損が抑制され、測温プローブの長寿命化が図られる。

更に補強筒体１は、伝熱性に優れた金属を母材としており、主耐火物層３の熱を補強筒体１の第１筒部１１の軸方向に沿って先端部１０から基端部１４に向けて伝熱・拡散する。結果として、主耐火物層３に熱が蓄積することが抑制され、主耐火物層３の熱損傷が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

更に、主耐火物層３Ｂは、第１主耐火物層３ｆ、第２主耐火物層３ｓ、第３主耐火物層３ｔ、第４主耐火物層３ｈをほぼ同軸的に有する。第１〜第４主耐火物層３ｆ、３ｓ、３ｔ、３ｈのそれぞれは異なる材料から形成されている。各主耐火物層の位置により異なる効果を発揮する材料を選択できる。金属溶湯Ｗやスラグに触れる頻度が低いものほど耐酸化性の高い材料を選択でき、主耐火物層３Ｂの損傷が抑制され、測温プローブの寿命が長くなる。

なお、主耐火物層３Ｂにおいて、第１〜第４主耐火物層３ｆ、３ｓ、３ｔ、３ｈのそれぞれは、軸方向で互いに密着していることが好ましいが、すき間を設けていても良い。二つの主耐火物層の界面が金属溶湯Ｗやスラグに触れる位置にある場合は、損傷を防止するために、互いに密着していることが好ましい。

なお、図１０に示すように、螺子部１８ｍ，２５ｍの螺合に限らず、図１１に示すように、補強筒体１の第１係合部１８にサーメット部２の第２係合部２５を嵌合させた状態で溶接部２５ｗを溶接させることにより、補強筒体１の先端部１０にサーメット部２が接続されていても良い。吹出口５１は溶接部２５ｗおよび境界域２７付近に接近して対面しているため、吹出口５１から吹き出される冷却ガスにより溶接部２５ｗおよび境界域２７は冷却され、溶接部２５ｗおよび境界域２７の劣化が抑制されている。

（実施形態５）
実施形態５の測温プローブを図１２に示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。
以下、相違する部分を中心として説明する。同一機能を奏する部位には、共通する符号を付する。
主耐火物層３Ｃは、下側から筒形状の第１主耐火物層３ｆ、第２主耐火物層３ｓ、筒形状の第３主耐火物層３ｔをほぼ同軸的に有する。図４に示すように、補強筒体１の先端部１０は筒形状の第１係合部１８をもつ。

サーメット部２は、補強筒体１の第１係合部１８に嵌合（圧入も含む）して係合可能な筒形状の第２係合部２５をもつ。補強筒体１の第１係合部１８にサーメット部２の第２係合部２５を嵌合（圧入を含む）して係合させることにより、補強筒体１の先端部１０にサーメット部２が接続されている。必要に応じて、溶接を併用して接続しても良い。あるいは、雄螺子および雌螺子の螺合を併用しても良い。

冷却ガス供給部５は、パイプ５４で形成されており、冷却ガスが供給される供給口５０と、冷却ガスを中空室１３に吹き出す吹出口５１と、供給口５０と吹出口５１とを連通させる通路５２とをもつ。パイプ５４の吹出口５１は、補強筒体１の第１筒部１１の第１係合部１８とサーメット部２の第２係合部２５との境界域２７に接近して対面しており、境界域２７に向けて冷却ガスを吹き出すことができる。よって、当該境界域２７の過熱を抑制させることができる。よって、補強筒体１の第１筒部１１の第１係合部１８とサーメット部２の第２係合部２５との嵌合部分における過熱を抑制して保護することができる。

測温時には、補強筒体１およびサーメット部２が昇温されて熱膨張する。この場合、補強筒体１の熱膨張率がサーメット部２の熱膨張率よりも大きい場合であっても、第１係合部１８および第２係合部２５の昇温が抑制されるため、第１係合部１８と第２係合部２５との間における径方向の隙間が増加することが抑制される。

（実施形態６）
実施形態６の測温プローブを図１３に示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。
以下、相違する部分を中心として説明する。

補強筒体１の第１筒部１１の先端部１０は、内径方向に突出する鍔状の第１係合部１８Ｅを先端面にもつ。第１係合部１８Ｅは、軸心に貫通孔をもつリング状をなす。サーメット部２は、補強筒体１の第１係合部１８Ｅに嵌合して係合可能となるように、外径方向に突出する鍔状の第２係合部２５Ｅをもつ。第１係合部１８Ｅと第２係合部２５Ｅは、第１筒部１１の軸芯ＰＷに垂直な面に沿って広がる。補強筒体１の第１係合部１８Ｅの貫通孔にサーメット部２を通して、第２係合部２５Ｅを第１係合部１８Ｅに係合させることにより、補強筒体１の先端部１０にサーメット部２が接続されている。必要に応じて、溶接を併用して接続しても良い。あるいは、雄螺子および雌螺子の螺合を併用しても良い。パイプ５４の吹出口５１を、補強筒体１の第１筒部１１の第１係合部１８Ｅとサーメット部２の第２係合部２５Ｅとの境界域２７Ｅに向けて冷却ガスを吹き出すことができる。

（その他）
実施形態１では、第１螺子部１８ｍは雌螺子部であり、第２螺子部２５ｍは雄螺子部である。但し、雌螺子および雄螺子の関係を逆にしても良い。螺子に限らず、圧入、溶接を併用または単独で用いても良い。
冷却ガス供給部５が補強筒体１の中空室１３に連通するように設けられているが、冷却ガス供給部５が廃止されていても良い。
伝熱層は、サーメット材以外の材料で形成されていても良く、主耐火物層３の耐火物よりも伝熱性が良い材料であることが好ましく、場合によっては金属で形成されていても良い。

実施形態１では、補強筒体１の第１係合部１８にサーメット部２の第２係合部２５を係合させることにより、補強筒体１にサーメット部２が接続されているが、この構成に限定されない。補強筒体１及びサーメット部２を、補強筒体１及びサーメット部２のそれぞれとは異なる部材である係合部材に係合することで、補強筒体１とサーメット部２とが接続した構成としても良い。このとき、補強筒体１及びサーメット部２のそれぞれと係合部材との係合方法は限定されない。例えば、係合部材を、補強筒体１及びサーメット部２の対応する端部が内部に嵌合する筒状の部材（係合筒部）とし、補強筒体１及びサーメット部２の対応する端部を雄螺子部とし、係合筒部の対応する端部を雌螺子部とし、雄螺子部と雌螺子部を螺合して係合する構成としても良い。また、係合部材を、補強筒体１及びサーメット部２の対応する端部の内部に嵌合する筒状の部材（係合筒部）とし、補強筒体１及びサーメット部２の対応する端部を雌螺子部とし、係合筒部の対応する端部を雄螺子部とし、雄螺子部と雌螺子部を螺合して係合する構成としても良い。さらに、係合筒部を、一方の端部を雄螺子部とし他方の端部を雌螺子部とする構成としても良い。係合筒部の材料は限定されず、補強筒体１又はサーメット部２と同じ材料としたり、補強筒体１とサーメット部２の間の特性の材料（例えば、熱膨張率が補強筒体１とサーメット部２の間の材料）としたりしても良い。
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１は補強筒体、１０は先端部、１１は第１筒部（筒部）、１４は基端部、２はサーメット部、２３は測温室、３は主耐火物層、４は熱電対部、４４は測温接点、５は冷却ガス供給部、５０は供給口、５１は吹出口、５２は通路、５４はパイプ、６０は目地層、を示す。

Claims (7)

1. 測温対象物に浸漬されて測温対象物の温度を測定する測温プローブであって、
   （ｉ）先端部から基端部に向けて延設され且つ金属を母材とする中空室を有する筒形状をなす軸長方向に延びる筒部を有する補強筒体と、
   （ｉｉ）前記補強筒体の前記筒部の外周壁面を被覆する筒状の主耐火物層と、
   （ｉｉｉ）前記補強筒体の前記筒部の前記先端部に接続され且つ測温室をもち前記主耐火物層よりも伝熱性が高い材料で形成された伝熱層と、
   （ｉｖ）前記補強筒体の前記中空室に収容され前記伝熱層の前記測温室に測温接点をもつ熱電対部と、
   を具備することを特徴とする測温プローブ。
2. 金属溶湯に浸漬されて金属溶湯の温度を測定する測温プローブであって、
   （ｖ）先端部から基端部に向けて延設され且つ金属を母材とする中空室を有する筒形状をなす軸長方向に延びる筒部を有し、測温時において前記先端部が前記金属溶湯の湯面よりも下方に位置すると共に前記基端部が前記金属溶湯の湯面よりも上方に位置する補強筒体と、
   （ｖｉ）前記補強筒体の前記筒部の外周壁面を被覆する筒状の主耐火物層と、
   （ｖｉｉ）前記補強筒体の前記筒部の前記先端部に接続され且つ測温室をもち前記主耐火物層よりも伝熱性が高い材料で形成された伝熱層と、
   （ｖｉｉｉ）前記補強筒体の前記中空室に収容され前記伝熱層の前記測温室に測温接点をもつ熱電対部と、
   を具備することを特徴とする測温プローブ。
3. 前記伝熱層は、金属相およびセラミックス相を含有するサーメット材で形成されている請求項１または２に記載の測温プローブ。
4. 前記補強筒体の前記筒部は第１係合部をもち、
   前記伝熱層は前記補強筒体の前記筒部の前記第１係合部に係合可能な第２係合部をもち、
   前記補強筒体の前記第１係合部に前記伝熱層の前記第２係合部を係合させることにより、前記補強筒体の前記先端部に前記伝熱層が接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の測温プローブ。
5. 前記補強筒体の前記第１係合部は第１螺子部であり、
   前記伝熱層の前記第２係合部は前記第１螺子部と螺合する第２螺子部である請求項４記載の測温プローブ。
6. 前記補強筒体の前記中空室に冷却ガスを供給させる冷却ガス供給部が前記補強筒体の前記中空室に連通するように設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の測温プローブ。
7. 前記冷却ガス供給部は、冷却ガスが供給される供給口と、冷却ガスを前記中空室に吹き出す吹出口と、前記供給口と前記吹出口とを連通させる通路とをもち、前記吹出口から吹き出した冷却ガスを、前記補強筒体の前記先端部と前記伝熱層との境界域に供給させて前記境界域の過熱を抑制させる請求項６記載の測温プローブ。

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