JPH05240714A - 耐火物の侵食位置計測センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、製鉄業における各種炉および各種樋
や、各種精錬・窯業分野における溶融炉などの耐火物の
侵食監視に用いて好適の侵食位置計測センサに関し、広
範囲の連続的検知や侵食位置の特定，再利用および連続
使用を可能にするとともに、耐火物の急熱，急冷時の亀
裂発生に対しても耐久性を維持できるようにして長期間
に亘る信頼性を確保することを目的とする。 【構成】そこで、内層シース管２内に、３本の導体線３
ａ〜３ｃを、高温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁
物５を介して、且つ、相互に平行に配置するとともに、
２本の導体線３ｂ，３ｃの先端部で接点４を形成し、内
層シース管２の外周に、空隙層(もしくは低密度充填材
層)７を介して外層シース管６を外嵌することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄業における各種炉
(高炉，転炉など)および各種樋(主樋，脱珪樋など)や、
非鉄，ガラス，セメントなど各種精錬・窯業分野におけ
る溶融炉などの耐火物の侵食監視に用いて好適の侵食位
置計測センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような高温炉，耐火物容器，樋等の
内張耐火物の温度状況を正確，迅速に検知することは、
炉等の安全操業や製品の品質管理の上から極めて重要な
ポイントである。このため、従来より、耐火物の温度，
侵食状況を監視するために各種のセンサや監視装置が提
案されている。

【０００３】例えば特開昭５３−１２２６０８号公報
に記載された溶銑樋監視方法では、溶銑樋でその樋材の
損耗の激しい個所(樋材継目，溶銑面レベル)に、温度変
化を電気抵抗変化として検出しうるセンサを設置してい
る。このセンサを成すシース線に、常時、定電流を流
し、センサから取り出される抵抗を計測する。湯もれや
樋材の損耗があると、樋外壁部分の温度が上昇し、これ
によりセンサの電気抵抗も変化する。この変化を検知す
ることで、湯もれや樋侵食損耗による事故が未然に防止
される。

【０００４】実公昭５７−４６３５５号公報に記載さ
れた溶銑樋監視装置では、溶銑樋の侵食や亀裂の生じや
すい部位の樋材中に、センサが埋設されている。このセ
ンサは、筒状の導体と、その中心を貫き且つ導体内に充
填された絶縁物にて保持された線状の導体とから構成さ
れている。そして、溶銑樋の耐火物に侵食，亀裂等の損
傷が発生すると、上記センサが溶銑に触れ、センサ内の
絶縁物が溶損し、筒状の導体と線状の導体とが導通状態
になる。この導通状態を電気的に検知することにより、
湯もれ等による事故を防止できる。

【０００５】また、特願平１−１５５５９４号に記載
された耐火物侵食位置計測装置では、一定間隔をあけて
個々に独立配設された複数の金属体と、これらの金属体
の相互間に充填され高温状態になると絶縁抵抗の低下す
る絶縁物(例えばＭｇＯ)とを保護管内に収納してなるセ
ンサを耐火物の監視範囲に沿ってそなえ、このセンサに
おける各金属体の相互間の絶縁抵抗を測定する抵抗測定
手段と、その抵抗測定結果に基づき耐火物の侵食量およ
びその侵食発生位置を判定する判定手段と、耐火物の監
視範囲に亘り連続してセンサ内に配設されるセンサ異常
検知用金属体と、この金属体の両端間の抵抗に基づきセ
ンサの異常を検知するセンサ異常検知手段とをそなえて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、それぞれ下記のような課題がある。

【０００７】前記項目の監視方法では、異常侵食を検
知するためには、１２００〜１５００℃程度での抵抗変
化を検出しなければならないが、この温度範囲では導体
の抵抗変化は少なく検出が困難であるかもしくは著しく
精度が低い。また、広い範囲で侵食を監視する場合、侵
食位置の特定を行なえない。

【０００８】前記項目の監視装置では、センサの溶損
により侵食を検知するため、センサの再利用や連続使用
ができないほか、センサが溶損するまで侵食に対する情
報が得られない。また、前述の監視方法と同様に、広い
範囲で侵食を監視する場合、侵食位置の特定を行なえな
い。

【０００９】前記項目の装置では、該装置を主樋の耐
火物に適用した場合、主樋の残銑抜き，補修等による急
冷時に耐火物の亀裂が発生すると、その亀裂発生による
センサの損傷は、センサ異常検知用金属体およびセンサ
異常検知手段により精度良く検出することはできる。し
かし、センサの構造上、保護管と金属体との間に充填し
た絶縁物の充填密度が高いため(ＭｇＯを介しての保護
管，金属体間の摩擦係数μ≒１)、高温下での結晶粒成
長，保護管腐食などにより保護管強度が弱くなると、セ
ンサ損傷を生じ、以降、その機能を発揮しない場合があ
った。

【００１０】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、広範囲の連続的検知や侵食位置の特定，再
利用および連続使用を可能にするとともに、耐火物の急
熱，急冷時の亀裂発生に対しても耐久性を維持できるよ
うにして長期間に亘る信頼性を確保した、耐火物の侵食
位置計測センサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の耐火物の侵食位置計測センサ(請求項１)
は、内層シース管内に、少なくとも３本の導体線を、高
温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を介して、且
つ、相互に平行に配置するとともに、前記導体線のうち
の２本の先端部で接点を形成し、前記内層シース管の外
周に、空隙層もしくは低密度充填材層を介して外層シー
ス管を外嵌することを特徴としている。

【００１２】請求項２のセンサは、少なくとも３本の導
体線を相互に平行に配置するとともに前記導体線のうち
の２本の先端部で接点を形成してなるセンサ素子を、高
温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を介して内層
シース管内に複数組そなえ、前記の各センサ素子を前記
内層シース管の長手方向の異なる位置まで延設するとと
もに、前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密
度充填材層を介して外層シース管を外嵌することを特徴
としている。

【００１３】請求項３のセンサは、２本の導体線を相互
に平行にセンサ素子シース管内に配置してなる侵食検知
用センサ素子と、２本の導体線を相互に平行にセンサ素
子シース管内に配置するとともに該２本の導体線の先端
部で接点を形成してなる異常検知用センサ素子とを、内
層シース管内に相互に平行に配置し、前記の各センサ素
子シース管内に、高温状態になると絶縁抵抗の低下する
絶縁物を充填して前記の各センサ素子シース管内におけ
る２本の導体線どうしを絶縁するとともに、前記内層シ
ース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填材層を介し
て外層シース管を外嵌することを特徴としている。

【００１４】請求項４のセンサは、２本の導体線を相互
に平行にセンサ素子シース管内に配置してなる侵食検知
用センサ素子と、２本の導体線を相互に平行にセンサ素
子シース管内に配置するとともに該２本の導体線の先端
部で接点を形成してなる異常検知用センサ素子とからな
るセンサ組を、内層シース管内に複数組そなえ、前記の
各センサ組を前記内層シース管の長手方向の異なる位置
まで延設するとともに、前記の各センサ素子シース管内
に、高温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を充填
して前記の各センサ素子シース管内における２本の導体
線どうしを絶縁し、前記内層シース管の外周に、空隙層
もしくは低密度充填材層を介して外層シース管を外嵌す
ることを特徴としている。

【００１５】請求項５のセンサは、筒状の導体管と該導
体管から離隔しながら該導体管の中心部を貫くように配
置される導体線とを対としてなる侵食検知用センサ素子
と、筒状の導体管と該導体管の中心部を貫くように配置
され且つ先端部で前記導体管と接点をなす導体線とを対
としてなる異常検知用センサ素子とを、内層シース管内
に相互に平行に配置し、前記の各導体管内に、高温状態
になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を充填して前記の各
センサ素子における導体管と導体線とを絶縁し、前記内
層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填材層を
介して外層シース管を外嵌することを特徴としている。

【００１６】請求項６のセンサは、筒状の導体管と該導
体管から離隔しながら該導体管の中心部を貫くように配
置される導体線とを対としてなる侵食検知用センサ素子
と、筒状の導体管と該導体管の中心部を貫くように配置
され且つ先端部で前記導体管と接点をなす導体線とを対
としてなる異常検知用センサ素子とからなるセンサ組
を、内層シース管内に複数組そなえ、前記の各センサ組
を前記内層シース管の長手方向の異なる位置まで延設す
るとともに、前記の各導体管内に、高温状態になると絶
縁抵抗の低下する絶縁物を充填して前記の各センサ素子
における導体管と導体線とを絶縁し、前記内層シース管
の外周に、空隙層もしくは低密度充填材層を介して外層
シース管を外嵌することを特徴としている。

【００１７】請求項１〜６の各センサにおいて、前記導
体線を、スパイラル状芯線もしくは依り線状芯線として
もよいし(請求項７)、請求項３，４の各センサにおい
て、各センサ素子シース管内における２本の導体線のう
ちの一方をスパイラル状芯線、他方を前記スパイラル状
芯線の中心部を貫通する直線状芯線としてもよいし(請
求項８)、請求項１〜８の各センサにおいて、前記外層
シース管の外周面にセラミックテープを被覆してもよい
(請求項９)。

【００１８】さらに、請求項１０のセンサは、シース管
内に、少なくとも３本の導体線を、高温状態になると絶
縁抵抗の低下する絶縁物を介して、且つ、相互に平行に
配置するとともに、前記導体線のうちの２本の先端部で
接点を形成していることを特徴とし、請求項１１のセン
サは、少なくとも３本の導体線を相互に平行に配置する
とともに前記導体線のうちの２本の先端部で接点を形成
してなるセンサ素子を、高温状態になると絶縁抵抗の低
下する絶縁物を介してシース管内に複数組そなえ、前記
の各センサ素子を前記シース管の長手方向の異なる位置
まで延設したことを特徴としている。

【００１９】

【作用】上述した本発明の耐火物の侵食位置計測センサ
(請求項１)では、侵食により高温になることに起因して
絶縁物の絶縁抵抗が低下するため、該センサを耐火物の
所定位置に埋設し、先端部で接点を形成していない２本
の導体線間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出する
ことで耐火物の侵食発生が検知される。また、先端部で
接点をなす２本の導体線間の抵抗を測定することで、セ
ンサ自体の異常が検知される。つまり、先端部で接点を
なす２本の導体線間の抵抗は、通常、低い値であるが、
センサ内で断線が発生した場合にはほぼ無限大となるこ
とから、異常が検知される。さらに、内層シース管と外
層シース管との間に空隙層もしくは低密度充填材層を配
した二重管構造となっているため、シース管相互の摩擦
係数が０に近づき、本センサを埋設した耐火物に収縮，
亀裂等が発生した際に、引っ張りに対してセンサ本体を
保護できる。

【００２０】請求項２のセンサでは、各センサ素子毎
に、前述した請求項１と同様の作用が得られるほか、各
センサ素子の配置位置により規定される領域毎に耐火物
の侵食発生を検知することができる。

【００２１】請求項３のセンサでは、請求項１のセンサ
とほぼ同様に、侵食検知用センサ素子における２本の導
体線間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出すること
で耐火物の侵食発生が検知されるほか、異常検知用セン
サ素子における２本の導体線間の抵抗を測定し、その抵
抗がほぼ無限大になったことを検出した場合にセンサの
異常が検知される。また、空隙層もしくは低密度充填材
層を介した内層シース管，外層シース管と、センサ素子
シース管との三重管構造により、請求項１のセンサと同
様に、耐火物の収縮，亀裂発生時の引っ張りに対してセ
ンサ本体を保護できる。

【００２２】請求項４のセンサでは、各センサ組毎に、
前述した請求項３と同様の作用が得られるほか、各セン
サ組の配置位置により規定される領域毎に耐火物の侵食
発生を検知することができる。

【００２３】請求項５のセンサでは、請求項３のセンサ
とほぼ同様に、侵食検知用センサ素子における導体管，
導体線間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出するこ
とで耐火物の侵食発生が検知されるほか、異常検知用セ
ンサ素子における導体管，導体線間の抵抗を測定し、そ
の抵抗がほぼ無限大になったことを検出した場合にセン
サの異常が検知される。また、空隙層もしくは低密度充
填材層を介した内層シース管，外層シース管と、導体管
との三重管構造により、請求項１，３のセンサと同様
に、耐火物の収縮，亀裂発生時の引っ張りに対してセン
サ本体を保護できる。

【００２４】請求項６のセンサでは、各センサ組毎に、
前述した請求項５と同様の作用が得られるほか、各セン
サ組の配置位置により規定される領域毎に耐火物の侵食
発生を検知することができる。

【００２５】また、導体線をスパイラル状芯線または依
り線状芯線とすることにより(請求項７)、導体線自体の
強度が向上し、センサ全体の強度も向上する。請求項
３，４における各センサ素子シース管内における２本の
導体線のうちの一方をスパイラル状芯線、他方をスパイ
ラル状芯線の中心部を貫通する直線状芯線とすることに
よっても(請求項８)、導体線自体の強度が向上し、セン
サ全体の強度も向上する。

【００２６】さらに、外層シース管の外周面にセラミッ
クテープを被覆することにより(請求項９)、クッション
性が付与され、センサを耐火物内に埋設した場合に、耐
火物と外層シース管との間の摩擦係数を０〜１の間と
し、外層シース管を耐火物の収縮，亀裂から保護でき
る。

【００２７】請求項１０のセンサでは、請求項１と同様
に、侵食により高温になることに起因して絶縁物の絶縁
抵抗が低下するため、該センサを耐火物の所定位置に埋
設し、先端部で接点を形成していない２本の導体線間の
抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出することで耐火物
の侵食発生が検知される。また、先端部で接点をなす２
本の導体線間の抵抗を測定することで、センサ自体の異
常が検知される。そして、請求項１１のセンサでは、請
求項１０と同様の作用が得られるほか、請求項２と同様
に、各センサ素子の配置位置により規定される領域毎に
耐火物の侵食発生を検知することができる。

【００２８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図１(ａ)，(ｂ)は本発明の第１実施例として
の耐火物の侵食位置計測センサ（請求項１に対応)を示
すもので、図１(ａ)はその縦断面図、図１(ｂ)は図１
(ａ)のＩｂ−Ｉｂ断面図である。

【００２９】図１(ａ)，(ｂ)に示すように、本実施例の
センサ１は、センサ全長を１つのゾーン(領域)で監視し
ようとするもので、内層シース管２内に、３本の芯線
(導体線)３ａ〜３ｃが、高温状態になると絶縁抵抗の低
下する絶縁物(例えばＭｇＯ)５を介して、且つ、相互に
平行に配置され、これらの芯線３ａ〜３ｃのうちの２本
の芯線３ｂ，３ｃは、その先端部で接点４を形成されて
接続されている。

【００３０】また、内層シース管２の外周には、空隙層
(もしくは低密度充填材層)７を介して外層シース管６が
外嵌され、さらに、外層シース管６の外周面にセラミッ
クテープ８が被覆されている。

【００３１】上述の構成ごとく構成されたセンサ１を耐
火物１０の所定位置に埋設することにより、そのセンサ
１の配置範囲内において耐火物１０に侵食が生じると、
その侵食により高温になることに起因して、センサ１内
の絶縁物５の絶縁抵抗が低下する。従って、先端部で接
点４を形成していない２本の芯線３ａ，３ｂもしくは３
ａ，３ｃ間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出する
ことで、耐火物１０の侵食発生が検知される。このと
き、測定された抵抗低下度合いに基づいて、耐火物１０
の局部侵食を含めた損耗程度も判断できる。

【００３２】また、先端部で接点４をなす２本の芯線３
ｂ，３ｃ間の抵抗を測定することで、センサ１自体の異
常を検知することができる。つまり、２本の芯線３ｂ，
３ｃ間の抵抗は、通常、センサ１自体に異常がなければ
低い値となるが、センサ１内で断線が発生した場合には
その断線位置に対応する箇所で芯線３ｂ，３ｃにも断線
が生じ、芯線３ｂ，３ｃ間は導通しなくなり、その抵抗
はほぼ無限大となることから、センサ１における異常を
検知できる。

【００３３】さらに、内層シース管２と外層シース管６
との間に空隙層７を配した二重管構造となっているた
め、シース管２，６相互の摩擦係数が０に近づき、本セ
ンサ１を埋設した耐火物１０に収縮，亀裂等が発生した
際に、引っ張りに対してセンサ１の本体を保護できる。
また、外層シース管６の外周面にセラミックテープ８を
被覆することにより、クッション性が付与され、センサ
１を耐火物１０内に埋設した場合に、耐火物１０と外層
シース管６との間の摩擦係数を０〜１の間とし、外層シ
ース管６を耐火物１０の収縮，亀裂から保護できる。

【００３４】このように、第１実施例のセンサ１によれ
ば、耐火物１０の局部侵食を、センサ１の溶損等により
検知するのではなく、侵食に起因する温度上昇による芯
線３ａ〜３ｃ相互間の絶縁抵抗の低下から検知するた
め、センサ１の損傷を生じることなく、センサ１の再利
用および連続使用が可能になる。また、点監視ではな
く、センサ１の全長に沿い広範囲に亘る侵食の連続的検
知を行なえる。

【００３５】また、芯線３ｂ，３ｃの先端部で接点４を
形成し、これらの芯線３ｂ，３ｃ間の抵抗を監視してい
るため、耐火物１０の膨張，，収縮による亀裂発生に対
して、仮にセンサ１が損傷したとしても、そのセンサ１
の損傷を早期に検知することができる。

【００３６】さらに、センサ１が、内層シース管２と外
層シース管とからなる二重管構造とし、これらのシース
管２，６間に空隙層７を設けることで、相互のすべり
性，自由度をもたせるとともに、外側シース管６の外周
面をセラミックテープ８で被覆することにより、耐火物
１０に亀裂が生じてもセンサ１の損傷を防止でき、耐火
物１０の急熱，急冷時の亀裂発生に対しても耐久性を維
持でき、センサ寿命が大幅に伸び、長期間に亘る信頼性
を確保できる。

【００３７】次に、図２，図３により本発明の第２実施
例としての耐火物の侵食位置計測センサについて説明す
ると、図２(ａ)はその縦断面図、図２(ｂ)は図２(ａ)の
IIｂ−IIｂ断面図、図３はそのセンサに接続される検出
回路の例を示すブロック図である。なお、図中、既述の
符号と同一の符号は、同一部分を示しているので、その
説明は省略する。

【００３８】図２(ａ)，(ｂ)に示すように、第２実施例
のセンサ１Ａは、センサ全長を２つのゾーン(領域)Ｉ，
IIで監視しようとするもので、芯線３ａ〜３ｃおよび３
ａ′〜３ｃ′によりそれぞれ第１実施例と同様に構成さ
れた２組のセンサ素子９，９′が、絶縁物５を介して内
層シース管２内にそなえられ、各センサ素子９，９′
は、内層シース管２の長手方向の異なる位置まで延設さ
れている。そして、第１実施例と同様に、内層シース管
２の外周には、空隙層(もしくは低密度充填材層)７を介
して外層シース管６が外嵌されている。

【００３９】このようなセンサ１Ａは、例えば、図３に
示すように、溶銑１１に接する耐火物(ワークレンガ)１
０内でこの耐火物１０と永久張りレンガ１２との境界に
沿って埋設されるとともに、所定の検出回路に接続され
て、この検出回路により、芯線３ａ，３ｂ(もしくは３
ａ，３ｃ)間の絶縁抵抗Ｒabと、芯線３ａ′，３ｂ′(も
しくは３ａ，３ｃ)間の絶縁抵抗Ｒab′とに基づき、耐
火物１０の監視範囲(図２，図３に示す領域Ｉ，II)内に
おける耐火物１０の侵食状況を検知するとともに、芯線
３ｂ，３ｃ間の導線抵抗Ｒbcと、芯線３ｂ′，３ｃ′間
の導線抵抗Ｒbc′とに基づき、センサ１Ａの健全性を確
認すべく、検出回路は、抵抗測定装置１４，センサ異常
判定装置１５，部分抵抗演算器１６，侵食量判定装置１
７から構成されている。

【００４０】ここで、抵抗測定装置１４は、芯線３ａ，
３ｂ間の絶縁抵抗Ｒabと、芯線３ａ′，３ｂ′間の絶縁
抵抗Ｒab′と、芯線３ｂ，３ｃ間の導線抵抗Ｒbcと、芯
線３ｂ′，３ｃ′間の導線抵抗Ｒbc′とを測定するもの
であり、センサ異常判定装置１５は、抵抗測定装置１４
からの導線抵抗Ｒbc，Ｒbc′に基づいて、各抵抗Ｒbc，
Ｒbc′がほぼ無限大になったことを検知した場合には、
センサ１Ａに異常が生じたものと判定して、アラーム等
の出力を行なうものである。

【００４１】また、部分抵抗演算器１６は、抵抗測定装
置１４からの絶縁抵抗Ｒab，Ｒab′に基づいて、センサ
長手方向の部分的な(各領域Ｉ，II毎の)抵抗ＲＩ，ＲII
を演算するものであり、侵食量判定装置１７は、抵抗測
定装置１４からの絶縁抵抗Ｒab，Ｒab′および部分抵抗
演算器１６からの部分抵抗ＲＩ，ＲIIに基づいて、耐火
物１０の侵食量(侵食状態)とその侵食発生箇所とを判断
するものである。

【００４２】上述の構成により、本実施例の温度センサ
６およびこの温度センサ６に接続された検出回路は次の
ように動作する。常時、センサ素子９，９′における絶
縁抵抗Ｒab，Ｒab′と導線抵抗Ｒbc，Ｒbc′とが、抵抗
測定装置１４により測定されており、センサ１Ａを耐火
物１０に設置した当初には、耐火物１０の厚さも侵食さ
れておらず十分にあり、センサ設置部の温度も低いの
で、抵抗測定装置１４にて測定された絶縁抵抗Ｒab，Ｒ
ab′は無限大となり、導線抵抗Ｒbc，Ｒbc′は、導通状
態で低い値となっている。

【００４３】このような状態から、もし、図３中の領域
Ｉ内で耐火物１０に侵食が発生すると、この領域Ｉにあ
るセンサ素子９付近の温度が上昇するため、絶縁抵抗Ｒ
abのみが低下し、他の絶縁抵抗Ｒab′の低下は生じず、
領域Ｉで侵食が進んでいることが判明する。同様に、領
域IIで耐火物１０に侵食が発生すると(例えば図３の侵
食部１０ａ参照)、この領域IIに埋設されているセンサ
素子９，９′付近の絶縁抵抗が低下するため、絶縁抵抗
Ｒab，Ｒab′がいずれも低下する。

【００４４】また、領域Ｉ，IIの両方で侵食が生じてい
る場合にも、絶縁抵抗Ｒab，Ｒab′がいずれも低下して
しまうが、このときには、部分抵抗演算器１６により演
算された各部分抵抗ＲＩ，ＲIIをみることにより、領域
のいずれ(もしくは両方)で侵食が生じているかを判断す
ることが可能になる。

【００４５】このようにして、抵抗測定装置１４の測定
結果および部分抵抗演算器１６の演算結果に基づき、い
ずれの領域Ｉ，IIでどの程度の侵食が生じたかを、侵食
量判定装置１７において判定することができる。

【００４６】また、本実施例では、抵抗測定装置１４に
より測定された導線抵抗Ｒbc，Ｒbc′を、センサ異常判
定装置１５で監視することにより、センサ１Ａの健全性
が確認され、各抵抗Ｒbc，Ｒbc′がほぼ無限大になった
ことを検知した場合には、センサ１Ａに異常が生じたも
のと判定して、アラーム等の出力が行なわれる。

【００４７】上述のように、第２実施例のセンサ１Ａに
よれば、第１実施例と同様の作用効果が得られるほか、
各センサ素子９，９′の配置位置により規定される領域
Ｉ，II毎に耐火物１０の侵食状況を検知できるので、侵
食位置の特定が可能となる。

【００４８】なお、上記第２実施例では、２組のセンサ
素子９，９′を設けた場合について説明したが、３組以
上のセンサ素子を上述と同様に内層シース管２内に配置
してもよく、その場合には、さらに細かい領域毎につい
て侵食状況を検知でき、侵食位置の特定精度を高めるこ
とができる。また、図２中の符号４′はセンサ素子９′
における芯線３ｂ′，３ｃ′の先端部の接点、図３中の
符号１３は鉄皮を示している。

【００４９】次に、図４により本発明の第３実施例とし
ての耐火物の侵食位置計測センサについて説明すると、
図４(ａ)はその縦断面図、図４(ｂ)は図４(ａ)のIVｂ−
IVｂ断面図であり、図中、既述の符号と同一の符号は、
同一部分を示しているので、その説明は省略する。

【００５０】図４(ａ)，(ｂ)に示すように、第３実施例
のセンサ１Ｂは、第１実施例と同様に、センサ全長を１
つのゾーンで監視しようとするもので、２本の芯線(導
体線)１９ａ，１９ｂを相互に平行にセンサ素子シース
管２０内に配置してなる侵食検知用センサ素子２２と、
２本の導体線１９ｃ，１９ｄを相互に平行にセンサ素子
シース管２０内に配置するとともにこれらの導体線１９
ｃ，１９ｄの先端部で接点２１を形成してなる異常検知
用センサ素子２３とが、内層シース管２内に相互に平行
に配置されるとともに、各センサ素子シース管２０内
に、絶縁物５が充填されて各センサ素子シース管２０内
における２本の導体線１９ａ，１９ｂ；１９ｃ，１９ｄ
どうしが絶縁されている。

【００５１】また、内層シース管２内には充填材１８が
低密度充填され各センサ素子シース管２０を保護するほ
か、第１，第２実施例と同様に、内層シース管２の外周
には、空隙層(もしくは低密度充填材層)７を介して外層
シース管６が外嵌され、さらに、この外層シース管６の
外周にはセラミックテープ８が被覆されている。

【００５２】上述の構成により、第１実施例とほぼ同様
に、侵食検知用センサ素子２２における２本の導体線１
９ａ，１９ｂ間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出
することで耐火物１０の侵食発生が検知されるほか、異
常検知用センサ素子２３における２本の導体線１９ｃ，
１９ｄ間の抵抗を測定し、その抵抗がほぼ無限大になっ
たことを検出した場合にセンサ１Ｂの異常が検知され
る。

【００５３】また、空隙層７を介した内層シース管２，
外層シース管６と、センサ素子シース管２０との三重管
構造により、第１実施例よりもさらに確実に、耐火物の
収縮，亀裂発生時の引っ張りに対してセンサ本体を保護
できる。各センサ素子シース管２０は、低密度充填され
た充填材１８により内層シース管２内に収納保持される
ため、内層シース管２に対する滑りの自由度をもたせる
ことができ、各センサ素子シース管２０が保護される。
このように、第２実施例のセンサ１Ｂでも第１実施例と
同様の作用効果が得られる。

【００５４】次に、図５により本発明の第４実施例とし
ての耐火物の侵食位置計測センサについて説明すると、
図５(ａ)はその縦断面図、図５(ｂ)は図５(ａ)のＶｂ−
Ｖｂ断面図であり、図中、既述の符号と同一の符号は、
同一部分を示しているので、その説明は省略する。

【００５５】図５(ａ)，(ｂ)に示すように、第４実施例
のセンサ１Ｃは、第２実施例と同様に、センサ全長を２
つのゾーン(領域)で監視しようとするもので、第３実施
例と同様に構成された２組のセンサ組２４，２４′が、
内層シース管２の長手方向の異なる位置まで延設されて
いる。各センサ組２４，２４′は、それぞれ、芯線１９
ａ〜１９ｄ；１９ａ′〜１９ｄ′や接点２１，２１′な
どからなる侵食検知用センサ素子２２，２２′と異常検
知用センサ素子２３，２３′とを有して構成されてい
る。

【００５６】上述の構成により、本実施例のセンサ１Ｃ
に、第２実施例の図３により説明したものと同様の検出
回路を接続することにより、この第４実施例でも、第２
実施例と全く同様の作用効果を得ることができる。

【００５７】次に、図６により本発明の第５実施例とし
ての耐火物の侵食位置計測センサについて説明すると、
図６(ａ)はその縦断面図、図６(ｂ)は図６(ａ)のVIｂ−
VIｂ断面図であり、図中、既述の符号と同一の符号は、
同一部分を示しているので、その説明は省略する。ま
た、以降説明する図６〜図１０においては、外層シース
管６，空隙層７，セラミックテープ８の図示を省略して
いるが、第１〜第４実施例と同様に、図６〜図１０にて
説明する実施例にも外層シース管６，空隙層７，セラミ
ックテープ８はそなえられている。さらに、図６〜図１
０にて説明する実施例のセンサ１Ｄ〜１Ｈは、いずれも
センサ全長を１つのゾーンで監視するもの(シングルタ
イプ)であるが、いずれの実施例の構成も、図２や図３
で示したセンサ全長を複数のゾーンで監視するもの(マ
ルチタイプ)に適用できるのは言うまでもない。

【００５８】図６(ａ)，(ｂ)に示すように、第５実施例
のセンサ１Ｄは、第１実施例と同様に、センサ全長を１
つのゾーン(領域)で監視しようとするもので、筒状の導
体管(センサ素子シース管)２５ａとこの導体管２５ａか
ら離隔しながら導体管２５あの中心部を貫くように配置
される芯線(導体線)２６ａとを対としてなる侵食検知用
センサ素子２８と、筒状の導体管(センサ素子シース管)
２５ｂとこの導体管２５ｂの中心部を貫くように配置さ
れ且つ先端部で導体管２５ｂと接点２７をなす芯線(導
体線)２６ｂとを対としてなる異常検知用センサ素子２
９とが、内層シース管２内に相互に平行に配置されてい
る。そして、各導体管２５ａ，２５ｂ内には絶縁物５が
充填されるほか、内層シース管２内には、第４，第５実
施例と同様に、充填材１８が低密度充填されている。

【００５９】上述の構成により、この第５実施例のセン
サ１Ｄにおいては、第１，第３実施例とほぼ同様に、侵
食検知用センサ素子２８における導体管２５ａ，芯線２
６ａ間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出すること
で耐火物１０の侵食発生が検知されるほか、異常検知用
センサ素子２９における導体管２５ｂ，芯線２６ｂ間の
抵抗を測定し、その抵抗がほぼ無限大になったことを検
出した場合にセンサ１Ｄの異常が検知される。

【００６０】また、本実施例でも、空隙層７を介した内
層シース管２，外層シース管６と、導体管２５ａ，２５
ｂとの三重管構造により、第１実施例よりもさらに確実
に、耐火物の収縮，亀裂発生時の引っ張りに対してセン
サ本体を保護できる。各導体管２５ａ，２５ｂは、低密
度充填された充填材１８により内層シース管２内に収納
保持されるため、内層シース管２に対する滑りの自由度
をもたせることができ、各導体管２５ａ，２５ｂが保護
される。このように、第５実施例のセンサ１Ｄでも第３
実施例と同様の作用効果が得られるほか、各センサ素子
２８，２９における芯線数を一つとしてセンサ構造を簡
略化できる利点もある。

【００６１】次に、図７，図８により、それぞれ本発明
の第６，第７実施例としての耐火物の侵食位置計測セン
サについて説明すると、図７(ａ)，図８(ａ)はその縦断
面図、図７(ｂ)は図７(ａ)のVIIｂ−VIIｂ断面図、図８
(ｂ)は図８(ａ)のVIIIｂ−VIIIｂ断面図であり、図中、
既述の符号と同一の符号は、同一部分を示しているの
で、その説明は省略する。

【００６２】図７(ａ)，(ｂ)に示すように、第６実施例
のセンサ１Ｅでは、第５実施例とほぼ同様の構成におい
て、各センサ素子２８，２９内に配設される導体線が、
スパイラル状芯線２６ａ′，２６ｂ′として構成されて
いる点のみが、第５実施例のセンサ１Ｄと異なってい
る。また、図８(ａ)，(ｂ)に示すように、第７実施例の
センサ１Ｆでは、第５実施例とほぼ同様の構成におい
て、各センサ素子２８，２９内に配設される導体線が、
依り線状芯線２６ａ″，２６ｂ″として構成されている
点のみが、第５実施例のセンサ１Ｄと異なっている。

【００６３】このように構成されたセンサ１Ｅ，１Ｆに
よれば、第５実施例のセンサ１Ｄと全く同様の作用効果
が得られるほか、芯線２６ａ′，２６ｂ′，２６ａ″，
２６ｂ″として、スパイラル状もしくは依り線状のもの
を用いることで、芯線自体の強度が向上し、センサ１
Ｅ，１Ｆ全体の強度がより向上し、耐久性，信頼性をよ
り向上させることができる。

【００６４】次に、図９により本発明の第８実施例とし
ての耐火物の侵食位置計測センサについて説明すると、
図９(ａ)はその縦断面図、図９(ｂ)は図９(ａ)のIXｂ−
IXｂ断面図であり、図中、既述の符号と同一の符号は、
同一部分を示しているので、その説明は省略する。

【００６５】図９(ａ)，(ｂ)に示すように、第８実施例
のセンサ１Ｇは、第３実施例と第５，第６実施例とを組
み合わせた構成のもので、図７に示す第６実施例のセン
サ１Ｅとほぼ同様の構成において、各センサ素子２８，
２９のシース管２０内に、それぞれ２本のスパイラル状
芯線２６ａ′，２６ｂ′を配設して構成されている。

【００６６】上述の構成により、第８実施例のセンサ１
Ｇでは、第３実施例のセンサ１Ｂと同様に、侵食検知用
センサ素子２８における２本の芯線２６ａ′，２６ａ′
間の抵抗を測定し、その抵抗の低下を検出することで耐
火物１０の侵食発生が検知されるほか、異常検知用セン
サ素子２９における２本の芯線２６ｂ′，２６ｂ′間の
抵抗を測定し、その抵抗がほぼ無限大になったことを検
出した場合にセンサ１Ｇの異常が検知され、第３実施例
と全く同様の作用効果が得られるほか、この第８実施例
では、芯線２６ａ′，２６ｂ′としてスパイラル状のも
のを用いることで、第６実施例と同様に、センサ１Ｇ全
体の強度が向上し、耐久性，信頼性をより向上できる利
点もある。

【００６７】さらに、この第８実施例のセンサ１Ｇで
は、芯線２６ａ′，２６ｂ′と各導体管２０との間の抵
抗を測定することで、センサ素子シース管として機能す
る導体管２０の異常もチェックすることができる。な
お、第８実施例において、スパイラル状芯線２６ａ′，
２６ｂ′に代えて、第７実施例にて説明した依り線状芯
線２６ａ″，２６ｂ″を用いても、上述と同様の作用効
果が得られる。

【００６８】最後に、図１０により本発明の第９実施例
としての耐火物の侵食位置計測センサについて説明する
と、図１０(ａ)はその縦断面図、図１０(ｂ)は図１０
(ａ)のＸｂ−Ｘｂ断面図であり、図中、既述の符号と同
一の符号は、同一部分を示しているので、その説明は省
略する。

【００６９】図１０(ａ)，(ｂ)に示すように、第９実施
例のセンサ１Ｈでは、第８実施例とほぼ同様の構成にお
いて、芯線の一方がスパイラル状芯線２６ａ′，２６
ｂ′であり、他方がスパイラル状芯線２６ａ′，２６
ｂ′の中心部を貫通する直線状の芯線２６ａ，２６ｂと
して構成されている点のみが、第８実施例のセンサ１Ｇ
と異なっている。

【００７０】上述の構成により、この第９実施例のセン
サ１Ｈでも第８実施例と全く同様の作用効果が得られ
る。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の本発明の
耐火物の侵食位置計測センサ(請求項１，請求項３，請
求項５，請求項１０)によれば、耐火物の局部侵食を、
溶損等により検知するのではなく、侵食に起因する温度
上昇による導体線相互間あるいは導体管，導体線間の絶
縁抵抗の低下から検知するため、センサの損傷を生じる
ことなく、センサの再利用および連続使用が可能になる
ほか、センサの全長に沿い広範囲に亘る侵食の連続的検
知を行なえる。

【００７２】また、２本の導体線間もしくは導体管，導
体線間の先端部で接点を形成し、その間の抵抗を監視し
ているため、耐火物の膨張，収縮による亀裂発生に伴う
センサの損傷を早期に検知することができる。

【００７３】さらに、請求項１，請求項３，請求項５に
ついては、内層シース管と外層シース管とからなる二重
管構造、もしくは、センサ素子シース管(導体管)を加え
た三重管構造とし、シース管間に空隙層を設けること
で、相互のすべり性，自由度をもたせることができ、耐
火物の急熱，急冷時の亀裂発生に対しても耐久性を維持
でき、センサ寿命が大幅に伸び、長期間に亘る信頼性を
確保できる効果がある。

【００７４】請求項２，請求項４，請求項６，請求項１
１のセンサによれば、請求項１，請求項３，請求項５の
センサと同様の効果が得られるほか、センサ素子，セン
サ組の配置位置により規定される領域毎に耐火物の侵食
発生を検知でき、侵食位置の特定が可能になる。

【００７５】また、導体線をスパイラル状芯線または依
り線状芯線としたり(請求項７)、２本の導体線のうちの
一方をスパイラル状芯線、他方をスパイラル状芯線の中
心部を貫通する直線状芯線したりすることによって(請
求項８)、導体線自体の強度が向上し、センサ全体の強
度もより向上させることができる。

【００７６】さらに、外層シース管の外周面にセラミッ
クテープを被覆することにより(請求項９)、クッション
性が付与され、外層シース管を耐火物の収縮，亀裂から
確実に保護できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のＩｂ−Ｉｂ断面図である。

【図２】本発明の第２実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のIIｂ−IIｂ断面図である。

【図３】第２実施例のセンサに接続される検出回路の例
を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のIVｂ−IVｂ断面図である。

【図５】本発明の第４実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のＶｂ−Ｖｂ断面図である。

【図６】本発明の第５実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のVIｂ−VIｂ断面図である。

【図７】本発明の第６実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ）はその縦断面図、（ｂ)
は(ａ)のVIIｂ−VIIｂ断面図である。

【図８】本発明の第７実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のVIIIｂ−VIIIｂ断面図である。

【図９】本発明の第８実施例としての耐火物の侵食位置
計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は
(ａ)のIXｂ−IXｂ断面図である。

【図１０】本発明の第９実施例としての耐火物の侵食位
置計測センサを示すもので、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)
は(ａ)のＸｂ−Ｘｂ断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ〜１Ｈ センサ ２ 内層シース管 ３ａ〜３ｃ，３ａ′〜３ｃ′ 芯線(導体線) ４，４′ 接点 ５ 絶縁物 ６ 外層シース管 ７ 空隙層(もしくは低密度充填材層) ８ セラミックテープ ９，９′ センサ素子 １０ 耐火物(ワークレンガ) １０ａ 侵食部 １１ 溶銑 １２ 永久張りレンガ １３ 鉄皮 １４ 抵抗測定装置 １５ センサ異常判定装置 １６ 部分抵抗演算器 １７ 侵食量判定装置 １８ 充填材 １９ａ〜１９ｄ，１９ａ′〜１９ｄ′ 芯線(導体線) ２０ センサ素子シース管 ２１，２１′ 接点 ２２，２２′ 侵食検知用センサ素子 ２３，２３′ 異常検知用センサ素子 ２４，２４′ センサ組 ２５ａ，２５ｂ 導体管(センサ素子シース管) ２６ａ，２６ｂ 芯線(導体線) ２６ａ′，２６ｂ′ スパイラル状芯線 ２６ａ″，２６ｂ″ 依り線状芯線 ２７ 接点 ２８ 侵食検知用センサ素子 ２９ 異常検知用センサ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 正博 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所西神総合研究地区内 (72)発明者 永井 信幸 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所西神総合研究地区内 (72)発明者 吉田 康夫 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内層シース管内に、少なくとも３本の導
   体線が、高温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を
   介して、且つ、相互に平行に配置されるとともに、 前記導体線のうちの２本の先端部で接点が形成され、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
2. 【請求項２】 少なくとも３本の導体線を相互に平行に
   配置するとともに前記導体線のうちの２本の先端部で接
   点を形成してなるセンサ素子が、高温状態になると絶縁
   抵抗の低下する絶縁物を介して内層シース管内に複数組
   そなえられ、 前記の各センサ素子が前記内層シース管の長手方向の異
   なる位置まで延設されるとともに、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
3. 【請求項３】 ２本の導体線を相互に平行にセンサ素子
   シース管内に配置してなる侵食検知用センサ素子と、２
   本の導体線を相互に平行にセンサ素子シース管内に配置
   するとともに該２本の導体線の先端部で接点を形成して
   なる異常検知用センサ素子とが、内層シース管内に相互
   に平行に配置され、 前記の各センサ素子シース管内に、高温状態になると絶
   縁抵抗の低下する絶縁物が充填され、前記の各センサ素
   子シース管内における２本の導体線どうしが絶縁される
   とともに、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
4. 【請求項４】 ２本の導体線を相互に平行にセンサ素子
   シース管内に配置してなる侵食検知用センサ素子と、２
   本の導体線を相互に平行にセンサ素子シース管内に配置
   するとともに該２本の導体線の先端部で接点を形成して
   なる異常検知用センサ素子とからなるセンサ組が、内層
   シース管内に複数組そなえられ、 前記の各センサ組が前記内層シース管の長手方向の異な
   る位置まで延設されるとともに、 前記の各センサ素子シース管内に、高温状態になると絶
   縁抵抗の低下する絶縁物が充填され、前記の各センサ素
   子シース管内における２本の導体線どうしが絶縁され、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
5. 【請求項５】 筒状の導体管と該導体管から離隔しなが
   ら該導体管の中心部を貫くように配置される導体線とを
   対としてなる侵食検知用センサ素子と、筒状の導体管と
   該導体管の中心部を貫くように配置され且つ先端部で前
   記導体管と接点をなす導体線とを対としてなる異常検知
   用センサ素子とが、内層シース管内に相互に平行に配置
   され、 前記の各導体管内に、高温状態になると絶縁抵抗の低下
   する絶縁物が充填され、前記の各センサ素子における導
   体管と導体線とが絶縁され、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
6. 【請求項６】 筒状の導体管と該導体管から離隔しなが
   ら該導体管の中心部を貫くように配置される導体線とを
   対としてなる侵食検知用センサ素子と、筒状の導体管と
   該導体管の中心部を貫くように配置され且つ先端部で前
   記導体管と接点をなす導体線とを対としてなる異常検知
   用センサ素子とからなるセンサ組が、内層シース管内に
   複数組そなえられ、 前記の各センサ組が前記内層シース管の長手方向の異な
   る位置まで延設されるとともに、 前記の各導体管内に、高温状態になると絶縁抵抗の低下
   する絶縁物が充填され、前記の各センサ素子における導
   体管と導体線とが絶縁され、 前記内層シース管の外周に、空隙層もしくは低密度充填
   材層を介して外層シース管が外嵌されていることを特徴
   とする耐火物の侵食位置計測センサ。
7. 【請求項７】 前記導体線が、スパイラル状芯線もしく
   は依り線状芯線であることを特徴とする請求項１〜６記
   載の耐火物の侵食位置計測センサ。
8. 【請求項８】 前記の各センサ素子シース管内における
   ２本の導体線のうちの一方がスパイラル状芯線であり、
   他方が前記スパイラル状芯線の中心部を貫通する直線状
   芯線であることを特徴とする請求項３または４記載の耐
   火物の侵食位置計測センサ。
9. 【請求項９】 前記外層シース管の外周面にセラミック
   テープが被覆されていることを特徴とする請求項１〜８
   記載の耐火物の侵食位置計測センサ。
10. 【請求項１０】 シース管内に、少なくとも３本の導体
    線が、高温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物を介
    して、且つ、相互に平行に配置されるとともに、前記導
    体線のうちの２本の先端部で接点が形成されていること
    を特徴とする耐火物の侵食位置計測センサ。
11. 【請求項１１】 少なくとも３本の導体線を相互に平行
    に配置するとともに前記導体線のうちの２本の先端部で
    接点を形成してなるセンサ素子が、高温状態になると絶
    縁抵抗の低下する絶縁物を介してシース管内に複数組そ
    なえられ、前記の各センサ素子が前記シース管の長手方
    向の異なる位置まで延設されていることを特徴とする耐
    火物の侵食位置計測センサ。