KR100346493B1 - 열전대 온도 센서용 고정구 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 열전대 온도 센서의 금속관 외주면에 대하여 고정되는 고정부와; 상기 열전대 온도 센서의 열전대 소선에 접촉하여 피측정 대상물의 표면에 용접되는 패드부와; 상기 패드부와 상기 고정부를 상호 연결하는 연결부;를 구비하는 열전대 온도 센서용 고정구가 제공된다.

Description

열전대 온도 센서용 고정구{Fixture for thermocouple temperate sensor}

본 발명은 열전대 온도 센서용 고정구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전대 온도 센서를 피측정 대상물의 표면에 고정시키기 위한 고정구에 관한 것이다.

통상적으로 열전대 온도 센서는 피측정 대상물인, 예를 들면 금속의 표면상에 설치됨으로써 온도 측정 작업을 수행하게 된다. 이때 열전대 온도 센서를 고정시키기 위해서는 보조적인 고정구를 사용하게 되는데, 예를 들면 플렌지 부위를 센서에 제공하여 플렌지를 볼트로써 피측정 대상물 표면에 고정하거나, 또는 스프링을 이용하여 열전대가 피 측정 대상물에 밀착되도록 한다. 그러나 볼트를 이용하는 경우에는 볼팅이 가능하도록 충분한 두께와 넓은 면적의 플렌지 부위가 센서에 제공되어야 하고, 상기 플렌지 재료가 나사 가공에 적당하여야만 한다. 또한 스프링을 이용하는 경우에 있어서도 별도의 고정구가 제공되어야만 한다. 상기 양자의 경우에 피측정 대상물의 표면에 상당한 크기의 온도 센서 장치가 놓이게 되므로, 주변에 공기의 흐름이 존재하는 경우에 공기 흐름을 방해할 수 있다. 따라서 피 측정 대상물 주변의 열이 국부적으로 손실됨으로써 피측정 대상물의 온도가 센서 장착 이전과 이후에 달라지는 경우가 발생하였다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 열전대 온도 센서용 고정구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피측정 대상물의 온도 변화를 정확하게 측정할 수 있는 열전대 온도 센서용 고정구를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 열전대 온도 센서에 대한 개략적인 사시도.

도 2a는 본 발명에 따른 열전대 온도 센서용 고정구의 제 1 실시예에 대한 개략적인 사시도.

도 2b는 도 2a의 평면도.

도 3은 도 2a 및, 도 2b에 도시된 열전대 온도 센서용 고정구에 대한 개략적인 전개도.

도 4는 보조 패드에 대한 전개도.

도 5는 도 2a 내지 도 3에 도시된 고정구를 이용하여 열전대 온도 센서를 상이하게 고정시키는 상태를 도시하는 개략적인 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 고정구의 제 2 실시예에 대한 분리 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 고정구의 제 3 실시예에 대한 분리 사시도.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

11. 금속관 12. 열전대 소선

13. 열전대 접점 14. 충전재

21. 고정구 22. 고정부

23. 패드부 24. 코팅부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 열전대 온도 센서의 금속관 외주면에 대하여 고정되는 고정부와; 상기 열전대 온도 센서의 열전대 소선에 접촉하여 피측정 대상물의 표면에 용접되는 패드부와; 상기 패드부와 상기 고정부를 상호 연결하는 연결부;를 구비하는 열전대 온도 센서용 고정구가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 연결부가 절곡됨으로써 상기 패드부가 상기 열전대 소선을 상기 피측정 대상물의 표면에 대하여 가압된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 패드부가 상기 피측정 대상물의 표면에 접합되고, 상기 열전대 온도 센서의 열전대 소선은 상기 패드부의 상부에 접촉 상태를 유지하면, 상기 열전대 소선을 에폭시 수지로 감싼다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 열전대 소선에 세라믹 코팅이 이루어진다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 패드부와 연결부는 일체로 형성되고, 상기 고정부는 열전대 온도 센서의 외주면을 감싸는 고리의 형태로 분리 형성되어, 상기 고리형 고정부가 상기 연결부에 용접된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 패드부와 연결부는 일체로 형성되고, 상기 고정부는 그 안에 열전대 온도 센서의 금속관이 삽입될 수 있는 원통형의 형태로 분리 형성되어, 상기 고정부가 상기 연결부에 용접된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 패드부와의 사이에 상기 열전대 소선을 샌드위치시킬 수 있는 보조 패드를 더 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 열전대 소선이 접촉하는 패드부의 표면에 전기 절연성 세라믹 코팅이 이루어진다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 것은 통상적인 열전대 온도 센서에 대한 개략적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 열전대 온도 센서는 열전대를 이루는 한쌍의 플러스 극성 및, 마이너스 극성의 열전대 소선(12)과, 상기 열전대 소선의 단부가 그 내측으로 삽입되는 금속관(11)과, 상기 금속관(11)내에 충전되어 상기 열전대 소선(12)을 전기적으로 절연시키는 충전재(14)를 구비한다. 충전재(14)는 전기적인 절연뿐만 아니라 열적 영향을 차단하는 단열재의 역할을 한다. 열전대 소선(12)은 접점(13)에서 상호 접합되어 있다.

도 2a 및, 도 2b는 본 발명에 따른 열전대 온도 센서용 고정구의 제 1 실시예에 대한 개략적인 사시도 및, 평면도이다.

도 2a를 참조하면, 고정구(21)는 상기 도 1에 도시된 바와 같은 열전대 온도 센서의 금속관(11)을 감싸는 고정부(22)와, 상기 열전대 소선(14)을 피측정 대상물에 대하여 밀착시키는 패드부(23)와, 상기 고정부(22)와 상기 패드부(23)를 상호 연결하는 연결부(25)를 구비한다. 상기 패드부(23)와, 연결부(25) 및, 고정부(22)는 얇은 금속 재료로써 일체로 형성될 수 있다. 고정부(22)는 금속관(11)의 일부를 원통형으로 감쌈으로써 고정시킨다. 고정부(22)는 고정구 자체의 소성 변형에 의해서 금속관(11)에 대하여 압착될 수 있으나, 브레이징등에 의해서 고정될 수도 있다. 연결부(21)는 도면에 도시된 바와 같이 절곡됨으로써 패드부(23)가 열전대 소선(14)을 피측정 대상물의 표면에 가압할 수 있게 한다.

도 2b를 참조하면, 열전대 소선(12)을 가압하는 고정구(21)의 패드부(23)는 스폿 용접에 의해서 피측정 대상물인 금속의 표면에 고정되는 것을 알 수 있다. 도면에서 도면 번호 27로 표시된 것은 스폿 용접되는 부분을 나타낸다.

한편, 열전대 소선(12)이 고정구(21)의 패드부(23)와 접촉하는 부분에는 선택적으로 세라믹 코팅을 하게 되며, 이러한 세라믹 코팅부는 도면 번호 24 로 표시되어 있다. 세라믹 코팅부(24)에 의해서 열전대 소선(12)과 패드부(23) 사이에 전기적인 절연이 이루어질 수 있다. 다른 예에서는 패드부(23)에 세라믹 코팅을 하는 대신에 열전대 소선(12)의 표면에 세라믹 코팅을 할 수도 있다.

세라믹 코팅은 측정 목적에 따라서 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

우선 전혀 세라믹 코팅을 전혀 하지 않음으로써 피측정 대상물의 표면, 열전대 소선(12) 및, 패드부(23)가 전기적으로 통하도록 하는 것이다. 이러한 경우에는 열전대 접점(13)을 금속 표면에 스폿 용접함으로써 열전달 효과를 극대화할 수 있다.

다른 예에서는 도 2b에 도시된 것과 같이 패드부(23)의 세라믹 코팅부(24)만을 코팅함으로써 열전대 소선(12)과 피측정 대상물의 표면 사이의 전기적인 연결을허용하고, 고정구(21)에 대한 전기적 연결을 차단한다.

또 다른 예에서는 열전대 소선(12)과 패드(23) 사이, 그리고 열전대 소선(12)과 피측정 대상물의 표면 사이를 절연하기 위해서 도 4에 도시된 바와 같은 보조 패드(41)를 사용한다. 보조 패드(41)는 피측정 대상물의 표면에 배치되며, 그것의 표면에 형성된 코팅부(42)의 위에 상기 열전대 소선(12)이 놓이게 된다. 결과적으로, 열전대 소선(21)은 보조 패드(41)와 고정구(21)의 패드부(23) 사이에서 샌드위치처럼 놓이게 된다. 이러한 경우에는 온도 측정시에 전기적인 노이즈를 완전하게 차단할 수 있다.

도 3에 도시된 것은 도 2a 및, 도 2b를 통해서 설명된 고정구를 전개 상태로 도시한 것이다.

위에서 설명한 바와 같이, 고정구(21)는 얇은 금속의 판재로 형성된다. 고정부(22)는 금속관(11)의 외주면을 감싸서 그에 압착되거나 고정되며, 절곡선(31,32)에서 각각 절곡됨으로써 도 2a에서 도시된 바와 같이 열전대 소선(12)을 피측정 대상물의 표면에 가압할 수 있다.

도 5에 도시된 것은 도 3에 도시된 고정구를 이용하여 열전대 온도 센서를 고정하는 다른 예의 사시도이다.

도면을 참조하면, 고정구(21)의 고정부(22)는 금속관(11)의 외표면을 감싸게 되며, 패드부(23)와 연결부(25)는 절곡됨이 없이 피측정 대상물의 표면에 용접된다. 열전대 소선(12)은 절곡됨으로써 상기 패드부(23)상에 접촉 상태를 유지한다. 피측정 대상물의 온도는 상기 패드부(23)를 통해서 열전대 소선(12)으로 전달된다.도면 번호 51로 표시된 것은 에폭시 수지 또는 세멘트로서, 이것은 열전대 소선(12)을 감쌈으로써 열전대 소선(12)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.

도 6에 도시된 것은 본 발명에 따른 고정구의 제 2 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 고정구(61)는 패드부(63)와 연결부(65)가 일체로 형성되고, 고정부(62)는 분리 상태로서 별도로 형성된다. 고정부(62)는 열전대 센서의 금속관(11)을 감싸고 고정한 상태에서 상기 연결부(65)의 일측에 용접될 수 있다. 선택적으로 패드부(63)의 표면에 세라믹 코팅부(64)가 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 것은 본 발명에 따른 고정구의 제 3 실시예에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 고정구(71)는 패드부(73)와 연결부(75)가 일체로 형성되고, 고정부(72)는 원통형으로 별도 형성되어 상기 연결부(75)에 용접된다. 열전대 센서의 금속관(11)은 상기 고정부(72)내에 삽입될 수 있으며, 열전대 소선(12)은 통공(76)을 통해서 인출될 수 있다. 패드부(73)의 표면에는 세라믹 코팅부(74)가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 열전대 온도 센서용 고정구는 다음과 같은 장점을 가진다.

첫째, 피측정 대상물에 대하여 단지 스폿 웰딩을 함으로써, 기계적인 가공을 최소화할 수 있다.

둘째, 별도의 스프링을 사용하지 않고, 고정구 자체의 탄성을 이용하여 열전대 소선을 피측정 대상물에 밀착시킬 수 있다.

셋째, 피측정 대상물로부터 돌출되는 부위를 최소화함으로써 와류등에 의한 국부적인 금속 표면의 열손실 가능성을 최소화한다.

넷째, 에폭시등을 이용하여 열전대 소선과 주위의 유체를 상호 격리시키면 열손실의 비반복성을 최소화시킬 수 있다.

다섯째, 적용하고자 하는 열전대 센서의 두께에 대한 제약을 최소화하는 설계가 가능하다.

여섯째, 고정구의 패드부에 지시선을 두면 열전대 센서 조절 위치를 정밀하게 조정할 수 있다.

일곱째, 패드부에 대한 세라믹 코팅 여부에 따라서 다양한 측정 특성을 반영할 수 있다.

여덟째, 세라믹 코팅을 적절하게 사용함으로써 전기적인 노이즈가 심각한 경우에도 적용할 수 있다.

아홉째, 고정구의 패드부를 적용 부위의 형상에 적합하게 절단함으로써 적용성을 높일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예지적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 열전대 온도 센서의 금속관 외주면에 대하여 고정되는 고정부와;

   상기 열전대 온도 센서의 열전대 소선에 접촉하여 피측정 대상물의 표면에 접합되는 패드부와;

   상기 패드부와 상기 고정부를 상호 연결하는 연결부;를 구비하는 열전대 온도 센서용 고정구.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결부가 절곡됨으로써 상기 패드부가 상기 열전대 소선을 상기 피측정 대상물의 표면에 대하여 가압하는 것을 특징으로 하는 열전대 온도 센서용 고정구.
3. 제1항에 있어서, 상기 패드부가 상기 피측정 대상물의 표면에 용접되고, 상기 열전대 온도 센서의 열전대 소선은 상기 패드부의 상부에 접촉 상태를 유지하면, 상기 열전대 소선을 에폭시 수지로 감싸는 것을 특징으로 하는 열전대 온도 센서용 고정구.
4. 제1항에 있어서, 상기 열전대 소선에 세라믹 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전대 온도 센서용 고정구.
5. 제1항에 있어서, 상기 패드부와 연결부는 일체로 형성되고, 상기 고정부는 열전대 온도 센서의 외주면을 감싸는 고리의 형태로 분리 형성되어, 상기 고리형 고정부가 상기 연결부에 용접되는 것을 특징으로 하는 열전대 온도 센서용 고정구.