KR101209588B1 - 고온용 내진형 온도검출센서 - Google Patents

고온용 내진형 온도검출센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도 표시 그래프 및 지시온도를 전자 디지털 방식으로 표시하는 산업용 온도계에 사용되어 진동에 견딜 수 있고 정확하게 온도를 검출할 수 있도록 한 고온용 내진형 온도검출센서에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 온도 변화에 따라 도체의 고유저항값이 증가(변화)하는 물리적 특성을 이용하여 측정된 온도의 저항값을 신호선에 의해 제어기에 신호 전달 가능하게 함으로써, 주위의 온도 및 진동 변화에 영향없이 정확한 온도검출이 가능한 고온용 내진형 온도검출센서를 제공하는 것이다.

Description

고온용 내진형 온도검출센서{Temperature detection sensor having vibration-resistant}
본 발명은 고온용 내진형 온도검출센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도 표시 그래프 및 지시온도를 전자 디지털 방식으로 표시하는 산업용 온도계에 사용할 수 있는 고온용 내진형 온도검출센서에 관한 것이다.
우리나라는 세계 최대 선박 제조기술과 규모를 갖추고 있지만, 계측부분에서는 국산화가 제대로 이루어 지지 않고 있으며, 이러한 이유로는 기술의 부족과 국내시장의 협소로 인해 판매량에 비하여 과대한 투자비가 필요할 뿐만 아니라 국내 계측기 생산업체의 영세성 및 소재 산업의 부족 등 많은 문제가 산재되어 있는 실정에 있기 때문이다.
선박의 계측부분에서 가장 필수적인 부품중 하나는 각종 선박용 엔진 및 발전기 등에 다양하게 적용되는 산업용 온도계인데, 이들 온도계는 현재 대부분 아날로그식 온도계가 적용되고 있다.
종래의 아날로그식 온도계의 일 예로서는 두 개의 금속 조각이 서로 다른 열 팽창계수를 갖는 점을 이용한 바이메탈 써모미터(Bimetal Thermometers)가 제시되어 있다. 이 바이메탈 써모미터는 센서의 크기와 측정되는 요구사항을 맞추기 위하여 바이메탈 스트립(Strip)이 헬리컬형(Helically) 혹은 스파이럴형(Spirally) 중 하나로 구성되고, 다이얼 스케일의 지침(pointer)에 의해 온도 지시가 이루어진다.
또한, 종래의 아날로그식 온도계의 다른 예로서는 가스충진 압력식 온도계가 제시되어 있는 바, 이는 액조 또는 벌브, 후렉시불 모세관, 신호전달 장치인 버든 튜브, 현장 지시 온도 눈금판 등을 기본 요소로 포함하고, 가스나 액체로 채워진 시스템에서 온도가 증가하면 브로던 튜브내 물질의 팽창으로 정정된 계기판 위에 온도가 지시된다.
그런데 상기한 종래의 아날로그식 온도계는 주변 온도의 영향을 많이 받게 되어 온도의 측정이 정확하지 않은 단점이 있으며, 또한 상기한 종래의 아날로그식 산업용 온도계에 사용되는 온도검출센서는 각종 선박용 엔진이나 수력화력 발전설비, 의료, 식품, 화학, 금속 등 플랜트 설비에 적용되어 왔지만, 이들 온도검출센서는 선박용 엔진 및 플랜트에서 발생하는 진동이나 높은 온도에 제대로 견딜 수 있도록 되어 있지 아니하여, 진동 등으로 인한 온도측정의 오차가 많이 발생하는 단점이 있다.
이에 따라, 선박 엔진을 비롯한 각종 산업용 엔진 및 산업 설비에 사용되는 산업용 온도계의 온도검출센서는 진동이나 고온에 견디면서 정확하게 온도를 검출할 수 있도록 한 내진형 온도검출센서의 기술개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 아날로그식 온도계가 갖는 제반 문제점을 해결하기 위하여 온도 표시 그래프 및 지시온도를 전자 디지털 방식으로 정확하게 표시하는 온도계에 사용할 수 있는 온도검출센서를 안출한 것으로서, 온도 변화에 따라 도체의 고유저항값이 증가(변화)하는 물리적 특성을 이용하여 주위의 온도 및 진동 변화에 영향없이 정확한 온도검출이 가능한 고온용 내진형 온도검출센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온도측정 대상물에 취부되는 나사부와; 나사부의 하단에 일체로 형성된 보호파이프와; 보호파이프의 하단 내부에 내장되는 내진동형 저항식 온도검출기와; 내진동형 저항식 온도검출기로부터 연장되어 제어기에 연결되는 신호선을 감싸면서 보호파이프의 내부에 배열되는 절연관과; 보호파이프와 절연관 사이 공간에 충진되는 동시에 내진동형 저항식 온도검출기를 감싸는 진동방지재;로 된 고온용 내진형 온도검출센서를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 신호선은 니켈선이며, 디지털 온도 표시 제어를 위한 제어기에 신호 전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 진동방지재는 고순도 산화마그네슘 파우더로 채택된 것임을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연관은 고순도 세라믹으로 만들어진 것임을 특징으로 하며, 상기 나사부의 위쪽에는 내진용 슬리브가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 온도 변화에 따라 도체의 고유저항값이 증가(변화)하는 물리적 특성을 이용하여 측정대상물에 대한 온도를 정확하게 검출할 수 있다.
특히, 측정대상물에서 진동이 발생하더라도, 내진동형 저항식 온도검출기는 진동방지재로 감싸여져 있고, 또 내진용 슬리브에서 진동을 흡수하게 되므로 정확한 온도검출이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 온도검출센서는 측정된 신호를 그래프 및 숫자로 지시온도를 표시하는 전자 디지털 방식의 온도계에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고온용 내진형 온도검출센서를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고온용 내진형 온도검출센서가 적용되는 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 고온용 내진형 온도검출센서가 적용되는 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계를 나타내는 조립 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고온용 내진형 온도검출센서가 적용되는 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계의 제어블럭도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 선박 엔진을 비롯한 각종 산업용 엔진 및 산업 설비에 장착되는 저항식 온도검출센서로서, 주변의 온도 및 진동에 영향없이 온도검출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 고온용 내진형 온도검출센서를 제공하고자 한 것이다.
특히, 본 발명은 측정 온도를 그래프 및 지시 온도(숫자) 등과 같이 전자 디지털 방식으로 표시할 수 있는 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계의 온도검출센서로 유용하게 적용할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여, 본 발명의 온도검출센서가 적용되는 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계의 주요 구성들은 먼저 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계의 주요 구성들은 상호 결합되는 전방 케이스(10)와 후방케이스(12) 내에 집약적으로 설치된다.
상기 전방케이스(10)는 전후가 개방된 구조로 구비되고, 상기 후방케이스(12)는 전방이 개방되고 후부가 마감된 구조로 구비되어, 전방케이스의 후단이 후방케이스(12)의 앞단에 요철 결합되어, 전방 및 후방케이스(10,12) 간의 결합이 이루어진다.
이때, 상기 후방케이스(12)의 후벽면에는 가스켓(20)이 안착되는 바, 이 가스켓(20)은 그 앞쪽 구성물들을 지지하는 동시에 고온으로부터 보호하는 역할을 하며, 또한 진동 흡수 기능도 수행하게 된다.
상기 가스켓(20)은 높은 온도에서 용이하게 견딜 수 있는 바이톤 재질로 만들어진 것으로서, 수직지지판(22)과 제1수평지지단(24) 및 제2수평지지단(26) 등으로 구분된다.
보다 상세하게는, 상기 가스켓(20)은 후방케이스(12)의 후벽면에 밀착되는 수직지지판(22)과, 수직지지판(22)의 테두리에서 전방으로 연장되어 강화유리(50)의 후면을 지지하는 제1수평지지단(24)과, 제1수평지지단(24)의 안쪽영역으로부터 전방으로 연장되어 제어기(30)의 후면을 지지하는 다수개의 제2수평지지단(26)으로 구성된다.
이때, 상기 가스켓(20)의 앞면에는 제어기(30)가 배열되며, 이 제어기(30)의 후면은 가스켓(20)의 제2수평지지단(26)에 의하여 지지되는 상태가 된다.
상기 제어기(30)는 온도검출센서(60)로부터 전송된 검출신호를 디지털 신호로 변환시켜 디지털온도지시부인 LCD(40)에 표시 신호를 내리는 역할을 한다.
이를 위해, 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 제어기(30)에는 저항식 온도검출센서(60)의 검출 신호를 소정 전압의 값으로 변환시키는 C/F 변환기(32) 및 전원공급수단(70)용 보상회로와, C/F 변환기(32)에서 변환된 온도검출센서(60)의 저항 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 변환기(34)와, 아날로그-디지털 변환기(34)로부터 디지털 신호를 수신하여 LCD(40)에 온도 표시 그래프 및 지시온도(숫자)를 표시하기 위한 디스플레이 제어신호를 전송하는 중앙연산처리부(36) 등이 포함된다.
한편, 상기 제어기(30) 및 온도검출센서(60)에 대한 전원공급수단(70)으로서, 리튬배터리가 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 가스켓(20)의 제2수평지지단(26) 사이 공간에 형성된 배터리 수납구(28)에 리튬배터리가 분리 가능하게 내설된다.
이때, 상기 제어기(30)의 전원공급 입력부(미도시됨)에는 전원스위치(52)가 연결되는 바, 이 전원스위치(52)는 후방케이스(12)와 가스켓(20)에 관통 형성된 관통구(54)를 통해 후방으로 연장되어 사용자가 온/오프 조작 가능하게 노출된다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 제어기(30)의 앞쪽에 LCD가 전기적 신호 교환 가능하게 배치되고, 또한 LCD(40)의 앞쪽에는 LCD(40)를 보호하기 위한 구성으로서 전방케이스(10)의 앞쪽에 결착되는 동시에 그 후면이 가스켓(20)의 제1수평지지단(24)에 의하여 지지되는 강화유리(50)가 위치된다.
한편, 상기한 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계에 적용되는 본 발명의 저항식 온도검출센서(60)는 고온용 내진형 온도검출센서로서, 그 일단부는 온도측정 대상물에 분리 가능하게 취부되고, 타단부은 후방케이스(12)의 둘레면 소정 위치에 취부되면서 신호선(64)이 제어기(30)에 신호 전달 가능하게 연결된다.
본 발명의 저항식 온도검출센서(60)의 상단에는 온도측정 대상물에 취부되는 나사부(61)가 형성되고, 나사부(61)의 하단에는 온도측정 대상물내에 삽입되는 보호파이프(62)가 일체로 형성된다.
또한, 상기 보호파이프(62)의 하단 내부에는 실질적으로 측정대상물에 대한 온도를 검출하는 내진동형 저항식 온도검출기(63)가 배치된다.
또한, 상기 보호파이프(62)의 내부에는 내진동형 저항식 온도검출기(63)로부터 연장되어 제어기(30)에 연결되는 신호선(64)을 감싸는 절연관(65)이 장착되며, 이 절연관(65)은 고순도 세라믹 재질로 성형된 것으로 채택된다.
이때, 상기 신호선(64)은 니켈선으로서, 내진동형 저항식 온도검출기(63)로부터 절연관(65)의 내부를 따라 연장되면서 디지털 온도 표시 제어를 위한 제어기(30)에 신호 전달 가능하게 연결된다.
특히, 상기 보호파이프(62)의 내경면과 절연관(65)의 외경면 사이 공간, 그리고 내진동형 저항식 온도검출기(63)와 보호파이프(62)의 내경면 사이 공간에는 진동흡수능력이 탁월한 고순도 산화마그네슘 파우더인 진동방지재(66)가 충진된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 온도검출센서의 온도 검출과정 및 내진형 그래프 및 디지털 지시온도계에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 저항식 온도검출센서(60)가 온도측정 대상물(예를 들어, 선박용 엔진)에 분리 가능하게 취부된다.
즉, 저항식 온도검출센서(60)의 보호파이프(62)를 온도측정 대상물에 삽입하는 동시에 나사부(61)를 온도측정 대상물의 입구부에 체결함으로써, 저항식 온도검출센서(60)의 체결이 이루어진다.
이때, 상기 보호파이프(62)의 하단 내부에 내재된 내진동형 저항식 온도검출기(63)로부터 연장된 신호선(64) 즉, 니켈선이 절연관(65)의 내부를 따라 연장되면서 본 발명의 온도계의 구성 중 디지털 온도 표시 제어를 위한 제어기(30)에 신호 전달 가능하게 연결된다.
특히, 상기 저항식 온도검출센서(60)의 나사부(61) 위쪽은 내진용 슬리브(67)가 형성되고, 또한 보호파이프(62)의 내부에는 내진동형 저항식 온도검출기(63) 및 절연관(65)을 보호하는 고순도 산화마그네슘 파우더인 진동방지재(66)가 충진된 상태이므로, 선박 엔진 등의 진동에도 내진동형 저항식 온도검출기(63)의 온도 검출이 용이하게 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 내진동형 저항식 온도검출기(63)에서 측정한 온도검출신호가 신호선(64)을 따라 제어기(30)로 전송된다.
이어서, 상기 제어기(30)의 C/F 변환기(32)에서 전송되어 온 검출 신호를 소정 전압의 값으로 변환시키고, C/F 변환기(32)에서 변환된 온도검출센서(60)의 저항 신호는 아날로그-디지털 변환기(34)에서 디지털 신호로 변환된다.
연이어, 아날로그-디지털 변환기(34)에서 디지털 신호로 수신한 중앙연산처리부(36)에서 디지털온도지시부인 LCD(40)에 온도 표시 그래프 및 지시온도(숫자)를 표시하기 위한 디스플레이 제어신호를 전송함으로써, 상기 LCD(40)에 온도가 그래프 방식으로 표시되는 동시에 숫자로 표시된다.
이에 따라, 작업자가 LCD(40) 화면에 표시된 온도 그래프 또는 온도 지시 숫자를 명확하게 볼 수 있게 된다.
10 : 전방케이스 12 : 후방케이스
20 : 가스켓 22 : 수직지지판
24 : 제1수평지지단 26 : 제2수평지지단
28 : 배터리 수납구 30 : 제어기
32 : C/F 변환기 34 : 아날로그-디지털 변환기
36 : 중앙연산처리부 40 : LCD
50 : 강화유리 52 : 전원스위치
54 : 관통구 60 : 저항식 온도검출센서
61 : 나사부 62 : 보호파이프
63 : 내진동형 저항식 온도검출기 64 : 신호선
65 : 절연관 66 : 진동방지재
67 : 내진용 슬리브 70 : 전원공급수단

Claims (5)

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  5. 온도측정 대상물에 취부되는 나사부(61)와; 나사부(61)의 하단에 일체로 형성된 보호파이프(62)와; 보호파이프(62)의 하단 내부에 내장되는 내진동형 저항식 온도검출기(63)와; 내진동형 저항식 온도검출기(63)로부터 연장되어 제어기(30)에 연결되는 신호선(64)을 감싸면서 보호파이프(62)의 내부에 배열되는 절연관(65)과; 보호파이프(62)와 절연관(65) 사이 공간에 충진되는 동시에 내진동형 저항식 온도검출기(63)를 감싸는 진동방지재(66);로 된 고온용 내진형 온도검출센서에 있어서,
    상기 나사부(61)의 상단에는 내진용 슬리브(67)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 고온용 내진형 온도검출센서.
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