KR101464183B1

KR101464183B1 - 온도계측기의 내열보호 박스 및 이것을 사용한온도계측장치 및 온도계측방법

Info

Publication number: KR101464183B1
Application number: KR1020080076378A
Authority: KR
Inventors: 고조 히라노
Original assignee: 야마리산교오 가부시기가이샤
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2014-11-21
Also published as: JP2009075076A; TW200921186A; TWI444701B; KR20090023097A; JP5251305B2

Abstract

본 발명은, 600℃을 넘는 고온 하에서 장시간 노출시켜도 내부온도를 100℃ 정도의 저온으로 유지할 수 있어, 수납한 온도 계측기를 확실하게 보호할 수 있음과 아울러 높이가 한정된 글라스 기판 등의 터널로에 있어서도 문제 없이 사용할 수 있는 박형이고 소형이면서 경량의 내열보호 박스 및 이것을 사용한 온도계측장치 및 온도계측방법을 제공하기 위한 것이다.

이를 위하여, 석고재를 사용하여 성형되고 내부에 온도 계측기(5)를 수납하기 위한 수납부(20)를 구비하는 내측 용기(2)와, 단열재를 사용하여 성형되고 내부에 상기 내측 용기(2)가 삽입되는 외측 용기(3)와, 상기 온도 계측기(5)에 접속되는 열전대(6) 또는 측온 저항체의 인출부(4)에 의하여 내열보호 박스(1)를 구성하였다. 그리고 내열보호 박스(1)로부터 연장되는 온도 계측기의 하나 또는 복수의 열전대(6) 또는 측온 저항체를 피온도측정체의 소정의 장소에 접속하고, 상기 내열보호 박스(1)를 피온도측정체와 함께 가열로 안에서 반송한다.

Description

온도계측기의 내열보호 박스 및 이것을 사용한 온도계측장치 및 온도계측방법{HEAT-RESISTING PROTECTION BOX FOR THERMOMETER, MEASURING APPARATUS OF TEMPERATURE THEREOF AND METHOD OF MEASURING TEMPERATURE}

본 발명은, FPD(플랫 패널 디스플레이) 제조에 있어서의 글라스 기판의 열처리나, 반도체 제조과정에 있어서의 각종 열처리 시에 이용되는 온도계측 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 이들 글라스 기판 등의 피온도측정체(被溫度測定體)의 온도를 노(爐) 내(內)에서 계측하는 온도 계측기를 위한 내열보호 박스, 온도계측장치 및 온도계측방법에 관한 것이다.

이러한 종류의 피온도측정체의 온도계측 구조로서는, 종래 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 피온도측정체의 가열온도 분포를 미리 조사하기 위해서, 조사용(調査用)의 실리콘 웨이퍼 표면의 복수의 장소에 저면(底面)을 구비하는 부착 구멍을 형성하고, 이 부착 구멍 안에 열전대 소선(熱電對素線) 선단(先端)이나 측온 저항체(測溫抵抗體) 소자(素子)의 감온부(感溫部)를 위치시킨 상태에서, 세라믹 시멘트 등의 접착부재로 고정하고, 소선 간의 절연을 위하여 세라믹제의 절연재로 열전대 소선의 외측을 둘러싼 온도계측 구조가 제안 또는 채용되어 있다(예를 들면 특허문헌1∼4참조).

그런데, 예를 들면 FPD 제조과정에 있어서의 글라스 기판의 열처리에서는, 소정의 조건의 온도로 설정된 터널노(tunnel爐) 안에서 벨트 등의 반송수단에 의하여 글라스 기판을 반송하면서 가열처리가 이루어지지만, 이러한 터널노 안에서의 조사용의 글라스 기판의 온도측정을 하는 경우와 같이, 반송하면서 피온도측정체의 가열온도 분포를 조사하기 위해서는, 상기처럼 피온도측정체 표면의 복수의 장소에 열전대나 측온 저항체를 접속한 배선을 터널로의 출입구로부터 외부로 인출하고, 노 바깥에 별도로 설치된 온도 계측기에 접속하는 방법이 있다.

이러한 방법에 의하면, 노 바깥의 온도 계측기에 접속하여 원격에서 온도계측을 할 수 있지만, 열전대나 측온 저항체가 피온도측정체와 함께 터널노 안에서 반송될 때에 배선의 끌림 등이 발생하게 되어 배선 다발의 무게도 증가하고, 반송에 따라 피온도측정체의 부착 구멍으로부터 열전대의 소선 선단이나 측온 저항체 소자의 감온부가 부상(浮上)하여 측정오차를 생기게 하거나, 완전하게 벗겨질 우려가 있었다. 이러한 부상이나 벗겨짐에 대한 해결책으로서, 지지부재에 의하여 열전대 등을 복수 개 모아서 같은 피온도측정체의 상에 고정시키는 방법이 제안되어 있지만(예를 들면 특허문헌5 참조), 열전대 등의 개수가 증가하면 지지부재 만으로는 견딜 수 없는 경우도 있고, 글라스 기판이 깨질 우려도 있었다. 또한 이렇게 배선을 인출하는 방법에서는 열전대로부터 온도 계측기까지의 배선 부분이 길어져서 측정오차의 원인이 된다.

따라서, 고온에 견딜 수 없는 온도 계측기를 내열보호 박스 안에 수납하여 피온도측정체와 함께 노 안에서 반송하는 방법, 더 구체적으로는 진공용기 안에 송신기나 1차전지 등의 전지전원으로 이루어지는 온도 계측기를 삽입하고, 이것을 둘러싸도록 축열재(蓄熱材)를 설치하여 진공용기 내의 온도상승을 방지하도록 구성한 내열보호 박스를 설치하고, 이것을 피온도측정체와 함께 노 안에서 반송시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌6). 이 방법에 의하면, 배선의 인출/끌기가 없어지므로 상기 문제가 해결된다.

그러나 최근의 FPD 글라스 기판의 열처리 터널로 등에서는 약600℃ 정도의 고온에 견디는 내열보호 박스가 필요하지만, 상기한 내열보호 박스에서는 350℃ 정도가 한계로서 FPD 제조에 있어서 사용할 수 있는 것은 아니다. 또한 특히 FPD의 터널로에서는 내부온도를 정밀제어 하기 위하여 노의 출입구는 극력 좁게 설정되어 있고, 상기와 같은 진공용기나 축열재를 구비하는 구성에서는 높이도 높아지고 부피도 커지게 되기 때문에 이용할 수 없는 문제도 있다. 또한 글라스 기판과 함께 반송하기 위해서는 가능한 한 내열보호 박스를 소형이며 경량으로 구성할 필요가 있다. 물탱크를 박스 안에 넣는 방법도 있지만 액체는 다루기가 어렵다.

특허문헌1 일본국 공개실용신안공보 실개평6-69785호 공보

특허문헌2 일본국 공개특허공보 특개평10-9963호 공보

특허문헌3 일본국 공개특허 특개2000-58406호 공보

특허문헌4 일본국 공개특허 특개2001-289715호 공보

특허문헌5 일본국 공개특허 특개2000-81353호 공보

특허문헌6 일본국 공개특허 특개2002-304689호 공보

따라서, 본 발명이 상기의 상황을 감안하여 해결하고자 하는 것은, 600℃을 넘는 고온 하에서 장시간 노출되어도 내부온도를 100℃ 정도의 저온으로 유지할 수 있어 수납한 온도 계측기를 확실하게 보호할 수 있음과 아울러 높이가 한정된 글라스 기판 등의 터널로에 있어서도 문제 없이 사용할 수 있는 박형(薄型)이고 작으면서 또한 경량(輕量)으로서, 취급이 용이한 내열보호 박스 및 이것을 사용하는 온도계측장치 및 온도계측방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 석고재를 사용하여 성형되고 내부에 온도 계측기를 수납하기 위한 수납부를 구비하는 내측 용기와, 단열재를 사용하여 성형되고 내부에 상기 내측 용기가 삽입되는 외측 용기와, 상기 온도 계측기에 접속되는 열전대 또는 측온 저항체의 인출부로 구성한 온도 계측기의 내열보호 박스를 제공한다.

여기에서 상기 단열재가, 흄드실리카로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 인출부로서, 상기 내측 용기 및 외측 용기의 각 측벽에 서로 통하는 관통홈을 형성하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 외측 용기의 측벽에 폭이 넓은 결합홈을 형성함과 아울 러 상기 결합홈에 삽입되는 분할 피스를 설치하고, 상기 분할 피스의 하면에 상기 관통홈을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 내측 용기를, 상기 수납부를 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고, 상기 용기 본체의 상단 개구부의 둘레에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 외측 용기를, 상기 내측 용기가 삽입되는 결합공간을 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고, 상기 용기 본체의 상단 개구부의 주위에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 상기한 본 발명에 관한 내열보호 박스에 온도 계측기를 수납함과 아울러, 피온도측정체의 소정의 장소에 접속되는 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를, 상기 인출부를 통하여 상기 온도 계측기에 접속하여 이루어지는 온도계측장치도 제공한다.

여기에서 내열 시트로 이루어지는 내열 커버를 상하로 분할하여 구성함과 아울러 일방 또는 쌍방의 분할 커버에 열전대 또는 측온 저항체를 인출하기 위한 절단홈를 형성하고, 상기 온도 계측기를 수납하는 내열보호 박스를 상기 내열 커버 안에 수납하는 것이 바람직하다.

또 본 발명은, 상기한 본 발명에 관한 온도계측장치에 의하여 가열로 안에서 반송중인 피온도측정체의 온도를 계측하는 온도계측방법으로서, 상기 내열보호 박스로부터 상기 인출부를 통하여 연장되는 상기 온도 계측기의 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를 상기 피온도측정체의 소정의 장소에 접속하고, 상기 내열보호 박스를 상기 피온도측정체와 함께 가열로 안에서 반송하여 이루어지는 온도계측방법도 제공한다.

여기에서 상기 피온도측정체의 온도측정 영역을 2이상의 복수 영역으로 나누고, 하나의 영역의 소정의 장소에 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를 접속하고, 또한 기타의 영역에 상기 내열보호 박스를 재치한 상태에서 당해 피온도측정체를 가열로 안에서 반송함으로써 하나의 영역의 온도계측을 하고, 다른 영역에 관해서도 순차적으로 마찬가지로 하여 온도계측을 하여 모든 영역의 온도계측을 하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 이루어지는 본원 발명에 관한 온도 계측기의 내열보호 박스에 의하면, 외측 용기에 있어서 어느 정도의 고온 하에서도 내측 용기의 온도상승을 억제할 수 있음과 아울러 내측 용기가 온도상승 하여도 당해 내측 용기는 석고재로 이루어지기 때문에, 내부에 포함되는 결정수(結晶水)의 열분해 에너지에 의하여 온도상승을 억제하여, 용기 내부는 결정수의 증발온도인 100℃ 정도로 장시간 유지되므로 내부에 수납된 온도 계측기를 확실하게 보호할 수 있다. 그리고 이렇게 축열재나 물탱크 등을 별도로 설치하지 않고 용기 자체가 승온억제(플래토(plateau)) 기능을 가지고 있기 때문에, 수납부 등의 사이즈를 필요한 최소한으로 억제하여 박형, 경량이고 간단하여 취급하기 용이한 내열보호 박스를 제공할 수 있다.

또한 외측 용기의 단열재가, 흄드실리카로 이루어지기 때문에, 외측 용기 자체를 공기분자의 운동을 제한하는 미세한 마이크로 보어(micro bore) 구조를 구비하는 단열구조로 구성할 수 있고, 600℃ 이상의 고온 하에서도 내부로 열이 전달되는 것을 효과적으로 차단하여 내열성이 향상된다.

또한 내측 용기를, 상기 수납부를 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고, 상기 용기 본체의 상단 개구부의 둘레에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부를 형성하는 것, 및 외측 용기를, 상기 내측 용기가 삽입되는 결합공간을 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고, 상기 용기 본체의 상단 개구부의 주위에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부를 형성한 것으로부터, 이들 요철 결합부에 의하여 용기 본체와 뚜껑과의 간격으로부터 내부에 대한 전열(傳熱)을 확실하게 차단할 수 있음과 아울러 높이를 억제한 박형 몸통으로 할 수 있다.

또한 외측 용기의 외면에 비산 방지용의 피복층을 형성했으므로, 외측 용기를 구성하는 단열재의 노 안에 대한 비산/오염을 방지하여 제조 품질에 대한 악영향을 회피할 수 있다.

또한 피온도측정체의 온도측정 영역을 2이상의 복수 영역으로 나누고, 하나의 영역의 소정의 장소에 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를 접속하고, 또한 기타의 영역에 상기 내열보호 박스를 재치한 상태에서 당해 피온도측정체를 가열로 안에서 반송함으로써 하나의 영역의 온도계측을 하고, 다른 영역에 관해서도 순차적으로 마찬가지로 하여 온도계측을 함으로써, 모든 영역의 온도계측을 함으로써, 내열보호 박스를 별도로 반송하기 위한 기대(基臺)를 필요로 하지 않아, 피온도측정체에 실어서 효율적으로 온도측정을 할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도1은, 본 발명에 관한 내열보호 박스 및 온도계측장치를 나타내는 분해사시도이며, 도1∼4는 제1실시예, 도5, 6은 제2실시예를 각각 나타내고, 도면 중의 부호 S는 온도계측장치, 1은 내열보호용기, 2는 내측 용기, 3은 외측 용기, 4는 인출부, 5는 온도 계측기, 6은 열전대(熱傳對)를 각각 나타내고 있다.

본 발명에 관한 온도 계측기의 내열보호 박스(1)는, 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 석고재(石膏材)를 사용하여 성형되고, 내부에 온도 계측기(5)를 수납하기 위한 수납부(20)를 구비하는 내측 용기(2)와, 단열재(斷熱材)를 사용하여 성형되고 내부에 상기 내측 용기(2)가 삽입되는 외측 용기(3)와, 상기 온도 계측기(5)에 접속되는 열전대(6) 또는 측온 저항체의 인출부(4)로 구성되어 있다. 내측 용기(2)는 석고가 포함하는 수분의 기화열(氣化熱)에 의하여, 외측 용기(3)를 구성하고 있는 단열재에 의하여 전부 억제할 수 없는 열에 의하여 내부의 수납부(20)가 100℃ 이상의 온도로 상승되는 것을 억제한다.

그리고 본 발명에 관한 온도계측장치(S)는, 상기한 내열보호 박스(1)에 온도 계측기(5)를 수납함과 아울러, 피온도측정체의 소정의 장소에 접속되는 하나 또는 복수의 열전대(6) 또는 측온 저항체는, 상기 인출부(4)를 통하여 내부의 상기 온도 계측기(5)에 접속되어 있고, 본 실시예에서는 미리 온도 계측기(5)에 열전대(6)를 접속한 계측체를, 인출부(4)를 통하여 온도 계측기(5)를 수납부(20) 안에 세트 할 수 있도록 구성되어 있지만, 이러한 형태에 한정되는 것은 결코 아니다.

또한, 이하의 실시예에서는 FPD 제조의 터널노 안에서의 조사용(調査用)의 글라스 기판의 온도측정을 예로 들어 설명하지만, 본 발명에 있어서의 피온도측정체로서는, 결코 이러한 글라스 기판에 한정되는 것이 아니라, 반도체 제조장치에서의 조사용의 실리콘 웨이퍼나 그 이외의 것도 물론 가능하고, 노 안에서 반송되면서 피온도측정체의 가열온도 분포를 조사하는 것 이외에, 챔버 안에 재치된 상태에서 가열되는 것이나 제품과 함께 조사용의 피온도측정체를 노 안에 넣을 경우에 있어서도 마찬가지로 이용할 수 있는 것은 물론이다. 또한 본 실시예에서는, 내열보호 박스 안에 수납되는 온도 계측기(5)로서, 열전대 등으로 모은 온도측정 데이터를 기억하고, 나중에 컴퓨터에 접속하여 데이터를 출력하는 것 같은 데이터 로거(data logger)(예를 들면, 그램 주식회사의 제품인 내열온도 로거 LT시리즈 「LT-3L/LT-3H」 등)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 그 이외의 방식의 온도 계측기이어도 좋아, 예를 들면 노 바깥에 설치된 수신기에 대하여 데이터를 무선송신 하는 송신기이어도 좋고, 이 경우에 내열보호 박스로 안테나를 연장시키는 연장홈을 형성하는 것도 바람직하다.

우선, 도1∼4에 의거하여 본 발명의 제1실시예에 대하여 설명한다.

내측 용기(2)는 석고재에 의하여 성형된 케이스로서, 수납부(20)를 구비한 상단 개방(上端開放)의 용기 본체(21)와, 상기 용기 본체(21)의 상단 개구부(21a)를 폐쇄하는 뚜껑(22)으로 구성되고, 상기 용기 본체(21)의 상단 개구부(21a)의 둘레에 상기 뚜껑(22)과 결합하는 요철 결합부(2a)가 형성되어 있다. 요철 결합부(2a)는, 더 상세하게는 용기 본체(21)의 측벽(23) 상단면에 있어서 외측에 단차(段差) 모양의 오목홈(24)을 형성함과 아울러 뚜껑(22)의 내면 외주부를 따라 상기 오목홈(24)에 결합하는 돌출부(25)를 돌출하도록 형성하여 구성되어 있고, 이 요철 결합부(2a)에 의하여 용기 본체(21)와 뚜껑(22)의 간격으로부터 열기(熱氣)가 침입하는 것을 효과적으로 방지하고 있다. 이 요철 결합부(2a)는, 본 실시예와 같은 오목홈(24)과 돌출부(25)로 구성되는 것에 한정되지 않고 다양한 구조를 채용할 수 있다. 또한 이러한 요철 결합부(2a)는 본 실시예와 같이 전체 둘레에 형성하는 것이 바람직하지만, 일부에만 형성하더라도 좋다. 또한 요철 결합부(2a)를 구성하는 오목홈(24) 또는 돌출부(25)에 베벨링을 하여, 부착시의 결손 등을 미연에 방지하는 구조도 바람직하다.

내측 용기(2)의 용기 본체(21) 및 뚜껑(22)은, 각각 석고재를 사용하여 성형되어 있다. 이 석고재에는 섬유 등의 보강재(補强材)나 그 이외의 성분을 혼합하여 성형하는 것도 바람직하다. 본 발명의 내측 용기(2)는 이렇게 석고재로 구성되어 있기 때문에, 100℃ 이상의 고온에 노출되었을 때에 내부에 20 중량 퍼센트 이상 포함되어 있는 결정수(結晶水)의 열분해 에너지에 의하여 온도상승을 억제할 수 있어, 수납부(20)를 결정수의 증발 온도인 100℃ 정도로 유지할 수 있으므로 수납한 온도 계측기(5)를 확실하게 보호할 수 있도록 구성되어 있다.

외측 용기(3)는 단열재로 구성되는 단열 케이스로서, 직접 가열로(加熱爐)로부터의 열을 받지만 내측 용기(2)에 대한 열의 이동을 차단한다. 구체적으로는, 상기한 내측 용기(2)의 구조와 같이, 내측 용기(2)가 삽입되는 결합공간(30)을 구비한 상단 개방의 용기 본체(31)와, 상기 용기 본체(31)의 상단 개구부(31a)를 폐쇄하는 뚜껑(32)으로 구성되어 있고, 상기 용기 본체(31)의 상단 개구부(31a)의 주위에 상기 뚜껑(32)과 결합하는 요철 결합부(3a)가 형성되어 있다. 또한, 외측 용기(3)는 본 실시예와 같이 용기 본체(31)와 뚜껑(32)으로 구성되는 것 이외에, 예를 들면 측방으로 개구하는 통모양으로 구성하고 내측 용기를 당해 개구부로부터 인출하는 것 같은 구조로 하여도 좋다. 이 경우에, 예를 들면 내측 용기의 전후면에 외측 용 기와 같은 단열재로 구성된 패널을 붙여 두고, 전후로 개구하는 통 모양의 외측 용기에 삽입하는 구조 등 다양한 구조를 채용할 수 있다. 또 결합공간(30)은, 본 실시예에서는 대략 빈 틈이 없이 내측 용기(2)가 삽입되는 공간 치수로 설정되어 있지만, 다소의 간격이 유지되도록 설정하더라도 좋다.

요철 결합부(3a)는, 더 상세하게는 용기 본체(31)의 측벽(33) 상단면에 있어서 외측에 단차 모양의 오목홈(34)을 형성함과 아울러, 뚜껑(32)의 내면 외주부를 따라 상기 오목홈(34)에 결합하는 돌출부(35)를 돌출하도록 형성하여 구성되어, 요철 결합부(3a)에 의하여 용기 본체(31)와 뚜껑(32)과의 간격으로부터 열기가 침입하는 것을 효과적으로 방지하고 있다. 이 요철 결합부(3a)는, 내측 용기(2)의 경우와 같이 오목홈(34)과 돌출부(35)로 구성되는 것에 한정되지 않고, 다양한 구조를 채용할 수 있다. 또한 이러한 요철 결합부(3a)는 본 실시예와 같이 전체 둘레에 걸쳐 형성하는 것이 바람직하지만 일부에만 구성하더라도 좋다. 또한 요철 결합부(3a)를 구성하는 오목홈(34) 또는 돌출부(35)에 베벨링을 하여 부착시의 결손 등을 미연에 방지하는 구조도 바람직하다. 본 실시예에서는 오목홈(34)이 시작되는 모서리부에 베벨링부(34b)가 형성되어 돌출부(35)와의 접촉 시에 파손되는 것을 방지하고 있다.

외측 용기(3)의 용기 본체(31) 및 뚜껑(32)은 각각 단열재를 사용하여 성형되어 있고, 이 단열재로서는 흄드실리카(fumed silica)로 이루어지는 것 이 바람직하고, 더 상세하게는 흄드실리카의 미립자(微粒子), 예를 들면 5∼30nm 정도의 구상(球狀) 미립자를 압축하여 성형함으로써 외측 용기(3) 자체를 공기분자의 운동을 제한하는 미세한 마이크로 보어(micro bore) 구조를 구비하는 단열구조로 구성할 수 있고, 600℃ 이상의 고온 하에 두어도 내부에 대한 전열(傳熱)을 차단할 수 있음과 아울러, 이러한 흄드실리카의 마이크로 보어 구조로 하면, 석고재로 성형된 내측 용기(2)로부터 방출되는 증기를 흡수함과 아울러 외부로 방출할 수 있고, 내측 용기(2) 내부의 압력을 증기압 1기압으로 유지하여 온도상승을 확실하게 방지할 수 있는 것이다.

구체적으로는, 100℃ 이상에 있어서의 물질의 전열은 방사 전열(放射傳熱)이 지배적이므로, 흄드실리카 이외에 적외선을 투과시키지 않는 물질로서 고순도 지르코니아(高純度 zirconia) 등의 적외선 흡수재를 혼합하여 성형하는 것이 바람직하고, 예를 들면 Porextherm Daammstoffe GmbH사 제품인 「Porextherm WDS(등록상표)」를 사용하여 성형할 수 있다. 물론, 이러한 흄드실리카로 이루어지는 단열재로서 기타의 것을 사용하거나, 단열재로서 흄드실리카 이외의 것, 예를 들면 규산칼슘이나 세라믹 파이버(ceramic fiber) 등의 공지의 단열재로 성형한 것이라도 좋다. 또한 외측 용기(3)를 구성하는 용기 본체(31) 및 뚜껑(32)의 외면 전체에, 비산 방지용의 피복층으로서 세라믹 화지(ceramic 和紙; 세라믹이 혼입(混入)된 종이)의 피복막을 형성하는 것이나, 그 외측을 열처리된 스테인레스 케이스로 보호하는 것도 바람직한 예이다(어느 쪽도 도면에는 나타내지 않는다). 본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이, 실리카 커버 안에 수용함으로써 비산 방지를 도모하고 있다.

내측 용기(2) 및 외측 용기(3)의 각 측벽(23, 33)에는, 열전대(6)의 인출부(4)로서 서로 통하는 관통홈(41, 42)이 형성되어 있고, 외측 용기(3)에 있어서는 관통홈(42)과 통하는 관통홈(43)이 뚜껑(32)에도 형성되어 있다. 더 구체적으로는, 내측 용기(2)의 측벽(23)의 상단면으로 해방(解放)되고 내외방향으로 관통하는 관통홈(41)이 형성되고, 외측 용기(3)의 측벽(33)에도 마찬가지로 상단면으로 해방되고 내외방향으로 관통하는 관통홈(42)이 형성되고, 본 실시예에서는 관통홈(42)의 깊이의 관계 때문에 오목홈(34)의 상부로 개방되므로, 뚜껑(32)의 돌출부(35)에도 또한 그 하단면으로 해방되어 내외방향으로 관통하는 관통홈(43)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 인출부(4)를 1개만 형성하고 있지만, 복수 개 형성하는 것도 바람직하다. 도1의 예에서는, 3개의 온도 계측기(5)가 수납되어 3개의 열전대가 접속되지만, 열전대(6)의 중간을 하나로 모아 인출부(4)에 삽입하도록 구성되어 있다. 그러나 이렇게 하나로 모으지 않고 3개를 세로방향으로 나란하게 인출부(4) 안으로 삽입하거나 또는 인출부(4)를 3개 형성하여 각각 1개씩 삽입하도록 구성하는 것도 물론 가능하다.

본 실시예에서는, 인출부(4)로서, 각각 상단면 또는 하단면으로 해방된 관통홈(41∼43)을 형성하여 구성했지만, 특히 관통홈(42, 43)은 각각 깊은 홈으로 구성되어, 열전대(6)를 삽입한 상태에서 해방되어 있는 상단면 측, 하단면측에 각각 잉여공간이 발생한다. 거기에서, 기밀성을 보다 좋게 하여 단열성을 높이기 위하여, 도3에 나타나 있는 바와 같이 측벽(33)을 절단한 홈부(36)의 바닥에 얕은 관통홈(42)을 형성함과 아울러 뚜껑(32) 내면에 있어서 상기 홈부(36)에 대응하는 위치에 상기 홈부(36)에 결합하는 돌기부(37)를 형성하고, 상기 돌기부(37)의 선단면에 마찬가지로 얕은 관통홈(43)을 형성하고, 상기 돌기부(37)와 홈부(36)에 의하여 관통홈(42, 43)에 내장된 열전대(6)를 잉여공간 없이 삽입하는 구성으로 하는 것이 바람직하고, 또한 마찬가지로 돌출부(35)를 절단한 홈부(38)의 바닥에 상기 돌기부(37)로부터 연장되는 얕은 관통홈(43)을 연장함과 아울러 용기 본체(31)의 오목홈(34) 상면에 있어서 상기 홈부(38)에 대응하는 위치에 상기 홈부(38)에 결합하는 돌기부(39)를 형성하고, 상기 돌기부(39)의 상단면에 상기 홈부(36) 저면으로부터 연장되는 얕은 관통홈(42)을 연장시키고, 상기 돌기부(39)와 홈부(38)에 의하여 관통홈(42, 43)에 내장된 열전대(6)를 잉여공간 없이 삽입하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예에서는 돌기부(37)와 홈부(36)의 조합 및 돌기부(39)와 홈부(38)의 조합에 의하여 각각 열전대(6)를 삽입하는 구조이지만, 어느 일방의 조합 만으로 이루어지는 구조로 하고 타방은 도1에 나타내는 깊은 관통홈을 형성하더라도 좋다. 또한 다른 예로서, 열전대(6)를 굴곡시킬 필요는 있지만, 도4에 나타나 있는 바와 같이 용기 본체(31)에 있어서 오목홈(34)을 구비하는 측벽(33)의 외면 형상을 따라 얕은 개방홈(60)을 형성하여 열전대(6) 를 잉여공간 없이 장착하고, 뚜껑(32)과의 사이에 삽입하는 것도 바람직하다.

또한 본 실시예에서는, 인출부(4)로서 각각 상단면 또는 하단면으로 해방되는 관통홈(41∼43)을 형성하여 구성했지만, 해방되지 않는 구멍으로서 구성할 수도 있다. 그 외에, 측벽(23, 33)에 형성하는 것 이외에 뚜껑(22, 32)에 관통구멍을 연속하도록 형성하여 설치한 것 등이어도 좋다. 또한 본 실시예에서는 인출부(4)를 일방향에만 형성하고 있지만, 복수 방향의 측벽(23, 33)에 각각 형성하여 열전대(6)를 복수 방향으로 인출할 수 있도록 구성하더라도 좋다. 또한 내측 용기(2)의 관통홈과 외측 용기(3)의 관통홈이 서로 통하지 않는 구조, 예를 들면 내측 용기(2)의 뚜껑(22)으로부터 인출하고 또한 외측 용기(3)의 측벽(33)으로부터 인출하는 것 같은 구조를 채용할 수도 있다.

본 실시예에서는, 내측 용기(2) 및 외측 용기(3)를 각각 평면에서 볼 때에 사각형으로 구성했지만, 다각형, 타원형, 원형, 이형(異形), 그 이외의 형상으로 구성하더라도 좋다. 또한 특히 외측 용기는, 예를 들면 반구 형상이나 원추 사다리꼴 모양이나 각뿔 사다리꼴 모양 등으로 구성하는 것도 바람직하다.

다음에 도5, 6에 의거하여 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 도5에 나타나 있는 바와 같이 내측 용기(2)가, 마찬가지로 요철 결합부(2a)를 구비하는 용기 본체(21)와 뚜껑(22)으로 구성되 고 측벽(23)에 인출부(4)로서 관통홈(41)이 형성되어 있지만, 뚜껑(22) 내면에 있어서 상기 관통홈(41)에 대응하는 위치에, 상기 관통홈(41)에 결합하는 돌기부(26)가 돌출하도록 형성되어 있고, 이에 따라 관통홈(41)을 지나는 열전대(6)를 상기 돌기부(26)와 관통홈(41)에 의하여 잉여공간 없이 삽입할 수 있어, 기밀성이 향상되어 열기의 침입을 더 확실하게 방지하고 있다.

또한 외측 용기(3)는, 제1실시예와 같이 요철 결합부(3a)를 구비하는 용기 본체(31)와 뚜껑(32)으로 구성되어 있고, 본 실시예에서는 요철 결합부(3a)를 구성하는 오목홈(34)과 돌출부(35)가 서로 테이퍼 형상(taper 形狀)으로 접촉하도록 단면에서 볼 때에 대략 사다리꼴 모양으로 형성되어 있다. 이 테이퍼 형상은 상기 제1실시예에서 설명한 베벨링부(34b)를 더 크게 하여 테이퍼 형상으로 경사면을 구성한 것으로서, 이렇게 양자가 테이퍼 형상으로 접촉하여 결합함으로써 용기 개폐 시에 서로 접촉하는 당해 요철 결합부(3a)가 쉽게 파손되지 않는다.

또한 본 실시예에서는, 외측 용기(3)의 측벽(33)에 관통홈(42)을 형성하는 대신에, 오목홈(34)을 내부의 결합공간(30) 측으로 통하게 하는 폭이 넓은 결합홈(61)을 형성함과 아울러 상기 결합홈(61)에 삽입되는 분할 피스(62)를 설치하고, 상기 분할 피스(62)에 열전대(6)를 통과시키기 위한 관통홈(63)이 형성되어 있다. 관통홈(63)은 분할 피스(62)의 하면(62a)으로 해방되어 설치되어 있고, 분할 피스(62)를 결합홈(61)에 끼워 넣음으로써 열 전대(6)를 관통홈(63) 내로 통과시키면서 기밀성을 유지하는 벽으로서 기능한다. 여기에서 상기 분할 피스(62)와 결합홈(61)은, 상방이 폭이 넓은 테이퍼 형상으로 접촉하도록 구성되어 있지만, 그 이외의 형상이더라도 물론 좋다. 또한 열전대(6)를 통과시키는 관통홈(63)은 분할 피스(62)의 하면(62a)에 형성했지만, 상면이나 상하면으로 해방되지 않는 구멍으로서 구성하는 것도 물론 가능하다. 본 실시예와 같이 분할 피스(62)를 사용하여 열전대(6)의 인출부(4)를 구성함으로써, 도6의 단면도에도 나타나 있는 바와 같이, 외측 용기(3)의 결합공간(30) 내에 내측 용기(2)를 장착하고, 폭이 넓은 결합홈(61)을 통하여 열전대(6)를 인출하여 자유롭게 배선한 후에, 분할 피스(62)를 위로부터 부착하여 관통홈(63) 내에 열전대(6)를 수납하면서 간단하게 폐쇄할 수 있고, 글라스 기판 등에 있어서 열전대의 배선 시에 있어서의 열전대의 이동에 의하여 인출부(4)의 모서리 등이 파손되는 문제도 미연에 방지할 수 있다. 또, 예를 들면 분할 피스(6)에 복수 개의 관통홈(63)을 형성하는 것도 가능하다.

다음에 도7∼9에 의거하여 본 발명에 관한 온도계측장치(S)에 의하여 가열로 안에서 반송중인 피온도측정체의 온도를 계측하는 온도계측방법에 대하여 설명한다.

본 실시예의 온도계측은, 내열보호 박스(1)로부터 인출부(4)를 통하여 연장되는 복수의 열전대(6)를, 피온도측정체인 글라스 기판(7)의 소정의 복수의 장소에 각각 접속하고, 내열보호 박스(1)는 글라스 기판(7)과 함께 가 열로 안에서 반송시킨다. 가열로에 의하여 가열된 글라스 기판(7)의 복수 장소의 온도는, 열전대(6)에 의하여 온도 계측기(5)인 데이터 로거에 기록되고, 측정 후에 노 내로부터 꺼낸 당해 데이터 로거를 별도의 컴퓨터에 접속하여 기록된 데이터를 읽어내서 상기 컴퓨터에 의하여 해석하게 된다.

글라스 기판(7)에 대한 열전대(6) 등의 접속은, 종래부터 실리콘 웨이퍼 등에서도 널리 채용되고 있는 구조를 채용할 수 있고, 본 실시예에서는 복수의 장소에 저면(底面)을 구비하는 부착 구멍(70)을 형성하여 열전대 소선의 감온부를 세라믹 시멘트 등의 접착부재에 의하여 고정하고 있지만, 이러한 방법으로 한정되는 것은 전혀 아니다. 물론, 열전대 소선 이외에, 측온 저항체에 의하여 측정하여도 좋다. 또한 열전대 자체의 구조도 전혀 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 선단의 온접점(溫接點)을 시스(sheath) 바깥으로 노출시킨 노출형이나 시스 선단에 접속된 접촉형, 그 이외의 다양한 구조의 것을 채용할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 도7에 나타나 있는 바와 같이 피온도측정체인 글라스 기판(7)의 온도측정 영역을 두개의 영역(71, 72)으로 나누고, 우선, 일방의 영역(71)의 소정의 장소(부착 구멍(70))에 열전대(6)를 각각 접속함과 아울러 타방의 영역(72)에 상기 열전대(6)가 접속된 온도 계측기(5)(데이터 로거)를 수납하는 내열보호 박스를 재치하고, 이 상태에서 당해 글라스 기판(7)을 가열로 안에서 반송하여 일방의 영역(71)의 온도계측을 한 후에, 다음에 마찬가지로 하여 영역(72)에 열전대(6)를 접속하는 동시에 영역(71)에 내열보호 박스를 재치하여 온도계측을 함으로써, 쌍방의 영역(71, 72)의 온도계측을 종료하는 방법을 채용하고 있다. 또한 본 실시예에서는 두개의 영역으로 나누고 있지만, 3개 이상의 영역으로 나누어서 순차적으로 마찬가지로 하여 온도계측을 하여 모든 영역의 온도계측을 하도록 하는 것도 가능하다.

또한 본 발명의 내열보호 박스(1)를 그대로 설치할 수도 있지만, 바람직하게는 도9에 나타나 있는 바와 같이 실리카 섬유(silica 纖維) 등의 내열 섬유(耐熱纖維)로 이루어지는 내열 커버(8) 안에 수납하여 설치하여, 내열보호 박스(1)를 구성하고 있는, 특히 단열재로 이루어지는 외측 용기의 가는 파편 등의 불순물이 비산하는 것을 미연에 방지하고 있다. 본 실시예에서는, 상하로 분할된 분할 커버(81, 82)(하측의 분할 커버(82)는 열전대를 인출하는 절단홈을 구비한다)로 구성했지만 그 이외의 형태의 커버이어도 좋다.

또한 본 발명은, 이렇게 내열보호 박스를 글라스 기판 상에 재치하여 측정하는 방법 이외에, 예를 들면 도8(a), (b)에 나타나 있는 바와 같이 글라스 기판(7)의 근처로 내열보호 박스를 반송하여 측정하여도 물론 좋다. 도8(a)는, 글라스 기판(7)을 에워싸도록 반송방향의 전후 양쪽 근처에 각각 내열보호 박스(1, 1)가 배치되도록 반송하여, 대략 반씩의 영역의 측정을 담당하도록 구성한 예이며, 도8(b)는, 글라스 기판(7)의 전후 한쪽 근처에만 내열보호 박스(1)가 배치되도록 반송하여, 모든 영역의 측정을 담당하도 록 구성한 예이다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시예에 전연 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

(구체적인 실시예)

다음에 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 내열보호 박스의 내열특성(수납부의 온도특성)에 대하여 시험을 한 결과에 대하여 설명한다.

시험에 사용한 내열보호 박스(실시예)는, 도1, 2에 나타낸 제1실시예와 같은 구조를 구비하고, 외측 용기(3)는 높이 80mm, 세로 200mm, 가로 300mm로 설정하였다. 그리고 내측 용기(2)의 수납부(20) 안에 온도계를 배치하고, 대기 니크롬노(大氣 nichrome爐)(노 내의 사이즈 ; 400×400×1000mm, 가열범위 ; 300×390×800mm)에 의하여 600℃까지 가열하여 10분간 유지한 후에 공랭(空冷)하는 열 사이클(熱cycle)을 10회 반복하였다. 당해 10회의 각 사이클에서의 수납부(20)의 최고온도를 하기의 표1에 나타낸다.

［표1］

사이클	수납부의 최고온도(℃)
1회째	100
2회째	103
3회째	94
4회째	95
5회째	97
6회째	100
7회째	118
8회째	115
9회째	129
10회째	130

상기 시험결과로부터, 수납부에 수납되는 온도 계측기(배터리 등도 포함한다)의 내열온도가 약 100℃라고 하면, 본 실시예의 내열보호용기는 600℃ 정도까지 상승하는 경우에 있어서도, 6회째까지 사용 가능하다는 것을 알 수 있다. 7회째 이후에 수납부의 온도상승을 억제할 수 없었던 이유로서는, 내측 용기를 구성하고 있는 석고재가 함유하는 결정수가 다 증발한 것으로 생각된다. 따라서 실제의 사용시에 6쇼트째에서 내측 용기(2)를 교환함으로써, 계속하여 7쇼트째 이후에도 반복하여 사용할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 별도로 실시한 600℃ 연속 가열시험에서는, 3시간 동안 박스 내 온도를 100℃로 유지하였다.

도1은, 본 발명의 제1실시예에 관한 내열보호 박스 및 온도계측장치를 나타내는 분해 사시도이다.

도2는, 상기의 종단면도이다.

도3은, 인출부의 변형예를 나타내는 분해 사시도이다.

도4는, 인출부의 다른 변형예를 나타내는 요부의 종단면도이다.

도5는, 본 발명의 제2실시예에 관한 내열보호 박스 및 온도계측장치를 나타내는 분해사시도이다.

도6의 (a), (b)는 상기의 종단면도이다.

도7의 (a), (b)는, 온도계측장치에 의하여 피온도측정체의 온도를 계측하는 온도계측방법을 나타내는 설명도이다.

도8의 (a), (b)는, 마찬가지로 온도계측방법의 변형예를 나타내는 설명도이다.

도9는, 내열보호 박스를 내열 커버 안에 수납한 온도계측장치를 나타내는 사시도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

S 온도계측장치 1 내열보호 박스

2 내측 용기 2a 요철 결합부

3 외측 용기 3a 요철 결합부

4 인출부 5 온도 계측기

6 열전대 7 글라스 기판

8 내열 커버 20 수납부

21 용기 본체 21a 개구부

22 뚜껑 23 측벽

24 오목홈 25 돌기부

26 돌기부 30 결합공간

31 용기 본체 31a 개구부

32 뚜껑 33 측벽

34 오목홈 34b 베벨링부

35 돌출부 36 홈부

37 돌기부 38 홈부

39 돌기부 41, 42, 43 관통홈

60 개방홈 61 결합홈

62a 하면 62 분할 피스

63 관통홈 70 부착 구멍

71, 72 영역 81 분할 커버

82 분할 커버

Claims

석고재(石膏材)를 사용하여 성형되고 내부에 온도 계측기(溫度計測器)를 수납하기 위한 수납부(收納部)를 구비하는 내측 용기(內側容器)와,

단열재(斷熱材)를 사용하여 성형되고 내부에 상기 내측 용기가 삽입되는 외측 용기(外側容器)와,

상기 온도 계측기에 접속되는 열전대(熱傳對) 또는 측온 저항체(測溫抵抗體)의 인출부(引出部)에

의하여 구성된 온도 계측기의 내열보호 박스(耐熱保護 box).
제1항에 있어서,

상기 단열재가, 흄드실리카(fumed silica)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열보호 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 인출부로서, 상기 내측 용기 및 외측 용기의 각 측벽(側壁)에 서로 통하는 관통홈을 형성한 것을 특징으로 하는 내열보호 박스.
제3항에 있어서,

상기 외측 용기의 측벽에 폭이 넓은 결합홈을 형성함과 아울러, 상기 결합홈에 삽입되는 분할 피스를 설치하고, 상기 분할 피스의 하면(下面)에 상기 관통홈을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열보호 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 내측 용기를, 상기 수납부를 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고,

상기 용기 본체의 상단 개구부의 둘레에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부(凹凸結合部)를 형성한 것을 특징으로 하는 내열보호 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 외측 용기를, 상기 내측 용기가 삽입되는 결합공간을 구비한 상단 개방의 용기 본체와, 상기 용기 본체의 상단 개구부를 폐쇄하는 뚜껑으로 구성하고,

상기 용기 본체의 상단 개구부의 주위에 상기 뚜껑과 결합하는 요철 결합부를 형성한 것을 특징으로 하는 내열보호 박스.
제1항 또는 제2항의 내열보호 박스에 온도 계측기를 수납함과 아울러, 피온도측정체(被溫度測定體)의 소정의 장소에 접속되는 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를, 상기 인출부를 통하여 상기 온도 계측기에 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도계측장치.
제7항에 있어서,

내열 섬유(耐熱纖維)로 이루어지는 내열 커버(耐熱 cover)를 상하로 분할(分割)하여 구성함과 아울러 일방 또는 쌍방의 분할 커버에 열전대 또는 측온 저항체를 인출하기 위한 절단홈을 형성하고, 상기 온도 계측기를 수납하는 내열보호 박스를 상기 내열 커버 안에 수납하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도계측장치.
제7항의 온도계측장치에 의하여 가열로(加熱爐) 안에서 반송중인 피온도측정체의 온도를 계측하는 온도계측방법으로서,

상기 내열보호 박스로부터 상기 인출부를 통하여 연장되는 상기 온도 계측기의 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를, 상기 피온도측정체의 소정의 장소에 접속하고, 상기 내열보호 박스를 상기 피온도측정체와 함께 가열로 안에서 반송하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도계측방법.
제9항에 있어서,

상기 피온도측정체의 온도측정 영역을 2이상의 복수 영역으로 나누고, 하나의 영역의 소정의 장소에 하나 또는 복수의 열전대 또는 측온 저항체를 접속하고 또한 상기 하나의 영역을 제외한 기타의 영역에 상기 내열보호 박스를 재치한 상태에서 당해 피온도측정체를 가열로 안에서 반송함으로써 하나의 영역의 온도계측을 하고, 다른 영역에 관해서도 순차적으로 마찬가지로 하여 온도계측을 하여, 모든 영역의 온도계측을 하는 것을 특징으로 하는 온도계측방법.