KR101646881B1 - 고온측정용 저항 온도계 프로브 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항 온도계 프로브 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 고용측정용 저항 온도계 프로브는 한 쌍의 리드선이 내장된 케이블 끝단에 장착되는 온도계 프로브에 있어서, 상기 한 쌍의 리드선 각각에 부착된 한 쌍의 구리 막대; 상기 한 쌍의 구리 막대 각각에 부착되는 한 쌍의 와이어 코일; 상기 한 쌍의 와이어 코일에 연결되는 온도센서; 및 상기 한 쌍의 구리막대, 상기 한 쌍의 와이어 코일 및 상기 온도 센서를 감싸는 프로브 캡;을 포함할 수 있다.

Description

고온측정용 저항 온도계 프로브 제조 방법 {Fabrication method of resistance thermometer probe for high temperature measurement}

본 발명은 저항 온도계 프로브 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온에서 사용시 발생할 수 있는 절연저항 감소, 리드선 단락, 수명 단축 등의 문제를 해결하는 저항 온도계 프로브 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

고온용 저항온도계 프로브는 원자력, 정유산업 등 산업현장 및자동차배기온도측정에 많이 사용되고 있다. 저항 온도계 프로브는 고온에서 장기간사용할경우절연저항 파괴 및 내부도선 단락으로 인해 고장이 발생하는 등 내구성 및 수명단축현상이 나타난다는 문제가 있다.

이러한 저항 온도계 프로브 제작 및관련 규격은 ASTM E1137,IEC751을 비롯한 여러 규격에 정비되어 있으나,고온에서 사용할 경우 절연 저항 감소, 리드선 단락, 수명 단축 등 여러 현상을 설명하는 규격이 구체적으로 제시되어 있지 않다.

따라서 고온에서도 안정된 성능을 보장할 수 있는 저항 온도계 프로브 및 이를 제조하는 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내구성 및 수명이 향상된 온도계 프로브를 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다.

구체적으로, 액상 MgO를 주입함으로써 각 구성을 보호하는 MgO를 프로브 내에 균일하게 분포시키는 데 그 목적이 있다.

또한, 열팽창에 의한 와이어의 단락을 방지하여 온도계 프로브의 수명을 연장하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 고온측정용 저항 온도계 프로브는 한 쌍의 리드선이 내장된 케이블 끝단에 장착되는 온도계 프로브에 있어서, 상기 한 쌍의 리드선 각각에 부착된 한 쌍의 구리 막대; 상기 한 쌍의 구리 막대 각각에 부착되는 한 쌍의 와이어 코일; 상기 한 쌍의 와이어 코일에 연결되는 온도센서; 및 상기 한 쌍의 구리막대, 상기 한 쌍의 와이어 코일 및 상기 온도 센서를 감싸는 프로브 캡;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 와이어 코일 각각을 감싸는 한 쌍의 절연관;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 절연관은 실리카 유리관 또는 알루미나관일 수 있다.

또한, 상기 프로브 캡 내부에는 MgO분말이 충진될 수 있다.

또한, 상기 리드선 및 상기 와이어 코일이 부착되는 상기 구리 막대의 양측면에는 홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 구리막대와 상기 리드선 및 상기 구리막대와 상기 와이어 코일은 용접에 의해 부착될 수 있다.

또한, 상기 온도센서는 서미스터(thermistor) 또는 백금저항온도 센서일 수 있다.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 고온측정용 저항 온도계 프로브 제조방법은 한 쌍의 리드선이 내장된 케이블 끝단에 장착되는 온도계 프로브를 제조하는 방법에 있어서, 상기 한 쌍의 리드선 각각에 한 쌍의 구리 막대를 부착하는 제 1 단계; 상기 한 쌍의 구리 막대 각각에 한 쌍의 와이어 코일을 부착하는 제 2 단계; 상기 한 쌍의 와이어 코일에 온도 센서를 연결하는 제 3 단계; 내부와 외부를 관통하는 하나 이상의 구멍이 형성된 프로브 캡으로 상기 온도 센서를 감싸는 제 4 단계; 상기 프로브 캡 내부에 액상 MgO를 충진하는 제 5 단계; 상기 프로브 캡을 상기 케이블 끝단에 연결하는 제 6 단계; 및 상기 구멍을 통해 상기 액상 MgO를 건조하는 제 7 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 단계 후, 상기 한 쌍의 와이어 코일 각각을 감싸는 한 쌍의 절연관을 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 5 단계는, 상기 온도센서가 잠기도록 상기 액상 MgO를 충진할 수 있다.

또한, 상기 6 단계는, 용접으로 상기 프로브 캡을 상기 케이블 끝단에 연결할 수 있다.

또한, 상기 7 단계는, 상기 액상 MgO를 공기 분위기에서 20~25°C에서 기 설정된 시간동안 건조시킨 후, 프로브 사용최고온도에서 진공 건조할 수 있다.

또한, 상기 제 7 단계 후, 상기 프로브 캡에 형성된 구멍을 밀봉하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 내구성 및 수명이 향상된 온도계 프로브를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 액상 MgO를 주입함으로써 각 구성을 보호하는 MgO를 프로브 내에 균일하게 분포시킬 수 있다.

또한, 열팽창에 의한 와이어의 단락을 방지하여 온도계 프로브의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 와이어 코일에 절연관을 두어 상호간의 단락을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브에 사용되는 구리막대를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브에 사용되는 프로브 캡을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 저항 온도계 프로브 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 온도계 프로브 제조 방법의 각 단계를 나타내는 그림이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 온도계 프로브는 구리 막대(100), 와이어 코일(200), 절연관(300), 온도센서(400), 프로브 캡(500) 등을 포함할 수 있다.

다만, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 온도계 프로브가 구현될 수도 있다.

본 발명의 온도계 프로브는 도 1에 나타난 바와 같이 한 쌍의 리드선이 내장된 케이블 끝단에 장착될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 온도계 프로브는 고온 측정을 위한 것으로서 상기 케이블은 케이블 내부에 MgO(마그네시아) 등이 충진된 MI(Mineral Insulated) cable일 수 있다.

먼저, 구리 막대(100)는 케이블에 내장된 한 쌍의 리드선 각각에 부착되는 구성이다.

구리 막대(100)는 케이블과 온도 센서(400)에 사이에 위치함으로써 용접의 편의성을 향상시키고, 각 리드선의 직진성을 유지하여 한 쌍의 리드선이 서로 쇼트(short)되지 않도록 하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브에 사용되는 구리막대를 나타낸 사시도로서, 도 2와 같이 구리막대의 양측면에는 리드선이 부착되기 위한 홈(110)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(110)에는 후술할 와이어 코일(200)이 안정적으로 부착되도록 하는 역할도 한다.

리드선과 와이어 코일(200)은 구리 막대(100)에 견고하게 부착되기 위해 용접 부착될 수 있다.

다음으로, 와이어 코일(200)은 한 쌍의 구리 막대(100) 각각에 부착되는 구성으로서, 열팽창에 의한 연결선 단락을 방지하고, 고온에서 높은 절연저항을 유지하기 위한 구성이다.

즉, 스프링과 같은 형태를 가짐으로써 온도계 프로브 구성의 팽창 및 수축에 유연하게 대응하기 위한 것이다.

이러한 와이어 코일(200)의 재료는 니켈일 수 있으며, 전술한 바와 같이 구리 막대(100)의 홈(110)에 용접 부착될 수 있다.

다음으로, 절연관(300)은 한 쌍의 와이어 코일(200) 각각을 감싸 한 쌍의 와이어 코일(200) 상호간에 절연을 하는 구성이다.

이러한 절연관(300)으로는 실리카 유리관, 알루미나관을 사용할 수 있다.

다음으로, 온도 센서(400)는 온도를 측정하는 구성으로서, 한 쌍의 연결선을 포함하여 각각의 연결선이 한 쌍의 와이어 코일(200)에 연결된다.

온도 센서(400)로는 고온측정을 위해 서미스터(thermistor), 백금저항온도 센서(400) 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

다음으로, 프로브 캡(500)은 전술한 각 구성을 감싸 보호하는 구성으로서, 케이블의 끝단과 연결된다.

이러한 프로브 캡(500)에는 온도 센서(400)를 보호하기 위해 내부에 MgO(510)분말이 충진될 수 있다. MgO(510) 분말은 온도 센서(400)를 보호하기 위해 온도 센서(400)가 잠길 정도로 충진되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 MgO(510) 분말을 충진시키기 위해 액상 MgO(510)를 이용할 수 있는데 이에 대해서는 온도계 프로브 제조 방법에서 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도계 프로브에 사용되는 프로브 캡(500)을 나타낸 사시도로서, 도 3과 같이 프로브 캡(500)은 후술할 제조 방법에서 액상 MgO(510) 건조시키기 위한 하나 이상의 구멍(520)을 포함할 수 있고, 이러한 구멍(520)은 레이저 용접 등에 의해 밀봉될 수 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여 전술한 구성들을 기초로 온도계 프로브 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 저항 온도계 프로브 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

또한, 도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 온도계 프로브 제조 방법의 각 단계를 나타내는 그림이다.

먼저, 케이블에 내장된 한 쌍의 리드선 각각에 한 쌍의 구리 막대(100)를 부착한다(S100).

전술한 바와 같이 케이블에는 한 쌍의 리드선이 내장될 수 있으며 각 리드선은 2개의 니켈 와이어로 구성될 수 있다. 각 리드선에 도 5와 같이 구리 막대(100)를 부착한다. 리드선은 구리막대에 형성된 홈(110)에 부착될 수 있으며 용접하여 고정시킬 수 있다.

다음으로, 한 쌍의 구리 막대(100) 각각에 한 쌍의 와이어 코일(200)을 부착한다(S200).

도 6과 같이 열 팽창과 수축에 유연하게 대응하는 와이어 코일(200)을 구리 막대(100)에 부착하는 것으로서, S200 단계에서도 구리막대의 홈(110)에 와이어 코일(200)을 용접하여 구리막대에 부착할 수 있다.

다음으로, 한 쌍의 와이어 코일(200) 각각을 감싸는 한 쌍의 절연관(300)을 설치한다(S300).

도 7과 같이 한 쌍의 와이어 코일(200)이 서로 단락되지 않도록 절연관(300)으로 각각의 와이어 코일(200)을 절연시키는 것으로서 실리카 유리관, 알루미나 관 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 한 쌍의 와이어 코일(200)에 온도 센서(400)를 연결한다(S400).

도 8과 같이 서미스터, 백금저항 온도 센서(400) 등의 온도 센서(400)를 와이어 코일(200)에 연결하는 것이다. 와이어 코일(200)에 온도 센서(400)를 연결할 때에도 용접하여 고정시킬 수 있다.

다음으로, 내부와 외부를 관통하는 하나 이상의 구멍(520)이 형성된 프로브 캡(500)으로 온도 센서(400)를 감싼다(S500).

프로브 캡(500)은 온도계 프로브의 각 구성을 보호하는 하우징으로서 도 9와 같이 전술한 구성들이 프로브 캡(500) 내부에 내장되도록 프로브 캡(500)을 설치할 수 있다.

다음으로, 프로브 캡(500) 내부에 액상 MgO(510)를 충진한다(S600).

온도 센서(400)를 보호하기 위해 MgO(510)를 충진하는 단계로서, 도 10과 같이 온도 센서(400)가 액상 MgO(510)에 의해 잠기도록 충진함이 바람직하다.

MgO(510)를 액상 형태로 충진하는 것은 프로브 캡(500) 내부에 빈 공간이 없도록 하고, 균일하게 MgO(510)가 채워지도록 하기 위함이다. 종래에는 MgO(510) 분말을 바로 충진하여 케이블이나 캡 내부에 균일하게 충진되지 못하고, 빈 공간이 형성되었는데 본 발명과 같이 액상 형태의 MgO(510)를 이용하여 이러한 문제를 해결할 수 있다. 한편, 액상 MgO(510)를 충진할 때에는 마이크로 피펫 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 프로브 캡(500)을 케이블 끝단에 연결한다(S700).

도 11과 같이 프로브 캡(500)을 케이블 끝단에 연결하여 고정시키는 것으로서, 케이블 끝단과 프로브 캡(500)의 상단을 용접하여 일체화 할 수 있다.

다음으로, 구멍(520)을 통해 액상 MgO(510)를 건조한다(S800).

S600 단계에서 충진한 액상 MgO(510)를 건조시켜 분말형태로 만드는 단계로서, 프로브 캡(500)의 구멍(520)을 통해 액상 MgO(510)에 함유 되어 있는 유기물과 수분 등을 배출시키는 것이다.

이를 위해 공기 분위기에서 20~25°C에서 기 설정된 시간동안 건조시킨 후, 전기로 또는 전기오븐 등에서 진공으로 건조시킬 수 있다.

건조된 MgO(510)는 분말 형태가 되며 액상 MgO(510)를 충진시켰기 때문에 고르게 충진될 수 있다.

다음으로, 프로브 캡(500)에 형성된 구멍(520)을 밀봉한다(S900).

프로브 캡(500)에 형성된 구멍(520)으로 MgO(510)가 유출될 수 있으므로 프로브 캡(500)에 형성된 구멍(520)을 밀봉하는 것이며 레이저 용접으로 구멍(520)을 밀봉할 수 있다.

상기와 같이 설명된 저항 온도계 프로브 및 이의 제조 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 구리 막대
110 : 홈
200 : 와이어 코일
300 : 절연관
400 : 온도 센서
500 : 프로브 캡
510 : MgO
520 : 구멍

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 한 쌍의 리드선이 내장된 케이블 끝단에 장착되는 온도계 프로브를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 한 쌍의 리드선 각각에 한 쌍의 구리 막대를 부착하는 제 1 단계;
   상기 한 쌍의 구리 막대 각각에 한 쌍의 와이어 코일을 부착하는 제 2 단계;
   상기 한 쌍의 와이어 코일에 온도 센서를 연결하는 제 3 단계;
   내부와 외부를 관통하는 하나 이상의 구멍이 형성된 프로브 캡으로 상기 온도 센서를 감싸는 제 4 단계;
   상기 프로브 캡 내부에 액상 MgO를 충진하는 제 5 단계;
   상기 프로브 캡을 상기 케이블 끝단에 연결하는 제 6 단계; 및
   상기 구멍을 통해 상기 액상 MgO를 건조하는 제 7 단계;를 포함하고,
   상기 제 2 단계 후, 상기 한 쌍의 와이어 코일 각각을 감싸는 한 쌍의 절연관을 설치하는 단계;를 더 포함하며,
   상기 제 5 단계는, 상기 온도 센서가 잠기도록 상기 액상 MgO를 충진하고,
   상기 6 단계는, 용접으로 상기 프로브 캡을 상기 케이블 끝단에 연결하며,
   상기 7 단계는, 상기 액상 MgO를 공기 분위기에서 20~25°C에서 기 설정된 시간동안 건조시킨 후, 진공 건조하고,
   상기 제 7 단계 후, 상기 프로브 캡에 형성된 구멍을 밀봉하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도계 프로브 제조 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 온도계 프로브에 있어서,
    제 8 항에 따른 온도계 프로브 제조 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 온도계 프로브.

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