KR102213701B1 - 온도 감지 장치 및 이를 이용한 온도 감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치는 본체; 및 본체에 체결된 튜브(tube) 내 측정 대상물의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서를 포함하고, 본체는, 측정 대상물의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성된 에어 챔버, 및 상기 튜브(tube)를 삽입하기 위한 튜브 체결홈이 내부에 형성될 수 있다.

Description

온도 감지 장치 및 이를 이용한 온도 감지 시스템{TEMPERATURE SENSING APPARATUS AND TEMPERATURE SENSING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 클램프형 비접촉식 온도 감지 장치 및 이를 이용한 온도 감지 시스템에 관한 것이다.
반도체 장비는 다양한 종류의 장비를 포함하는데, 그 중 세정 장비의 경우 공정 처리 시 웨이퍼의 적정 에치율(Etch Rate) 및 세정 관련 양호한 성능 구현을 위해 PFA(Per-Fluoro-Alkoxy) 튜브 내에 흐르는 초순수(Ultrapure Water) 및 각종 화공약품 등의 유체 온도를 실시간으로 모니터링하고 제어하는 것이 중요하다.
일반적인 튜브 내 유체의 온도 측정방법은 온도 센서를 튜브 내 유체에 직접 접촉시켜 온도를 감지하는 방식으로 이루어지는데, 이는 온도 센서의 잦은 고장 또는 센서를 이루는 금속재질의 부식으로 인한 화학 오염 등이 발생할 수 있다.
또한, PFA 튜브의 온도를 측정하여 유체의 온도를 파악하는 기술 역시 적용되고 있으나, PFA 튜브의 낮은 열전도율로 인해 유체의 실제 온도와 PFA 튜브에서 측정되는 온도 간의 차이가 크다는 문제점이 존재하고 있다.
이에, 운용자는 튜브 내 유체의 온도를 정확하게 파악하는 동시에 튜브 내 화학 오염이 발생하지 않도록 온도를 획득하는 방안을 모색하게 되었다.
본 발명의 실시 예는 튜브 내 측정 대상물의 온도 감지 성능이 향상된 온도 감지 장치 및 이를 이용한 온도 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치는, 본체; 및 상기 본체에 체결된 튜브(tube) 내 측정 대상물의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서를 포함하고, 상기 본체는, 상기 측정 대상물의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성된 에어 챔버, 및 상기 튜브(tube)를 삽입하기 위한 튜브 체결홈이 내부에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 시스템은, 측정 대상물로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 획득하는 상기 측정 대상물의 표면온도와 온도 감지 영역의 환경온도를 감지하는 온도 감지 장치; 및 상기 측정 대상물의 표면온도 및 상기 환경온도를 실제 온도 산출기준에 적용하여 상기 측정 대상물의 실제 온도를 산출하는 온도 산출 장치;를 포함할 수 있다.
본 실시 예들에 따르면, 클램프 온 타입의 적외선 방식의 온도 센서를 적용함에 따라 튜브 내 유체의 온도를 비접촉식으로 측정할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
이로 인해, 튜브 내 온도 센서 관련 부품 등의 부식으로 인한 화학 오염을 미연에 방지하고, 온도 센서의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예들에 따르면, 측정 대상물의 온도 측정값에 대한 방사율 보정 등을 통해 튜브 내 유체 온도에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치에 튜브가 체결된 상태의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 튜브 사이즈별 온도 감지 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 시스템의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 온도 감지 장치(100)의 본체(110)는 측정 대상물이 흐르는 튜브(미도시)를 체결할 수 있는 튜브 체결홈(111)을 구비할 수 있다.
또한, 온도 감지 장치(100)는 본체(110) 내부에 장착된 온도 센서(미도시)와 연결되어 정보를 송수신하기 위한 케이블(210)이 외부로 돌출되게 형성될 수 있다.
온도 센서와 외부 장치 간의 통신은 유선에 한정되지 않고, 무선 통신 방식을 적용하는 것 역시 가능하다 할 것이다. 이 경우, 케이블(210)은 생략될 수 있다.
도 1에서 본체(110)의 외관은 2개의 원통형이 상하부로 접촉된 형태로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 운용자의 필요에 따라 변경 가능하다 할 것이다.
본체(110)는 PEEK(Polyetherether ketone), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 및 PFA(Per-Fluoro-Alkoxy)를 포함하는 불소수지계열의 재질로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치에 튜브가 체결된 상태의 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 장치를 설명하기 위한 예시도인 도 3 및 도 4와 본 발명의 실시예에 따른 튜브 사이즈별 온도 감지 장치의 외관을 나타내는 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 온도 감지 장치(100)는 본체(110) 및 본체(110)에 체결된 튜브(tube)(230) 내 측정 대상물(231)의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서(130)를 포함할 수 있다.
이때, 측정 대상물(231)은 DIW(초순수), PCW(냉각수), H2SO4, H2O2, HF, BOE, H3PO4, IPA(Solvent) 등 각종 약액일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 상기 측정 대상물(231)은 SPM(H2SO4+H2O2), SC1(H2O2+NH4OH+DIW)등의 혼합액도 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본체(110)는 튜브 체결홈(111), 에어 챔버(113) 및 온도 센서 체결홈(115)을 포함할 수 있다.
본체(110)는 PEEK(Polyetherether ketone), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 및 PFA(Per-Fluoro-Alkoxy)를 포함하는 불소수지계열의 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본체(110)가 불소수지계열의 재질로 이루어지면, 튜브(230) 내 고온의 화학약품이 측정 대상물(231)로 흐르는 상태에서 튜브(230) 외부로 흄이 발생하여도 온도 센서(130)의 부식을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
이때, 튜브(230)는 PFA(Per-Fluoro-Alkoxy) 튜브일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 튜브(230)는 PFA 재질뿐 만 아니라, SUS 재질 또는 우레탄과 같은 금속 재질 또는 수지 재질도 가능하다 할 것이다.
튜브 체결홈(111)은 튜브(tube)(230)를 삽입하기 위해 본체(110) 내부에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 개시된 실시 예는 약액과 같은 측정 대상물(231)이 흐르는 튜브(230)의 외관에 튜브 체결홈(111)이 클램프 형태로 체결되는 형태일 수 있다. 이를 통해, 개시된 실시 예는 온도 센서(130)가 약액에 접촉하지 않기 때문에 온도 센서(130) 관련 부품 등의 부식 및 오염 가능성을 원천 차단할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 온도 센서(130) 또는 관련 부품에 의한 오염을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인해 측정 대상물의 오염 및 공정 중 사고 역시 사전에 차단할 수 있다.
또한, 튜브 체결홈(111)을 포함하는 본체(110)가 튜브(230)의 외피에 체결되는 형태이기 때문에, 본체(110)와 튜브(230) 간의 체결 및 교체를 위한 시공이 용이할 수 있다.
도 5를 참조하면, 튜브 체결홈(111)의 직경(HD)은 튜브(230)의 직경(도 2의 TD)에 대응될 수 있다. 예를 들어, 튜브 체결홈(111)은 1/8”, 1/4”, 3/8”, 1/2”, 3/4”, 1” 등 다양한 사이즈의 직경으로 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 에어 챔버(113)는 측정 대상물(231)의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성될 수 있다.
이때, 에어 챔버(113)는 온도 감지 영역에 위치하는 튜브(230)를 기준으로 기 설정된 사이즈의 빈 공간(empty space)을 이루도록 형성될 수 있다.
에어 챔버(113)는 튜브 체결홈(111)에 튜브(230)가 삽입되는 경우, 에어 챔버(113) 영역이 진공 상태가 될 수 있다. 이로 인해, 에어 챔버(113)는 튜브(230) 내부를 흐르는 측정 대상물(231)로부터 실질적으로 방사되는 열과 외부 주변 환경의 열을 분리시켜 주는 역할을 수행할 수 있으며, 이는 측정 대상물(231)의 보다 정확한 온도를 감지할 수 있다는 효과로 나타날 수 있다. 즉, 에어 챔버(113)는 외부 주변 온도의 영향을 차단할 수 있는 것이다.
에어 챔버(113)는 온도 센서(130)와 튜브 체결홈(111)에 삽입된 튜브(230) 사이에 홀(hole)을 형성할 수 있다. 상기 홀을 통해 온도 센서(130)로부터 튜브(230) 사이에 장애물이 존재하지 않기 때문에, 온도 센서(130)는 튜브(230)의 표면 온도를 검출할 수 있는 것이다.
또한, 에어 챔버(113)는 온도 센서 체결홈(115) 및 튜브 체결홈(111)과 연결되게 형성될 수 있다. 이때, 온도 센서 체결홈(115)은 본체(110) 내부에 온도 센서(130)를 장착하기 위한 구성일 수 있다.
도 3과 같이, 상술한 온도 센서 체결홈(115), 튜브 체결홈(111) 및 에어 챔버(113)는 모두 연결되어 홀(hole)을 형성할 수 있다.
상기 본체(110)는 내부에 온도 센서(130)와 연결된 유선 케이블이 삽입되기 위한 케이블 체결홈(117)이 더 형성될 수 있다.
만약, 온도 센서(130)와 외부 장치(미도시) 간의 유선 통신이 아닌 무선 통신을 통해 정보를 송수신하는 경우 상술한 케이블 체결홈(117)은 생략 가능하다 할 것이다.
온도 센서(130)는 측정 대상물(231)로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 상기 측정 대상물(231)의 표면온도를 검출하기 위한 적외선 온도센서와 온도 감지 영역의 환경온도를 감지하기 위한 저항 온도센서를 포함할 수 있다.
이때, 측정 대상물의 표면온도는 적외선 센서를 통해 튜브(230)로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 획득된 온도를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 상기 적외선 센서는 퓨리에 법칙을 적용하여 측정 대상물의 표면온도를 감지할 수 있다.
상술한 적외선 온도센서는 스스로 적외선을 복사하여 빛이 차단됨으로써 변화를 감지하는 능동식과 자체에는 발광기를 가지지 않고 외계로부터 받는 적외선의 변화만을 읽어내는 수동식 모두 가능하다 할 것이다.
상기 환경온도는 적외선 센서 주변의 환경온도와 측정 대상물 주변의 환경온도를 포함할 수 있다. 적외선 센서 주변 및 측정 대상물 주변은 모두 에어 챔버(113) 영역으로 동일할 수 있기 때문에, 본 실시예에서는 적외선 센서 주변의 환경온도와 측정 대상물 주변의 환경온도를 동일하다고 가정할 수 있다.
일 실시예로, 온도 센서(130)는 튜브 체결홈(111)에 측정 대상물(231)이 흐르는 튜브(230)가 체결된 후, 측정 대상물(231)로부터 방사되는 적외선 에너지를 계측하고, 계측된 상기 적외선 에너지를 기 설정된 조건에 적용하여 상기 튜브(230) 내부를 흐르는 측정 대상물(231)의 온도를 파악할 수 있다.
이때, 온도 센서(130)는 측정 대상물(231)의 온도 감지 영역에서 감지된 측정 대상물(231)의 표면온도, 적외선 센서 주변의 환경온도, 측정 대상물(231) 주변의 환경온도 및 기 저장된 상기 측정 대상물(231)과 동일한 대상물로부터 직접 감지된 기준온도를 방사율 보정 기준에 적용하여 보정된 방사율을 산출하고, 산출된 상기 방사율을 대응되는 온도로 변환하여 상기 측정 대상물의 실제 온도를 산출할 수 있는 것이다.
일반적으로, 튜브(230)는 PFA 고분자 물질과 같은 열전도율이 매우 낮은 불소 수지로 이루어질 수 있다. 이러한 조건에서 비접촉식 온도 센싱 방식을 적용하여 튜브(230) 내 측정 대상물(231)의 온도를 감지하면, 측정 대상물(231)의 실제 온도와 많은 차이가 발생할 수 있는 것이다. 예를 들어, PFA 재질의 튜브(230) 내부에 흐르는 약액의 실제 온도가 160℃인 경우, 튜브(230) 외피에서 측정된 온도는 120℃ 미만으로 약 40℃ 이상의 편차가 발생할 수 있는 것이다.
이를 개선하고자, 개시된 실시예에서는 온도 센서(130)가 측정 대상물(231) 및 측정 대상물(231) 주변 환경에서 계측된 온도와 방사율 보정 기준을 이용하여 측정 대상물(231)로부터 감지된 방사율을 보정하는 것이다.
다른 실시예로, 온도 센서(130)는 튜브 체결홈(111)에 측정 대상물(231)이 흐르는 튜브(230)가 체결된 후, 상기 측정 대상물(231)로부터 방사되는 적외선 에너지를 계측하고, 계측된 상기 적외선 에너지를 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치로 전달할 수 있다.
도시하지 않았지만, 온도 센서(130)의 렌즈는 적외선 방사율의 흡수를 높이고 적외선 센서의 부식을 미연에 방지하기 위해 사파이어 또는 게르마늄 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 온도 감지 장치(100)는 튜브 체결홈(111)에 튜브(230)를 단단히 고정시키고, 에어 챔버(113)의 밀폐 효과를 극대화시키기 위해, 에어 챔버(113)의 일측과 타측 주변의 튜브 체결홈(111)에 오링(O-ring)(250)을 추가로 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 온도 감지 시스템은 온도 감지 장치(100) 및 온도 감지 장치(100)로부터 전달되는 측정 대상물(231) 및 측정 대상물 주변을 통해 획득된 온도 정보를 수신하여, 측정 대상물(231)의 실제 온도를 산출하는 온도 산출 장치(300)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온도 감지 시스템의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
온도 감지 시스템은, 온도 감지 장치(100) 및 온도 산출 장치(300)를 포함할 수 있다.
온도 감지 장치(100)는 측정 대상물(231)로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 획득한 측정 대상물(231)의 표면온도와 온도 감지 영역의 환경온도를 감지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 온도 감지 장치(100)는 본체(110) 및 상기 본체(110)에 체결되는 튜브(tube)(230) 내 측정 대상물(231)의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서(130)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 측정 대상물(231)의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성된 에어 챔버(113) 및 상기 튜브(tube)(230)를 삽입하기 위한 튜브 체결홈(111)이 내부에 형성될 수 있다.
본체(110)는 내부에 온도 센서(130)를 장착하기 위한 온도 센서 체결홈(115)을 더 포함할 수 있다.
상술한 에어 챔버(113)는 온도 센서 체결홈(115) 및 튜브 체결홈(111)과 연결되게 형성될 수 있다.
또한, 에어 챔버(113)는 온도 감지 영역에 위치하는 튜브(120)를 기준으로 기 설정된 사이즈의 빈 공간(empty space)을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 온도 센서 체결홈(115), 튜브 체결홈(111) 및 에어 챔버(113)는 모두 연결되어 홀(hole)을 형성할 수 있다.
에어 챔버(113)는 온도 센서(130)와 튜브 체결홈(111)에 삽입된 튜브(230) 사이에 홀(hole)을 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 튜브 체결홈(111)의 직경(HD)은 튜브(230)의 직경(도 2의 TD)에 대응될 수 있다. 이때, 튜브 체결홈(111)의 직경과 튜브(230)의 직경이 대응됨은 튜브(230)가 튜브 체결홈(111)에 체결될 수 있는 조건을 전제로 서로의 직경이 동일 또는 유사함을 의미하는 것이다. 예를 들어, 튜브 체결홈(111)은 1/8”, 1/4”, 3/8”, 1/2”, 3/4”, 1” 등 다양한 사이즈의 직경으로 구현될 수 있다.
온도 센서(130)는 적외선(Infrared) 온도센서와 저항 온도센서를 포함할 수 있다. 이때, 적외선 온도센서를 통해 측정 대상물(231)의 표면온도를 감지하고, 상기 저항 온도센서를 통해 적외선 센서 주변의 환경온도와 상기 측정 대상물 주변의 환경온도를 감지할 수 있다.
상술한 적외선 온도센서는 스스로 적외선을 복사하여 빛이 차단됨으로써 변화를 감지하는 능동식과 자체에는 발광기를 가지지 않고 외계로부터 받는 적외선의 변화만을 읽어내는 수동식 모두 가능하다 할 것이다.
온도 산출 장치(300)는 측정 대상물(231)의 표면온도 및 환경온도를 실제 온도 산출기준에 적용하여 상기 측정 대상물(231)의 실제 온도를 산출할 수 있다.
이때, 측정 대상물의 표면온도는 적외선 센서를 통해 튜브(230)로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 획득된 온도를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 상기 환경온도는 적외선 센서 주변의 환경온도와 측정 대상물 주변의 환경온도를 포함할 수 있다. 적외선 센서 주변 및 측정 대상물 주변은 모두 에어 챔버(113) 영역으로 동일할 수 있기 때문에, 본 실시예에서는 적외선 센서 주변의 환경온도와 측정 대상물 주변의 환경온도를 동일하다고 가정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 온도 산출 장치(300)는 통신 인터페이스(310), 디스플레이(330), 메모리(350) 및 컨트롤러(370)를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(310)는 온도 감지 장치(100)와 유무선 통신이 가능한 구성일 수 있다.
디스플레이(330)는 측정 대상물(230)의 실제 온도를 비롯하여 온도 감지 시스템과 관련된 정보를 표시할 수 있다.
메모리(350)는 측정 대상물(231)과 동일한 대상물로부터 직접 감지된 기준온도를 비롯하여 온도 감지 시스템과 관련된 각종 정보를 저장할 수 있다.
컨트롤러(370)는 측정 대상물(231)의 온도 감지 영역에서 감지된 측정 대상물의 표면온도, 적외선 센서 주변의 환경온도, 측정 대상물 주변의 환경온도 및 메모리(350)에 저장된 상기 측정 대상물과 동일한 대상물로부터 직접 감지된 기준온도를 방사율 보정 기준에 적용하여 보정된 방사율을 산출하고, 산출된 상기 방사율을 대응되는 온도로 변환하여 상기 측정 대상물의 실제 온도를 산출할 수 있다.
튜브(230)는 PFA 고분자 물질과 같은 열전도율이 매우 낮은 불소 수지로 이루어질 수 있다. 이러한 조건에서 비접촉식 온도 센싱 방식을 적용하여 튜브(230) 내 측정 대상물의 온도를 감지하면, 측정 대상물의 실제 온도와 많은 차이가 발생할 수 있는 것이다. 예를 들어, PFA 재질의 튜브(230) 내부에 흐르는 약액의 실제 온도가 160℃인 경우, 튜브(230) 외피에서 측정된 온도는 120℃ 미만으로 약 40℃ 이상의 편차가 발생할 수 있는 것이다.
일반적으로 적외선 센서의 경우, 제품 출하 시 방사율 값이 1로 주어져 생산되는데, 개시된 본 실시예에서는 튜브(230) 내 흐르는 측정 대상물(231)의 실제 온도를 산출하는 것이 목적이기 때문에, 측정 대상물(231)의 실제 온도를 산출할 때 튜브(230)를 비롯한 주변 환경 요인을 고려할 수 있다. 이때, 튜브(230)를 관통하는 방사율은 1이 아니기 때문에 아래와 같은 방법으로 방사율을 보정해야 하는 것이다.
수학식 1과 같은 방사율 보정 기준은 측정 대상물의 온도 구간의 온도를 보정함으로써 실시간으로 정확한 온도를 산출할 수 있는 것이다.
상술한 측정 대상물의 표면온도는 방사율 1을 기준으로 측정된 적외선 센서의 온도이며, 기준온도는 측정 대상물과 동일한 대상물로부터 직접 감지된 온도일 수 있다. 이때, 기준온도는 사전에 측정되어 메모리(350)에 저장될 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(370)는 보정된 방사율(E)을 수학식 1을 통해 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019072724916-pat00001
상기 E는 방사율,
Figure 112019072724916-pat00002
은 상기 측정 대상물의 표면온도,
Figure 112019072724916-pat00003
은 상기 기준온도,
Figure 112019072724916-pat00004
는 상기 적외선 센서 주변의 환경온도 및
Figure 112019072724916-pat00005
는 상기 측정 대상물 주변의 환경온도를 의미할 수 있다.
예를 들어, 적외선 센서를 통해 측정된 측정 대상물의 표면온도가 50도, 기준온도가 60도, 적외선 센서 주변의 환경온도 및 측정 대상물 주변의 환경온도가 25도일 때, 컨트롤러(370)는 수학식 1을 통해 방사율 0.6799를 도출할 수 있다.
상기 적외선 센서 주변의 환경온도 및 측정 대상물 주변의 환경온도는 모두 에어 챔버(113) 내부의 온도를 의미할 수 있기 때문에, 25도로 동일한 값일 수 있다. 이때, 환경온도는 저항 온도센서를 통해 감지될 수 있다.
또한, 컨트롤러(370)는 방사율을 측정 대상물의 실제 온도로 변환할 때, 측정 대상물의 표면온도, 적외선 센서 주변의 환경온도 및 방사율을 기 설정된 온도 변환 기준에 적용하여 변환할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 온도 감지 장치 110 : 본체
111 : 튜브 체결홈 113 : 에어 챔버
115 : 온도 센서 체결홈 117 : 케이블 체결홈
130 : 온도 센서
210 : 케이블 230 : 튜브
231 : 측정 대상물 250 : 오링
300 : 온도 산출 장치 310 : 통신 인터페이스
330 : 디스플레이 350 : 메모리
370 : 컨트롤러

Claims (20)

  1. 본체; 및
    상기 본체에 체결된 튜브(tube) 내 측정 대상물의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서를 포함하고,
    상기 본체는,
    상기 측정 대상물의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성된 에어 챔버, 및
    상기 튜브(tube)를 삽입하기 위한 튜브 체결홈이 내부에 형성되며,
    상기 온도 센서는 적외선(Infrared) 온도센서와 저항 온도센서를 포함하고, 상기 적외선 온도센서를 통해 상기 측정 대상물의 표면온도를 감지하고, 상기 저항 온도센서를 통해 상기 적외선 센서 주변의 환경온도와 상기 측정 대상물 주변의 환경온도를 감지하는 온도 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는,
    내부에 상기 온도 센서를 장착하기 위한 온도 센서 체결홈을 더 포함하고,
    상기 에어 챔버는 상기 온도 센서 체결홈 및 상기 튜브 체결홈과 연결되게 형성된 온도 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어 챔버는,
    온도 감지 영역에 위치하는 상기 튜브를 기준으로 기 설정된 사이즈의 빈 공간(empty space)을 이루도록 형성되며,
    상기 온도 센서 체결홈, 상기 튜브 체결홈 및 상기 에어 챔버는 모두 연결되어 홀(hole)을 형성하는 온도 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 체결홈의 직경은 상기 튜브의 직경에 대응되는 온도 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본체는,
    내부에 상기 온도 센서와 연결된 유선 케이블이 삽입되기 위한 케이블 체결홈이 더 형성된 온도 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는,
    상기 튜브 체결홈에 상기 측정 대상물이 흐르는 튜브가 체결된 후, 상기 측정 대상물로부터 방사되는 적외선 에너지를 계측하고, 계측된 상기 적외선 에너지를 기 설정된 조건에 적용하여 상기 튜브 내부를 흐르는 측정 대상물의 온도를 파악하는 온도 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는,
    상기 튜브 체결홈에 상기 측정 대상물이 흐르는 튜브가 체결된 후, 상기 측정 대상물로부터 방사되는 적외선 에너지를 계측하고, 계측된 상기 적외선 에너지를 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치로 전달하는 온도 감지 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 PEEK(Polyetherether ketone), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 및 PFA(Per-Fluoro-Alkoxy)를 포함하는 불소수지계열의 재질로 이루어지는 온도 감지 장치.
  10. 측정 대상물로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출하여 획득하는 상기 측정 대상물의 표면온도와 온도 감지 영역의 환경온도를 감지하는 온도 감지 장치; 및
    상기 측정 대상물의 표면온도 및 상기 환경온도를 실제 온도 산출기준에 적용하여 상기 측정 대상물의 실제 온도를 산출하는 온도 산출 장치를 포함하고,
    상기 온도 감지 장치는 본체, 및 상기 본체에 체결되는 튜브(tube) 내 측정 대상물의 온도를 비접촉식으로 감지하기 위한 온도 센서를 포함하고,
    상기 본체는 상기 측정 대상물의 온도를 감지하는 영역에 인접하게 형성된 에어 챔버, 및 상기 튜브(tube)를 삽입하기 위한 튜브 체결홈이 내부에 형성되고,
    상기 온도 센서는 적외선(Infrared) 온도센서와 저항 온도센서를 포함하고, 상기 적외선 온도센서를 통해 상기 측정 대상물의 표면온도를 감지하고, 상기 저항 온도센서를 통해 상기 적외선 센서 주변의 환경온도와 상기 측정 대상물 주변의 환경온도를 감지하는 온도 감지 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 온도 산출 장치는,
    메모리; 및
    상기 측정 대상물의 온도 감지 영역에서 감지된 상기 측정 대상물의 표면온도, 적외선 센서 주변의 환경온도, 측정 대상물 주변의 환경온도 및 상기 메모리에 저장된 상기 측정 대상물과 동일한 대상물로부터 직접 감지된 기준온도를 방사율 보정 기준에 적용하여 보정된 방사율을 산출하고, 산출된 상기 방사율을 대응되는 온도로 변환하여 상기 측정 대상물의 실제 온도를 산출하는 컨트롤러;
    를 포함하는 온도 감지 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 보정된 방사율(E)을 수학식 1을 통해 산출하며,
    상기 수학식 1은,
    Figure 112019072724916-pat00006
    이고,
    상기 E는 방사율,
    Figure 112019072724916-pat00007
    은 상기 측정 대상물의 표면온도,
    Figure 112019072724916-pat00008
    은 상기 기준온도,
    Figure 112019072724916-pat00009
    는 상기 적외선 센서 주변의 환경온도 및
    Figure 112019072724916-pat00010
    는 상기 측정 대상물 주변의 환경온도를 의미하는 온도 감지 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 방사율을 측정 대상물의 실제 온도로 변환할 때, 상기 측정 대상물의 표면온도, 상기 적외선 센서 주변의 환경온도 및 상기 방사율을 기 설정된 온도 변환 기준에 적용하여 변환하는 온도 감지 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 온도 산출 장치는,
    상기 측정 대상물의 실제 온도를 비롯하여 상기 온도 감지 시스템과 관련된 정보를 표시하는 디스플레이; 및
    상기 온도 감지 장치와 유무선 통신이 가능한 인터페이스;
    를 더 포함하는 온도 감지 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 본체는,
    내부에 상기 온도 센서를 장착하기 위한 온도 센서 체결홈을 더 포함하고,
    상기 에어 챔버는 상기 온도 센서 체결홈 및 상기 튜브 체결홈과 연결되게 형성된 온도 감지 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 에어 챔버는,
    온도 감지 영역에 위치하는 상기 튜브를 기준으로 기 설정된 사이즈의 빈 공간(empty space)을 이루도록 형성되며, 상기 온도 센서 체결홈, 상기 튜브 체결홈 및 상기 에어 챔버는 모두 연결되어 홀(hole)을 형성하는 온도 감지 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 에어 챔버는 상기 온도 센서와 상기 튜브 체결홈에 삽입된 상기 튜브 사이에 홀(hole)을 형성하는 온도 감지 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 튜브 체결홈의 직경은 상기 튜브의 직경에 대응되는 온도 감지 시스템.
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