KR102276204B1

KR102276204B1 - 온도 감지기 및 이를 구비한 유체 라인 히팅 자켓

Info

Publication number: KR102276204B1
Application number: KR1020200040551A
Authority: KR
Inventors: 김영덕
Original assignee: 김영덕
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-07-12

Abstract

튜브, 파이프 등의 유체 라인의 온도를 측정하는 온도 감지기와, 이를 구비한 유체 라인 히팅 자켓이 개시된다. 개시된 온도 감지기는, 금속 소재로 된 시스 및 시스 내부에 배치된 열전대 금속선을 구비한 열전대 프로브, 열전대 프로브와 이격된 지지 브라켓, 및 일 측 말단이 지지 브라켓에 고정 결합되고, 타 측 말단이 열전대 프로브에 고정 결합된 스프링을 구비한다.

Description

온도 감지기 및 이를 구비한 유체 라인 히팅 자켓{Temperature sensing device and fluid line heating jacket with the same}

본 발명은 파이프, 튜브 등 유체 라인을 가열하는 유체 라인 히팅 자켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 라인의 온도를 측정하는 온도 감지기와, 이를 구비한 유체 라인 히팅 자켓에 관한 것이다.

반도체 장치 제조, 화학 공정, 플라스틱 생산, 상업적인 음식물 가공 등 다양한 산업 분야에서 다양한 종류의 유체가 파이프, 튜브, 콘딧(conduit) 등의 유체 라인을 따라 수송될 수 있다. 상기 유체 라인을 따라 흐르는 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 유체 라인의 내벽에 붙어서 심하면 유체 라인이 막힐 수 있다. 이처럼 유체 라인이 폐색되지 않도록 유체 라인을 에워싸고 가열하는 유체 라인 히팅 자켓이 사용된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1326218호에 종래의 일 예에 따른 유체 라인 히팅 자켓이 개시되어 있다. 상기 종래의 유체 라인 히팅 자켓은, 유체 라인의 외주면을 감싸는 내측 커버를 구비한다. 상기 내측 커버와 유체 라인 사이에 내측 라이너가 개재될 수도 있으나, 일반적으로 상기 내측 라이너 없이 유체 라인의 외주면과 내측 커버의 내주면이 직접 대면하도록 구성된다. 상기 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 유체 라인을 가열하기 위한 히터(heater)와, 상기 유체 라인의 온도를 측정하는 온도 감지기를 더 구비한다. 상기 온도 감지기에 의해 측정된 온도에 기초하여 상기 히터의 작동이 결정된다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 내측 커버에 온도 감지기가 설치된 모습을 도시한 부분 절개 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 유체 라인 히팅 자켓에서는 한 쌍의 하프 파이프(half pipe) 형상의 내측 커버(1)가 유체 라인(미도시)을 에워싼다. 상기 내측 커버(1)의 내주면(2)에 상기 유체 라인의 외주면이 접촉된다. 상기 내측 커버(1)의 내주면(2)에 온도 감지기 안착 홈(3)이 형성되고, 상기 온도 감지기 안착 홈(3)에 온도 감지기(5)가 안착된다.

상기 온도 감지기(5)는 소위 시트형 열전대(sheet shaped thermocouple)로서, 겹쳐져 접합되는 한 쌍의 플라스틱 필름(plastic film)(6, 7)과, 상기 한 쌍의 플라 스틱 필름(6, 7) 사이에 개재되는 열전대 금속선(8)과, 상기 열전대 금속선(8)에서 생성된 전기적 신호를 송신하는 송신 전선(9)을 구비한다. 상기 송신 전선(9)은 상기 내측 커버(1)를 관통하여 상기 내측 커버(1)의 외측으로 연장된다.

상기 온도 감지기(5)가 상기 온도 감지기 안착 홈(3) 내에서 위치 이동하거나 상기 온도 감지기 안착 홈(3)에서 벗어나지 않도록, 상기 온도 감지기(5)는 상기 온도 감지기 안착 홈(3)의 바닥면(4)에 접촉 지지된다. 따라서, 상기 온도 감지기(5)가 유체 라인(미도시)의 외주면에서 이격되므로, 상기 온도 감지기(5)에 의해 측정되는 온도와 상기 유체 라인의 실제 온도 사이에 큰 오차가 발생할 수 있다. 유체 라인 히팅 자켓에 구비된 히터(heater)는 상기 온도 감지기(5)에 의해 측정되는 온도에 기초하여 작동하므로, 상기 온도 감지기(5)에 의해 측정되는 온도와 상기 유체 라인의 실제 온도 사이의 오차가 크면, 전력 소모량이 증대되고, 심한 경우 유체 라인이 폐색될 수도 있다.

등록특허공보 제10-1326218호

본 발명은, 유체 라인의 외주면에 신뢰성 있게 접촉되어서 유체 라인의 온도를 정확히 측정하는 온도 감지기, 및 상기 온도 감지기를 구비한 유체 라인 히팅 자켓을 제공한다.

본 발명은, 금속 소재로 된 시스(sheath) 및 상기 시스 내부에 배치된 열전대 금속선(thermocouple metal wire)을 구비한 열전대 프로브(probe), 상기 열전대 프로브와 이격된 지지 브라켓(bracket), 및 일 측 말단이 상기 지지 브라켓에 고정 결합되고, 타 측 말단이 상기 열전대 프로브에 고정 결합된 스프링(spring)을 구비하는 온도 감지기를 제공한다.

상기 스프링은 코일 스프링(coil spring)이고, 상기 코일 스프링의 일 측 말단은 상기 지지 브라켓에 접합되고, 상기 코일 스프링의 타 측 말단은 상기 시스의 외주면에 접합될 수 있다.

또한 본 발명은, 유체가 흐르는 유체 라인(line)에 열을 공급하는 유체 라인 히팅 자켓으로서, 상기 유체 라인을 에워싸도록 상기 유체 라인을 개재하고 서로 결합되는 것으로, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상인 제1 및 제2 하프 프레임 부재를 구비한 내측 프레임, 상기 유체 라인의 온도를 측정하기 위한 것으로, 제1 항 또는 제2 항의 온도 감지기, 상기 내측 프레임을 에워싸며 열(heat)을 발산하여 상기 내측 프레임을 가열하는 발열 패드(heating pad), 및 상기 발열 패드를 에워싸는 단열재를 구비하고, 상기 온도 감지기의 지지 브라켓이 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정 지지되고, 상기 온도 감지기의 열전대 프로브가 상기 스프링에 의해 상기 유체 라인의 외주면에 탄성 밀착되는 유체 라인 히팅 자켓을 제공한다.

상기 제1 하프 프레임 부재의 외주면에 상기 지지 브라켓이 안착되는 브라켓 탑재 홈(groove)이 형성되고, 상기 제1 하프 프레임 부재에는 상기 브라켓 탑재 홈의 바닥면과 상기 제1 하프 프레임 부재의 내주면을 가로지르는 열전대 프로브 관통공이 형성되고, 상기 열전대 프로브는 상기 열전대 프로브 관통공을 관통하여 상기 유체 라인의 외주면에 탄성 밀착될 수 있다.

상기 브라켓 탑재 홈의 바닥면에는 볼트 체결공이 형성되고, 상기 지지 브라켓에는 상기 볼트 체결공과 정렬되는 볼트 관통공이 형성되어, 상기 지지 브라켓은 상기 볼트 관통공을 관통하고 상기 볼트 체결공에 삽입 체결되는 볼트(bolt)에 의해 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정될 수 있다.

상기 지지 프라켓은 볼트에 의해 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정 결합될 수 있다.

상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 상기 유체 라인의 외주면과 이격되는 내주면을 갖는 곡면부를 구비하고, 상기 발열 패드에서 발산되어 상기 내측 프레임에 전달된 열은, 상기 곡면부의 내주면과 상기 유체 라인의 외주면 사이의 공간에서 열대류(heat convection)에 의해 순환하는 공기를 매개로 하여 상기 유체 라인에 전달될 수 있다.

본 발명의 유체 라인 히팅 자켓은, 상기 내측 프레임의 내주면이 상기 유체 라인의 외주면에 면 접촉되어 열전도에 의해 상기 내측 프레임에서 유체 라인으로 열이 전달될 수 있다.

본 발명에 의하면 온도 감지기에 구비된 열전대 프로브가 유체 라인의 외주면에 탄성 밀착되어서 상기 열전대 프로브가 유체 라인의 외주면에 신뢰성있게 접촉 유지되므로, 유체 라인의 온도가 정확하게 측정된다. 이처럼 정확하게 측정된 온도에 기초하여 유체 라인 히팅 자켓의 발열 패드, 즉 히터가 적절한 시점에 적절한 시간 동안 작동한다. 따라서, 유체 라인이 폐색되는 사고가 발생하지 않으며, 상기 발열 패드의 전력 소모량이 절감된다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 내측 커버에 온도 감지기가 설치된 모습을 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이다.
도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개 도시한 단면도로서, 유체 라인 히팅 자켓이 유체 라인을 에워싸게 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 IV 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에서 온도 감지기와 내측 프레임을 발췌하여 도시한 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 온도 감지기 및 이를 구비한 유체 라인 히팅 자켓을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓의 사시도이고, 도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개 도시한 단면도로서, 유체 라인 히팅 자켓이 유체 라인을 에워싸게 설치된 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 IV 부분을 확대 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에서 온도 감지기와 내측 프레임을 발췌하여 도시한 분해 사시도이다. 도 2 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 히팅 자켓(20)은 유체 라인(fluid line)(15)을 따라 흐르는 유체 또는 이에 포함된 부산물이 고형화되어 상기 유체 라인(15)이 폐색되는 것을 막기 위하여 상기 유체 라인(15)을 에워싸고 상기 유체 라인(15)에 열을 공급하는 것으로, 내측 프레임(30), 발열 패드(heating pad)(27), 단열재(25), 자켓 커버(cover)(21), 온도 감지기(51), 및 콘트롤러(70)를 구비한다. 상기 유체 라인(15)은 예컨대, 파이프, 튜브, 또는 콘딧(conduit)일 수 있다.

내측 프레임(30)은 유체 라인(15)을 에워싸도록 상기 유체 라인(15)을 개재하고 서로 결합되는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)를 구비한다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)는 각각 하프 파이프(half pipe) 형상의 부재로서, 열전도율이 우수한 금속 재질로 이루어진다. 상기 금속 재질은 예컨대, 열전도율이 우수하고, 강성이 크며, 가벼운 알루미늄 합금일 수 있다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)는 각각, 곡면부(32, 44)와, 한 쌍의 스페이서부(spacer portion)(34, 46)를 구비한다.

제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)가 유체 라인(15)을 개재하고 결합되어 상기 유체 라인(15)을 에워싸면, 상기 곡면부(32, 44)의 내주면(33in, 45in)은 유체 라인(15)의 외주면과 일정한 간격으로 이격되면서 상기 유체 라인(15)의 외주면을 마주보게 된다. 한 쌍의 스페이서부(34, 46)는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)의 길이 방향 양 단부에 형성되며, 상기 곡면부 내주면(33in, 45in)이 상기 유체 라인(15)의 외주면과 일정한 간격으로 이격되도록 상기 곡면부 내주면(33in, 45in)으로부터 절곡되게 돌출되어 상기 유체 라인(15)의 외주면을 지지한다.

제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)는 복수의 체결 볼트(bolt)(48)에 의해 고정 결합된다. 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)에는 상기 체결 볼트(48)가 하나씩 끼워져 고정되도록 일렬로 정렬되는 볼트 체결공(40, 47)이 형성된다. 참조번호 39는 상기 체결 볼트(48)의 볼트 헤드(bolt head)가 안착되도록 바닥이 편평하게 파인 볼트 헤드 탑재 홈(groove)(39)을 가리킨다.

발열 패드(27)는 열(heat)을 발산하는 패드(pad)로서, 내측 프레임(30)의 외주면, 구체적으로는 상기 곡면부(32, 44)의 외주면(33out, 44out)에 밀착된다. 발열 패드(27)는 상기 내측 프레임(30)의 외주면을 따라 감을 수 있도록 플렉서블(flexible)한 절연 시트(sheet)와, 상기 절연 시트(21)에 고정된 전열선을 구비한다. 상기 절연 시트는 상기 내측 프레임(30) 외주면 접착제에 의해 접합될 수도 있다. 참조번호 28은 상기 전열선이 발열하도록 상기 전열선에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 전선을 가리킨다. 상기 전력 공급 전선(28)은 콘트롤러(controller)(70)와 통전(通電) 가능하게 연결된다.

단열재(25)는 발열 패드(27)를 에워싼다. 단열재(25)는 예컨대, 화이바 매트, 캐블라 매트, 노맥스 매트, 카본 매트와 같이 단열성이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 이 경우에 단열재(25)는 복수의 단열성 시트들이 복수 층으로 적층된 구조이다. 복수의 적층된 단열 시트는 바인더(binder)에 의해 합착되거나, 스티칭(stitching)에 의해 서로 결합될 수 있다. 상기 바인더는 실리콘 바인더, 우레탄 바인더, 및 무기질 바인더 등의 접착제일 수 있다. 이처럼 합착되거나 스티칭 결합된 복수 층의 단열성 시트는 상기 유체 라인(15)이 있는 설치 장소에서 설치 담당 작업자에 의해 발열 패드(27)의 외측면에 감겨진다.

그러나, 단열재(25)는 반드시 복수 층의 단열성 시트가 합착된 구조나 스티칭에 의해 서로 결합된 구조에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 실리콘(silicone), 또는 에어로겔 재질로 이루어질 수도 있다. 단열재(25)는 발열 시트(27)에서 발산된 열이 유체 라인 히팅 자켓(20)의 외측면, 즉 자켓 커버(21) 측으로 이동하여 낭비되는 것을 억제한다.

자켓 커버(21)는 단열재(25)를 에워싼다. 도 2에는 상기 자켓 커버(21)가 파이프 형상으로 단순하게 도시되어 있으나, 실제로는 단열재(25)의 외측면에 감겨지도록 플렉서블(flexible)한 외피(外皮)이다. 상기 외피는 예컨대, 가죽, 고무, 펠트(felt)와 같이 절연 및 단열 특성이 있는 소재로 형성될 수 있다. 한편 상술한 것과 달리, 자켓 커버는, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상으로 형성되며 결합되면 온전한 파이프 형상의 자켓 커버가 되는 한 쌍의 하프 커버를 구비하여 이루어질 수 있다. 상기 한 쌍의 하프 커버는 형상이 유지될 수 있도록 예컨대, 플라스틱이나 금속 소재로 형성된다.

도면에 도시되진 않았으나, 유체 라인 히팅 자켓(20)은 자켓 커버(21)를 단열재(25)에 밀착된 채 단열재(25)를 에워싸고 있는 상태로 유지 고정하기 위한 록킹 수단(locking unit)을 더 구비할 수 있다. 상기 록킹 수단은 자켓 커버(21)에 결합되게 구성될 수도 있고, 자켓 커버(21)와 별개로 준비될 수도 있다. 예를 들어, 끈(strip), 점착 테이프, 벨크로 테이프, 고무줄 등을 이용하여서 단열재(25)를 에워싼 자켓 커버(21)를 상기 단열재(25)에서 분리되지 않게 고정할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 히팅 자켓(20)이 유체 라인(15)에 설치된 상태에서 전력 공급 전선(28)을 통해 발열 패드(27)의 전열선에 전력이 공급되면 열이 발생하고, 발열 패드(27)에서 열이 발산된다. 상기 발열 패드(27)에서 발산된 열은, 열전도(heat conduction)에 의해 내측 프레임(30)을 가로질러 상기 곡면부(32, 44)의 내주면(33in, 45in)으로 방출된다. 상기 곡면부 내주면(33in, 45in)으로 방출된 열에 의해 상기 곡면부 내주면(33in, 45in)과 상기 유체 라인(15) 외주면 사이 공간에 채워진 공기는 열대류(heat convection)에 의해 순환하면서 유체 라인(15)의 길이 방향으로 균일한 온도로 가열된다. 그리고, 상기 균일한 온도로 가열된 공기를 매개로 하여 유체 라인(15)이 가열된다.

이와 같이 이격된 유체 라인(15) 외주면과 내측 프레임(30)의 곡면부 내주면(33in, 45in) 사이의 공기가 열대류에 의해 순환하면서 유체 라인(15)이 가열되므로, 유체 라인(15)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 열이 매우 균일하게 전달되어서 유체 라인(15) 내부에서 유체 라인(15)의 길이 방향을 따라 유체의 온도가 균일하게 유지된다.

상기 유체 라인(15)의 외주면과 상기 곡면부(32, 44)의 내주면(33in, 45in) 사이의 간격은 0.7 내지 2.0mm 일 수 있다. 상기 간격이 0.7mm 보다 작으면, 유체 라인(15)의 굴곡이나 관(管) 직경의 허용 오차와 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)의 곡면부(32, 44)의 오차가 합쳐져서 유체 라인(15) 외주면과 상기 곡면부 내주면(33in, 45in)이 부분적으로 접촉될 수 있다. 또한, 유체 라인(15) 외주면과 상기 곡면부 내주면(33in, 45in) 사이의 공간이 너무 협소하여 열대류에 의한 공기의 순환이 원활하지 않을 수 있다. 한편, 상기 간격이 2.0mm 보다 크면, 공기를 매개로 하여 유체 라인(15)이 가열될 때까지 오랜 시간이 걸리고, 전력 소모가 커져서 비효율적이다.

온도 감지기(51)는 유체 라인(15)의 온도를 측정하기 위한 것으로, 열전대 프로브(thermocouple probe)(55), 지지 브라켓(bracket)(52), 코일 스프링(coil spring)(62), 및 송신 전선(65)을 구비한다. 열전대 프로브(55)는 제베크 효과(Seebeck Effect)를 응용한 것으로, 금속 소재로 형성된 시스(sheath)(56)와, 상기 시스(56) 내부에 배치된 제1 및 제2 열전대 금속선(58a, 58b)과, 상기 시스(56) 내부에 채워진 예컨대, 마그네시아, 알루미나와 같은 절연재(60)를 구비한다. 상기 시스(56)는 말단부가 볼록하게 돌출된 원통형의 부재이다. 상기 제1 및 제2 열전대 금속선(58a, 58b)은 서로 다른 금속 소재로 형성되며, 말단(59)이 서로 접합된다.

지지 브라켓(52)은 금속 소재로 형성된 편평한 직사각형 형상의 부재로서, 길이 방향 양 측 단부에 한 쌍의 볼트 관통공(54)이 형성되고, 상기 한 쌍의 볼트 관통공(54) 사이의 중앙부에 송신 전선 관통공(53)이 형성된다. 상기 지지 브라켓(52)은 상기 열전대 프로브(55)와 이격되게 위치한다.

코일 스프링(62)은 상기 시스(56)의 외주면을 나선 궤도를 따라 감도록 연장된다. 코일 스프링(62)은 일 측 말단(63)이 지지 브라켓(52)에 고정 결합되고, 타 측 말단(64)이 상기 열전대 프로브(55)에 고정 결합된다. 구체적으로, 상기 일 측 말단(63)은 지지 브라켓(52)의 송신 전선 관통공(53)의 주변에 접합되고, 상기 타 측 말단(64)은 상기 시스(56)의 외주면에 접합된다. 이로써 상기 지지 브라켓(52)을 잡아 이동시키면, 상기 코일 스프링(62) 및 열전대 프로브(55)도 상기 지지 브라켓(52)을 따라 이동하게 된다.

상기 코일 스프링(62)의 일 측 말단(63) 및 타 측 말단(64)을 접합하는 방법은, 예컨대, 용접(welding), 납땜(soldering), 접착제 도포와 같은 방법일 수 있다. 참조번호(65)는 상기 열전대 금속선(58a, 58b)와 이어져 외부로 연장되는 것으로, 상기 열전대 금속선(58a, 58b)에서 발생한 전기적 신호를 콘트롤러(70)로 송신(送信)하는 송신 전선(65)을 가리킨다.

상기 지지 브라켓(52)은 제1 하프 프레임 부재(31)에 한 쌍의 볼트(67)에 의해 고정 결합된다. 부연하면, 제1 하프 프레임 부재(31)의 곡면부(32)의 외주면(33out)에는 상기 지지 브라켓(52)이 안착되는 브라켓 탑재 홈(groove)(35)이 형성된다. 제1 하프 프레임 부재(31)에는 상기 브라켓 탑재 홈(35)의 바닥면(36)과 상기 제1 하프 프레임 부재(31)의 곡면부(32)의 내주면(33in)을 가로지르는 열전대 프로브 관통공(37)이 형성된다. 또한, 상기 제2 하프 프레임 부재(31)의 바닥면(36)에는 지지 브라켓(52)의 한 쌍의 볼트 관통공(54)과 위아래로 정렬되는 한 쌍의 볼트 체결공(38)이 형성된다. 상기 한 쌍의 볼트 체결공(38)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 브라켓 탑재 홈(35)의 바닥면(36)과 상기 제1 하프 프레임 부재(31)의 곡면부(32)의 내주면(33in)을 가로지르게 형성될 수 있다.

상기 지지 브라켓(52)은 한 쌍의 볼트 관통공(54)을 관통하고 상기 한 쌍의 볼트 체결공(38)에 삽입 체결되는 한 쌍의 볼트(67)에 의해 상기 제1 하프 프레임 부재(31)에 고정된다. 각각의 볼트(67)는 볼트 관통공(54)의 내경(inner diameter)의 크기보다 큰 직경을 갖는 볼트 헤드(head)(68)와, 상기 볼트 헤드(68)에서 아래로 연장되며, 상기 볼트 관통공(54)의 내경의 크기보다 약간 작은 직경을 갖는 볼트 보디(body)(69)를 구비한다. 상기 볼트 보디(69)의 외주면에는 수형 스크류 패턴(male screw pattern)이 형성되고, 상기 볼트 체결공(38)의 내주면에는 상기 볼트 보디(69)의 수형 스크류 패턴에 치합되는 암형 스크류 패턴이 형성된다.

상기 한 쌍의 볼트 관통공(54)과 상기 한 쌍의 볼트 체결공(38)이 정렬되도록 지지 브라켓(52)을 브라켓 탑재 홈(35)의 바닥면(36) 위에 올리면 상기 열전대 프로브 관통공(37)에 상기 열전대 프로브(55)와 코일 스프링(62)이 끼워진다. 이 상태로 한 쌍의 볼트(67)를 상기 정렬된 한 쌍의 볼트 관통공(54)과 한 쌍의 볼트 체결공(38)에 끼우고 조이면, 상기 온도 감지기(51)가 제1 하프 프레임 부재(31)에 고정 결합된다.

열전대 프로브(55)는 상기 열전대 프로브 관통공(37)을 관통하고, 코일 스프링(62)에 의해 상기 유체 라인(15)의 외주면에 탄성 밀착된다. 따라서, 예측하지 못한 외력(外力)에 불구하고 상기 시스(56)의 말단(57)이 신뢰성 있게 상기 유체 라인(15)의 외주면에 접촉을 유지한다. 상기 지지 브라켓(52)이 제1 하프 프레임 부재(31)의 외주면(33in)에 탈부착 가능하게 탑재되므로, 유체 라인 히팅 자켓(20)을 유체 라인(15)에 설치하는 작업자는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)가 유체 라인(15)을 에워싸도록 복수의 체결 볼트(48)로 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)를 고정 결합한 후 발열 패드(27)를 설치하기에 앞서서, 온도 감지기(51)를 제1 하프 프레임 부재(31)에 고정 설치할 수 있다. 다시 말해서, 온도 감지기(51)의 설치시에는 유체 라인(15)을 에워싸도록 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)를 고정 결합한 후 발열 패드(27)가 설치되기에 앞서서 열전대 프로브(55)를 열전대 프로브 관통공(37)에 끼우면서 한 쌍의 볼트(67)로 상기 지지 브라켓(52)을 상기 제1 하프 프레임 부재(31)에 고정하는 것만으로 상기 온도 감지기(51)가 상기 제1 하프 프레임 부재(31)에 고정 설치된다.

한편, 유체 라인 히팅 자켓(20)의 온도 감지기(51)에 이상(異常)이 있는 것으로 의심되는 경우, 작업자는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)가 서로 결합되게 설치된 상태에서 상기 온도 감지기(51)를 제1 하프 프레임 부재(31)에서 분리하여 이상 유무를 체크(check)하고, 이상이 있으면 새로운 온도 감지기(51)로 교체할 수 있다. 다시 말해서, 온도 감지기(51)의 분리시에는 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)가 서로 결합되게 설치된 상태에서 상기 한 쌍의 볼트(67)를 한 쌍의 볼트 체결공(38)에서 빼내고 상기 지지 브라켓(52)을 상기 제1 하프 프레임 부재(31)에서 이격되는 방향으로 이동시키는 것만으로 상기 코일 스프링(62)과 열전대 프로브(55)가 상기 지지 브라켓(52)을 따라 이동하므로 상기 온도 감지기(51)를 상기 제1 하프 프레임 부재(31)에서 분리할 수 있다. 따라서, 유체 라인 히팅 자켓(20)의 설치 작업이나, 유지 보수(maintenance) 작업이 용이하다. 상기 송신 전선(65)은 제1 및 제2 하프 프레임 부재(31, 43)의 외주면과 발열 패드(27) 사이로 연장되어서 콘트롤러(70)에 연결될 수 있다.

콘트롤러(70)는 상기 온도 감지기(51)에서 생성된 전기적 신호, 다시 말해 송신 전선(65)을 통해 전달된 전기적 신호에 기초하여 유체 라인(15)의 온도를 측정한다. 상기 측정된 온도가 미리 설정된 정상(定常) 상태의 온도 범위보다 낮은 온도이면, 유체 라인(15)이 폐색되는 것을 막기 위하여 콘트롤러(70)는 발열 패드(27)의 전열선이 발열하도록 전력 공급 전선(28)을 통해 전력을 공급한다.

온도 감지기(51)에 구비된 열전대 프로브(55)가 유체 라인(15)의 외주면에 탄성 밀착되어서 상기 열전대 프로브(55)가 유체 라인(15)의 외주면에 신뢰성있게 접촉 유지되므로, 유체 라인(15)의 온도가 정확하게 측정된다. 이처럼 정확하게 측정된 온도에 기초하여 유체 라인 히팅 자켓(20)의 발열 패드(27)가 적절한 시점에 적절한 시간 동안 작동한다. 따라서, 유체 라인(15)이 폐색되는 사고가 발생하지 않으며, 상기 발열 패드(27)의 전력 소모량이 절감된다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에서는, 내측 프레임(30)의 내주면이 유체 라인(15)의 외주면에 접촉되지 않아서 열대류(heat convection)에 의해 내측 프레임(30)의 내주면에서 유체 라인(15)의 외주면으로 열이 전달되는 구성을 갖는 유체 라인 히팅 자켓(20)에 온도 감지기(51)가 설치된다. 그러나, 이와 달리 내측 프레임의 내주면이 유체 라인의 외주면에 면 접촉되어 열전도에 의해 내측 프레임에서 유체 라인으로 열이 전달되고, 상기 내측 프레임에 온도 감지기가 설치된 구성을 갖는 유체 라인 히팅 자켓도 본 발명에 포함된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

15: 유체 라인 20: 유체 라인 히팅 자켓
20: 발열 패드 30: 내측 프레임
31, 43: 하프 프레임 부재 51: 온도 감지기
52: 지지 브라켓 55: 열전대 프로브
62: 스프링 67: 체결 볼트

Claims

제베크 효과(Seebeck Effect)를 응용한 것으로, 금속 소재로 된 시스(sheath), 및 상기 시스 내부에 배치되고, 서로 다른 금속 소재로 형성되며 말단이 서로 접합된 제1 및 제2 열전대 금속선(thermocouple metal wire)을 구비한 열전대 프로브(probe);
상기 열전대 프로브와 이격된 지지 브라켓(bracket); 및,
일 측 말단이 상기 지지 브라켓에 접합에 의해 고정 결합되고, 타 측 말단이 상기 열전대 프로브의 시스의 외주면에 접합에 의해 고정 결합된 코일 스프링(coil spring);을 구비하고,
상기 지지 브라켓이 이동하면 상기 코일 스프링 및 열전대 프로브도 상기 지지 브라켓을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 온도 감지기.
삭제
유체가 흐르는 유체 라인(line)에 열을 공급하는 유체 라인 히팅 자켓으로서,
상기 유체 라인을 에워싸도록 상기 유체 라인을 개재하고 서로 결합되는 것으로, 각각 하프 파이프(half pipe) 형상인 제1 및 제2 하프 프레임 부재를 구비한 내측 프레임; 상기 유체 라인의 온도를 측정하기 위한 제1 항의 온도 감지기; 상기 내측 프레임을 에워싸며 열(heat)을 발산하여 상기 내측 프레임을 가열하는 발열 패드(heating pad); 및, 상기 발열 패드를 에워싸는 단열재;를 구비하고,
상기 제1 하프 프레임 부재의 외주면에는 상기 지지 브라켓이 안착되는 브라켓 탑재 홈(groove), 및 상기 브라켓 탑재 홈의 바닥면과 상기 제1 하프 프레임 부재의 내주면을 가로지르는 열전대 프로브 관통공이 형성되고,
상기 브라켓 탑재 홈의 바닥면에는 볼트 체결공이 형성되고 상기 지지 브라켓에는 상기 볼트 체결공과 정렬되는 볼트 관통공이 형성되어, 상기 지지 브라켓은 상기 볼트 관통공을 관통하고 상기 볼트 체결공에 삽입 체결되는 볼트(bolt)에 의해 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정 지지되고, 상기 열전대 프로브는 상기 열전대 프로브 관통공을 관통하여 상기 코일 스프링에 의해 상기 유체 라인의 외주면에 탄성 밀착되고,
상기 온도 감지기의 설치시에는 상기 유체 라인을 에워싸도록 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재가 고정 결합된 후 상기 발열 패드가 설치되기에 앞서서 상기 볼트에 의해 상기 지지 브라켓이 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정됨으로써 상기 온도 감지기가 상기 제1 하프 프레임 부재에 고정 설치되고,
상기 온도 감지기의 분리시에는 상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재가 서로 결합되게 설치된 상태에서 상기 볼트가 상기 볼트 체결공에서 빼내어지고 상기 지지 브라켓이 상기 제1 하프 프레임 부재에서 이격되는 방향으로 이동함으로써 상기 온도 감지기가 상기 제1 하프 프레임 부재에서 분리되는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
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제3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
제3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 하프 프레임 부재는 각각, 상기 유체 라인의 외주면과 이격되는 내주면을 갖는 곡면부를 구비하고,
상기 발열 패드에서 발산되어 상기 내측 프레임에 전달된 열은, 상기 곡면부의 내주면과 상기 유체 라인의 외주면 사이의 공간에서 열대류(heat convection)에 의해 순환하는 공기를 매개로 하여 상기 유체 라인에 전달되는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.
제3 항에 있어서,
상기 내측 프레임의 내주면이 상기 유체 라인의 외주면에 면 접촉되어 열전도에 의해 상기 내측 프레임에서 유체 라인으로 열이 전달되는 것을 특징으로 하는 유체 라인 히팅 자켓.