KR200206000Y1 - 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 250℃ 내지 1,550℃의 넓은 온도분포대에서 열전대, 저항온도계 및, 광 고온계를 모두 교정 및, 검사, 측정이 가능함으로서 여러개의 로가 불필요하게 되고, 온도편차를 최소화함으로서 정확한 작업이 이루어질수 있으며, 단시간내에 다량의 작업이 가능하도록 개선된 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관에 관한 것이다.

본 고안은 가열수단의 내측으로 위치되는 원통형의 몸체를 갖추고, 상기 몸체의 양측으로는 서로 반대방향으로 일직선을 이루는 원통형의 구멍이 형성되며, 상기 구멍의 내측으로는 원추형의 곡면이 형성되는 한편, 상기 몸체의 중앙 상부측으로는 기준 온도계가 삽입되는 구멍이 형성되는 양방향 교정관; 상기 교정관의 양측구멍에 끼워지는 원통형을 이루고, 그 내부에는 교정되어야할 온도계가 서로 반대방향으로 삽입되는 방열 튜브;를 포함하여 상기 가열수단에 의해서 교정관으로 가해진 열량의 방사율이 1인 지점을 상기 방열 튜브내에 형성하여 흑체로를 형성하고, 상기 방열 튜브를 대칭배열하여 길이방향으로 온도편차를 최소화하는 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관을 제공한다.

Description

광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관

본 고안은 상온에서 고온까지 측정가능한 온도계를 교정 및 검사, 측정하는데 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 250℃ 내지 1,550℃의 넓은 온도분포대에서 열전대, 저항온도계 및, 광 고온계를 모두 교정 및, 검사, 측정이 가능함으로서 여러개의 로가 불필요하게 되고, 온도편차를 최소화함으로서 정확한 작업이 이루어질수 있으며, 단시간내에 다량의 작업이 가능하도록 개선된 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 각 현장에서는 고온체의 온도를 측정하기 위한 각종 온도계들이 사용된다. 이러한 온도계들은 비교적 저온및, 중온온도(-100℃ 내지 650℃)에 사용하는 열전대및 고온온도(650℃이상)에서 사용되는 광 고온도계(방사 온도계 및, 적외선 온도계등)등이 있다. 그러나, 이러한 온도계들은 현장에서 사용하고자 하는 경우, 해당제품이 과연 정확하게 눈금조정이 되었는지를 미리 검사하는 과정을 거치게 되고, 이러한 사전 검사작업은 제1도 및 제2도에 도시된 것과 같은 것이었다.

제1도에 도시된 종래의 온도계 검사 및, 교정, 측정작업은 저온 및 중온온도분포의 열전대와 저항온도계 등을 위한 것으로, 이는 내화벽돌로 이루어진 케이스(100)의 내부에 전기저항코일(110)이 장착되어 전기로를 이루고, 상기 전기저항코일(110)의 내측에는 원통형의 튜브(120)가 구비되며, 상기 튜브(120)내에는 온도측정의 기준이 되는 표준 열전대(122)와, 현장에 실제로 사용될 교정 열전대(125)가 함께 삽입되어 각각 도선을 통하여 기록계(130)에 연결되는 것이다. 이러한 종래의 장치는 전기저항 코일(110)이 발열되어 튜브(120)내부를 가열하면, 상기 2개의 열전대(122)(125)가 각각 온도상승을 검출하게 되고, 이러한 검출값이 서로 동일한지를 작업자가 판단하여 교정 열전대(125)를 표준 열전대(122)에 맞추어 교정시키는 것이다.

그리고, 제2도에 도시된 흑체로방식의 교정 및 검사장치(150)는 내화벽돌로 이루어진 케이스(100)의 내부에 가열코일(110)이 장착되고, 상기 가열코일(110)의 내부에는 원통형의 튜브(120)가 장착되어 흑체로(Black Body Furnace)를 형성하며, 이러한 흑체로는 정점 흑체로와, 연속 흑체로를 이루고, 흑체로의 내측으로 향하여 기준 광 고온도계(152)와 교정 광 고온도계(155)가 수평으로 배치되며, 정점 흑체로의 경우는 내부에 순도가 아주 높은 금속을 채워서 그 금속을 녹인후 급냉시키면 금속이 응고상태에 도달하게 되며, 이러한 응고시에는 순수한 금속은 항상 동일한 온도로 상변태를 하기 때문에, 예를들면, 은(Ag): 961.93℃, 금: 1064.43℃, 알루미늄: 660.46℃, 안티모니: 630.75℃ 등으로 이러한 온도들을 이용하여 교정 온도계(155)의 검사작업을 이루는 것이다.

이에 반해서 연속 흑체로는 흑연이나 내열강 등을 사용해서 온도범위가 넓고, 주로 방사온도계 및 적외선 온도계 등에 사용되며, 정확도는 정점흑체로에 비하여 떨어지는 것이다. 그러나 온도범위가 넓고 비용에 대한 경제성으로 인하여 산업계에서는 이러한 방식을 많이 사용하고 있는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 방식은 전기로의 경우는 정확도가 높고 안정된 온도의 측정이 가능하지만 사용하는 재질의 내열성이 약하여 한정된 온도에서만 사용이 가능하고, 넓은 온도의 범위를 가진 온도계의 측정시에는 온도별로 다른 온도분포의 전기로를 가져야 하는 것이다. 그리고, 흑체로를 사용하는 경우에는 온도범위가 넓고, 사용이 편리하나 정확도가 떨어지며, 온도계의 특징에 따라서, 방사율, 온도범위, 정확도등이 다른 여러종류의 흑체로를 사용하여야 하는 번거로움이 있는 것이다.

뿐만 아니라, 전기로와 흑체로는 온도범위에 따라서 저온용과 중온용 및 고온용으로 구분되어 있으며, 다양한 온도계를 사용하여야 하는 제철공정과 같은 산업계에서는 그만큼 많은 종류의 로를 보유하여야 함으로서 관리상의 어려움이 많은 것이다. 그리고, 상기 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같은 종래의 방식은 1회에 교정 및 검사할 수 있는 수량이 1내지 2개로 한정됨으로서 다량의 온도계를 검사하고자 하는 경우에는 시간이 오래 소요되어 작업생산성도 저하되는등 여러 가지 문제점을 갖는 것이었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 250℃ 내지 1,550℃의 넓은 온도분포대에서 열전대, 저항온도계 및, 광 고온계를 모두 교정 및, 검사, 측정이 가능함으로서 여러개의 로가 불필요하게 되고, 온도편차를 최소화함으로서 정확한 작업이 이루어질수 있으며, 단시간내에 다량의 작업이 가능하도록 개선된 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관을 제공하고자 하는 것이다.

제1도는 종래의 기술에 따른 교정관의 사용상태도로서 전기로상에서 열전대를 교정하기 위한 경우.

제2도는 종래의 기술에 따른 또 다른 교정관의 사용상태도로서 흑체로상에서 방사온도계를 교정하기 위한 경우.

제3도는 본 고안에 따른 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관을 도시한 구성도.

제4도는 본 고안에 따른 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관의 사용상태를 도시한 단면도로서 열전대를 복수개 교정하기 위한 경우.

제5도는 본 고안에 따른 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관의 사용상태를 도시한 단면도로서 광 고온도계를 복수개 교정하기 위한 경우.

제6도는 본 고안에 따른 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관의 온도분포상태를 설명하기 위한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 가열수단 10 : 교정구

14 : 구멍 16 : 곡면

20,20′ : 방열 튜브 30 : 교정 열전대

32 : 기준 열전대 p1,p2 : 방사율이 1인 지점

100 : 케이스

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 내화벽돌로 이루어진 케이스들을 갖추고, 그 내부에 가열수단을 구비하며, 상기 가열수단의 내측으로 상온에서 고온까지 측정가능한 온도계를 위치시켜 이를 온도교정 및 검사, 측정하는데 사용되는 장치에 있어서, 상기 가열수단의 내측으로 위치되는 원통형의 몸체를 갖추고, 상기 몸체의 양측으로는 서로 반대방향으로 일직선을 이루는 원통형의 구멍이 형성되며, 상기 구멍의 내측으로는 원추형의 곡면이 형성되는 한편, 상기 몸체의 중앙 상부측으로는 기준 온도계가 삽입되는 구멍이 형성되는 양방향 교정관; 상기 교정관의 양측구멍에 끼워지는 원통형을 이루고, 그 내부에는 교정되어야할 온도계가 서로 반대방향으로 삽입되는 방열 튜브;를 포함하여 상기 가열수단에 의해서 교정관으로 가해진 열량의 방사율(Effective Emissivity)이 1인지점을 상기 방열 튜브내에 형성하여 흑체로를 형성하고, 상기 방열 튜브를 대칭 배열하여 길이방향으로 온도편차를 최소화 함을 특징으로 하는 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관을 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관(1)는 제3도 내지 제5도에 도시된 바와 같이, 내화벽돌로 이루어진 케이스(100)과, 그 내부에 가열수단(5)을 구비하며, 상기 가열수단(5)의 내측으로 상온에서 고온까지 측정가능한 온도계를 위치시켜 이를 온도교정 및 검사, 측정하는데 사용되며, 상기 가열수단(5)의 내측에는 원통형의 몸체(12)를 갖는 양방향 교정구(10)을 갖추고, 상기 교정구(10)의 몸체(12) 양측으로는 서로 반대방향으로 일직선을 이루는 원통형의 구멍(14)이 형성된다.

그리고, 상기 구멍(14)의 내측으로는 원추형의 곡면(16)이 형성되는 바, 상기 원추형의 곡면(16)은 상기 가열수단(5)에 의해서 가해진 열량이 상기 곡면(16)의 내측에 형성된 어느 한 지점(P1)에서 방사율(Effective Emissivity)이 1에 근접하도록 형성되는 것이다. 따라서, 상기 교정구(10)는 이후에 설명될 방열 튜브(20)가 상기 구멍(14)으로 끼워지는 경우, 각각의 튜브(20)내측은 흑체로를 구성하게 되는 것이다.

또한, 상기 몸체(12)의 중앙 상부측으로는 기준 온도계가 삽입되는 구멍(22)이 형성되는 바, 이는 상기 몸체(12)의 중심선이하로 연장하는 원형의 수직구멍(24)이 형성되고, 상기 수직구멍(24)의 상부측으로는 원추형으로 내경이 확장된 안내구(26)가 형성되는 것이다. 따라서, 상기 수직 구멍(24)의 중심에는 가열수단(5)에 의해서 상기 교정구(10)로 가해진 열량의 방사율(Effective Emissivity)이 1인 지점이 형성되는 것이다.

그리고, 상기 교정구(10)의 양측구멍(14)에는 직선 원통형의 방열튜브(20)가 장착되는 바, 상기 방열튜브(20)는 그 내부에 교정되어야할 온도계가 서로 반대방향으로 다수개 삽입되는 구조를 갖는다. 여기에서 상기 방열튜브(20)의 내부로 삽입되는 온도계는 저온에서 중온까지의 온도분포인 열전대(30) 또는 저항 온도계일수 있으며, 또는 고온온도의 측정이 가능한 광 고온도계(40)일수 있는 것이다. 또한 상기 방열튜브(20)는 상기 온도계의 종류에 따라서, 일측단부가 막힌 일측 개방형 튜브(20)일수도 있고(제4도 참조), 양측단부가 모두 개방된 양측 개방형 튜브(20′)일수도 있다(제5도 참조).

상기와 같이 구성되는 본 고안의 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정판(1)은 열전대(30)등과 같은 저온 분포대의 은도계를 교정하고자 하는 경우, 제4도에 도시된 바와 같이 일측단부 개방형 방열튜브(20)를 양방향 교정구(10)의 양측에 고정시키고, 이를 케이스(100)의 가열수단(5)내측에 위치시키며, 방열튜브(20)의 개방단부가 케이스(100)의 양측으로 위치되도록 하여주는 것이다. 그리고, 상기 몸체(12)의 중앙구멍(22)으로는 기준열전대(32)를 장착하여 그 하단부가 몸체(12)의 중앙지점인 방사율이 1인 지점(p2)에 위치하도록 고정하고, 교정하고자 하는 열전대(30)를 상기 방열튜브(120)의 길이 방향으로 다수개 장착하여 선단부가 방사율이 1인 지점(p1)에 위치시킨 다음, 이를 레코더(미도시)에 연결한다. 또한 이러한 상태에서 상기 가열수단(5)에 의해서 교정구(10)과 방열튜브(20)로 열을 가하고, “만일 상기 가열수단(5)이 전기저항식 가열코일이라면 전원을 공급함” 상기 기준 열전대(32)와 교정 열전대(30)에서 얻어진 측정값을 비교하여 교정 열전대(30)를 올바르게 수정한다.

한편, 상기에서 교정하여야 할 온도계가 고온온도 분포영역인 방사온도계등과 같은 광 고온도계(40)인 경우는 제5도에 도시된 바와 같이, 양측단부 개방형 방열 튜브(20′)를 양방향 교정구(10)의 양측에 각각 고정시키고, 양방향 교정구(10)와 이에 결합된 방열튜브(20′)를 케이스(100)의 가열수단(5)내측에 위치시키며, 방열튜브(20′)의 일측단부는 각각 양방향 교정구(10)의 원추형 곡면(16)에 접촉하도록 배치되고, 타측의 개방단부가 케이스(100)의 양측으로 위치되도록 하여주는 것이다. 그리고 상기 몸체(12)의 중앙구멍(22)으로는 기준열전대(32)를 장착하여 그 하단부가 몸체(12)의 중앙지점인 방사율이 1인 지점(p2)에 위치하도록 고정하고, 교정하고자 하는 방사 온도계(40)를 상기 방열튜브(20′)의 길이 방향으로 다수개 배치하여 이를 레코더(미도시)에 연결한다. 또한 이러한 방사 온도계(40)의 초점을 양방향 교정구(10)의 원추형 곡면(16) 내측에 형성되는 방사율이 1인 지점(p1)에 일치하도록 위치시킨 상태에서 상기 가열수단(5)에 의해서 교정구(10)와 방열튜브(20′)로 열을 가하고, 상기 기준 열전대(32)와 교정 온도계(40)에서 얻어진 측정값을 비교하여 교정 방사 온도계(40)를 올바르게 수정한다.

이러한 경우, 본 고안에 의한 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관(1)은 제6도에 도시된 바와 같이, 기준 열전대(32)의 온도측정점(p2)을 기준으로 상기 온도측정점(p2)으로 부터 멀어질수록 온도오차가 발생하게 되나, 이러한 온도오차는 거리별로 대칭을 이루게 된다. 이는 양방향 교정구(10)를 중심으로 방열 튜브(20)(20′)가 서로 대칭 구조를 이룸으로서 거리별 온도편차를 균일하게 할수 있는 것이다. 따라서, 안정되고 정확한 교정온도계(30)(40)의 온도측정이 가능하고 이를 비교할수 있는 것이다.

상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 양방향 교정구(10)와 방열튜브(20)(20′)가 각각 흑체로와 같은 역할을 하게 되어 하나의 흑체로로서 광 고온도계(복사 온도계, 적외선 온도계), 열전대, 저항 온도계 등을 동시에 교정할 수 있는 것이다. 그리고, 광 고온도계, 열전대, 저항 온도계 등을 교정하기 위해 전기로, 흑체로등 서로 다른 종류의 로를 보유할 필요가 없는 효과를 얻게 된다. 뿐만 아니라, 높은 온도측정의 정도비교가 가능하고, 승온시간을 단축시키며, 열전대와 광고온도계의 비교, 열전대와 저항 온도계의 비교측정, 광 고온도계와 저항온도계의 비교측정등 서로 다른 종류의 온도계를 동시에 비교하는 것이 가능한 개선된 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (1)

1. 내화벽돌로 이루어진 케이스(100)을 갖추고, 그 내부에 가열수단(5)을 구비하며, 상기 가열수단(5)의 내측으로 상온에서 고은까지 측정가능한 온도계를 위치시켜 이를 온도교정 및 검사, 측정하는데 사용되는 장치에 있어서, 상기 가열수단(5)의 내측으로 위치되는 원통형의 몸체(12)를 갖추고, 상기 몸체(12)의 양측으로는 서로 반대방향으로 일직선을 이루는 원통형의 구멍(14)이 형성되며, 상기 구멍(14)의 내측으로는 원추형의 곡면(16)이 형성되는 한편, 상기 몸체(12)의 중앙 상부측으로는 기준 온도계가 삽입되는 구멍(22)이 형성되는 양방향 교정구(10); 상기 교정구(10)의 양측구멍(14)에 끼워지는 원통형을 이루고, 그 내부에는 교정되어야할 온도계가 서로 반대방향으로 삽입되는 방열 튜브(20)(20′);를 포함하여 상기 가열수단(5)에 의해서 교정구(10)와 방열튜브(20)(20′)로 가해진 열량의 방사율이 1인 지점(p1)(p2)을 상기 방열 튜브(20)(20′)내에 형성하여 흑체로를 형성하고, 상기 방열 튜브(20)(20′)를 대칭배열하여 길이방향으로 온도편차를 최소화 함을 특징으로 하는 광 고온도계 및 열전대 겸용 교정관.