KR200472015Y1 - 열전대를 이용한 온도측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 두 종류의 금속도체를 용접하지 않고 피측정체를 이용하여 열전대의 측온접점을 구현함으로써 피측정체의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 열전대를 이용한 온도측정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 고안의 열전대를 이용한 온도측정장치는, 온도 측정이 요구되는 피측정체(10)의 일측에 접촉되는 제1금속부재(110); 상기 피측정체(10)의 타측에 접촉되도록 상기 제1금속부재(110)와 소정 간격 이격되고, 상기 제1금속부재(110)와 다른 재질의 금속으로 이루어진 제2금속부재(120); 상기 피측정체(10)와의 온도 차에 의해 발생하는 기전력을 측정하여 온도를 검출하는 온도검출부(130)를 포함한다.

Description

열전대를 이용한 온도측정장치{Temperature measuring device using thermocouple}
본 고안은 열전대를 이용한 온도측정장치에 관한 것으로, 열전대를 이용하여 간단하게 피측정체의 온도를 측정할 수 있는 열전대를 이용한 온도측정장치에 관한 것이다.
열전대(Thermocouple) 온도측정장치는 열기전력을 이용하여 온도를 측정할 수 있도록 하는 것으로, 각기 다른 2개의 금속소선의 한쪽끝을 접합하여 측온접점을 형성한 후, 상기 측온접점을 측정할 발열물에 인접하게 위치시키고 열기전력을 측정하고, 상기 측정된 열기전력을 이용하여 측정부위의 온도를 알 수 있다.
상기와 같은 열전대 온도측정장치는 그 구조가 간단하고 금속소선의 종류에 따라 극저온에서부터 3000℃ 정도의 고온까지 넓은 범위의 온도를 측정할 수 있게 되므로 금속용융물의 온도측정 뿐만 아니라 소결로의 로내부 온도측정등 온도측정에 다양하게 이용되고 있다.
이러한 온도측정장치 중 대한민국 등록실용신안 20-0214689와 20-0361034에는 시스 열전대(sheathed thermocouple)가 개시되어 있다.
시스 열전대는 가는 금속시스에 마그네시아 또는 알루미나와 함께 열전대 소선(素線)을 넣어 고정시킨 열전대로서, 열전대 소선을 시스의 선단부에 직접 용접하여 측온접점을 만든 접지형, 열전대의 소선을 시스와 완전히 절연시켜 측온접점을 만든 비접지형, 열전대 소선을 시스에서 노출하여 측온접점을 만든 노출형 등으로 분류될 수 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 열전대는 측온접점이 용접이 되어 있는 관계상 용접부위의 형태에 따라 온도 측정의 정확도 및 응답속도에 차이가 발생하게 된다.
또한 온도 측정의 대상이 되는 피측정체를 가열한 상태에서 상기 피측정체의 표면 온도가 원하는 온도 범위에 속하는지 여부를 판단하는 공정에서는 피측정체의 온도를 보다 편리하게 측정할 필요성이 제기된다.
본 고안은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 두 종류의 금속도체를 용접하지 않고 피측정체를 이용하여 열전대의 측온접점을 구현함으로써 피측정체의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 열전대를 이용한 온도측정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 고안의 열전대를 이용한 온도측정장치는, 온도 측정이 요구되는 피측정체(10)의 일측에 접촉되는 제1금속부재(110); 상기 피측정체(10)의 타측에 접촉되도록 상기 제1금속부재(110)와 소정 간격 이격되고, 상기 제1금속부재(110)와 다른 재질의 금속으로 이루어진 제2금속부재(120); 상기 피측정체(10)와의 온도 차에 의해 발생하는 기전력을 측정하여 온도를 검출하는 온도검출부(130)를 포함한다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 탄성력에 의해 가압되어 상기 피측정체(10)에 접촉되는 것일 수 있다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 각각에는 코일스프링(143)과 판스프링(144)의 탄성력이 함께 작용하여 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 탄성력에 의해 직선운동을 하도록 구비된 것일 수 있다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 단부에는 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142) 사이에 상기 코일스프링(143)이 결합되어 있고, 상기 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142)의 측면에 상기 판스프링(144)이 결합된 것일 수 있다.
상기 피측정체(10)가 구 형상으로 이루어진 경우 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 상기 피측정체(10)에 접촉하는 위치 사이의 거리는 상기 피측정체(10)의 직경보다 작은 것일 수 있다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 서로 대향하도록 설치되는 것일 수 있다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)중 어느 하나가 크로멜(chromel)이고 나머지 하나는 알루멜(alumel)로 이루어진 것일 수 있다.
본 고안에 의하면, 피측정체를 이용하여 열전대의 측온접점을 형성함으로써 측온접점의 용접부위를 없애 피측정체의 온도를 정확히 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 온도측정장치를 보여주는 구성도,
도 2는 본 고안에 따른 온도측정장치의 탄성지지부를 보여주는 도면,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 고안의 온도측정장치를 보여주는 구성도이다.
본 고안의 온도측정장치는, 온도 측정이 요구되는 피측정체(10)의 일측에 접촉되는 제1금속부재(110), 상기 피측정체(10)의 타측에 접촉되도록 상기 제1금속부재(110)와 소정 간격 이격되고 상기 제1금속부재(110)와 다른 재질의 금속으로 이루어진 제2금속부재(120), 상기 피측정체(10)와의 온도 차에 의해 발생하는 기전력을 측정하여 온도를 검출하는 온도검출부(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 크로멜(chromel)과 알루멜(alumel)로 이루어질 수 있다. 크로멜(chromel)은 니켈에 약 20%의 크롬을 가한 니켈합금이고, 알루멜(alumel)은 알루미늄과 철을 니켈에 첨가한 것으로서, 크로멜과 알루멜을 조합하여 열전기쌍을 형성하게 된다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 서로 대향하도록 설치되되, 탄성력에 의해 가압되어 상기 피측정체(10)에 접촉됨으로써 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 단부가 상기 피측정체(10)에 밀착 접촉되도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위해 상기 제1금속부재(110)에는 상기 제1금속부재(110)를 피측정체(10) 측으로 탄성력에 의해 가압하는 제1탄성지지부(140)가 구비되고, 상기 제2금속부재(120)에는 상기 제2금속부재(120)를 피측정체(10) 측으로 탄성력에 의해 가압하는 제2탄성지지부(150)가 구비된다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 소정 간격 이격된 상태에서 그 이격된 공간에 상기 피측정체(10)를 위치시키게 되면, 상기 제1탄성지지부(140)와 제2탄성지지부(150)에 의해 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 양측으로 밀려나면서 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 사이에 상기 피측정체(10)가 접촉하도록 설치되며, 상기 피측정체(10)는 그 하부의 지지부재(도면에 미도시)에 의해 지지된다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 제1,2탄성지지부(140,150)에 의해 상기 피측정체(10)에 가압되어 접촉되므로 보다 안정된 접촉 상태를 유지하므로 정확한 온도의 측정이 가능하다.
상기 제1금속부재(110)는 상기 제1금속부재(110)와 동일한 재질의 금속에 의해 상기 온도검출부(130)와 연결되고, 상기 제2금속부재(120)는 상기 제2금속부재(120)와 동일한 재질의 금속에 의해 상기 온도검출부(130)와 연결된다.
또한 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 단부가 상기 피측정체(10)에 접촉하는 위치 사이의 거리는 상기 피측정체(10)의 직경보다 작은 것이 바람직하다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 피측정체(10)가 구(球) 형상으로 이루어진 경우 피측정체(10)의 수평 중심선 보다 아래쪽에서 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 접촉하도록 위치시킨다. 이와 같이 제1,2금속부재(110,120)와 피측정체(10)의 접촉부분을 피측정체(10)의 중심보다 아래쪽에 위치시키면 제1,2금속부재(110,120)의 단부가 피측정체(10)에 보다 안정된 상태로 접촉되므로 정확한 온도의 측정이 가능하다.
상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 피측정체(10)를 중심으로 멀어지는 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 피측정체(10)의 크기가 다양한 경우 상기 피측정체(10)에 접촉하는 위치가 균일하도록 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120) 각각의 위치를 조절하는 위치조절부(도면에 미도시)가 구비되고, 상기 위치조절부의 작동에 의해 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 피측정체(10) 측으로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 위치가 조절될 수 있다.
도 1에서는 온도 측정의 대상물인 피측정체(10)가 볼 조인트의 구두부(10)인 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 온도 측정이 필요성이 있는 물품에 대해서는 모두 적용 가능하다.
도 2는 본 고안에 따른 온도측정장치의 탄성지지부를 보여주는 도면이다.
제1탄성지지부(140)와 제2탄성지지부(150)는 동일한 구성으로 이루어져 있으므로, 도 2를 참조하여 제1탄성지지부(140)에 대해 설명한다.
상기 제1탄성지지부(140)는, 상기 제1금속부재(110)에 결합된 제1고정부재(141)와, 상기 제1고정부재(141)와 소정거리 이격된 제2고정부재(142), 양단이 상기 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142)에 각각 연결된 코일스프링(143), 전후단이 상기 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142)의 측면에 결합된 판스프링(144)으로 이루어져 있다.
상기 제1탄성지지부(140)는 코일스프링(143)과 판스프링(144)을 함께 구비함으로써 제1금속부재(110)가 피측정체(10) 방향인 전후방향으로만 탄성력에 의해 움직이도록 하고, 전후방향을 제외한 나머지 방향으로는 움직이지 않도록 구성하였다.
즉, 제1금속부재(110)에 코일스프링(143)만 연결되어 있다면 피측정체(10)를 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 단부에 접촉하도록 위치시킨 경우 제1금속부재(110)가 전후방향으로만 움직이는 것이 아니라 전후좌우 방향으로 움직일 수 있고 이 경우 제1,2금속부재(110,120)와 피측정체(10)의 접촉이 불안정해져 온도 측정이 정확하게 이루어지지 않을 수 있다.
따라서 본원 고안은 코일스프링(143)과 함께 판스프링(144)을 구비하여 전후방향으로만 탄성력에 의해 움직이도록 하고 좌우 방향의 움직임은 규제하여 온도 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 고안의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 고안의 범위에 속한다.
10 : 피측정체 110 : 제1금속부재
120 : 제2금속부재 130 : 온도검출부
140 : 제1탄성지지부 141 : 제1고정부재
142 : 제2고정부재 143 : 코일스프링
144 : 판스프링 150 : 제2탄성지지부

Claims (7)

  1. 온도 측정이 요구되는 피측정체(10)의 일측에 접촉되는 제1금속부재(110);
    상기 피측정체(10)의 타측에 접촉되도록 상기 제1금속부재(110)와 소정 간격 이격되고, 상기 제1금속부재(110)와 다른 재질의 금속으로 이루어진 제2금속부재(120);
    상기 피측정체(10)와의 온도 차에 의해 발생하는 기전력을 측정하여 온도를 검출하는 온도검출부(130);를 포함하되,
    상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 탄성력에 의해 가압되어 상기 피측정체(10)에 접촉되고,
    상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 각각에는 코일스프링(143)과 판스프링(144)의 탄성력이 함께 작용하여 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 탄성력에 의해 직선운동을 하도록 구비되며,
    상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)의 단부에는 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142) 사이에 상기 코일스프링(143)이 결합되어 있고, 상기 제1고정부재(141)와 제2고정부재(142)의 측면에 상기 판스프링(144)이 결합된 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피측정체(10)가 구 형상으로 이루어진 경우 상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)가 상기 피측정체(10)에 접촉하는 위치 사이의 거리는 상기 피측정체(10)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)는 서로 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속부재(110)와 제2금속부재(120)중 어느 하나가 크로멜(chromel)이고 나머지 하나는 알루멜(alumel)로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도측정장치.
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