KR200492020Y1 - 3d thermocouple structure for the improvement of durability and efficiency of thermocouple by using the hollow-type metal with high thermal conductivity and electrical conductivity - Google Patents
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Abstract
본 고안은 열전대의 온도측정 편차를 줄이고 위치에 따른 공간의 온도 측정 편차를 줄여서 측정하는 구조체의 온도 조절 효율을 높이는 열전대의 접합 기술과 구조체에 관한 것으로, 특히 기존의 알곤 용접을 이용한 접합 기술에 비하여 구조적으로 견고하고 기술적으로 간편하며 온도측정의 정확도를 향상시킬 수 있도록 개발된 열전대 접합 기술과 구조체에 관한 것이다.
본 고안은 열전대의 서로 다른 두 금속선을 크로스시켜 결선을 위한 접점을 증가시킨 다음 순도 90%이상의 속이 빈 hollow type 은을 끝부분에 끼워 넣어 압착하여 면접촉이 안정적으로 이루어지고 견고한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 의한 열전대는 기존의 접합기술에 비해 용접기 등의 개별적인 고가의 장비 도움없이 용이하고 견고하게 접합시킬 수 있을 뿐 아니라, 내구성 향상과 더불어 측정온도의 오차를 줄이고 열전대의 위치에 따른 온도 편차를 감소시켜 효율적인 온도측정을 기대할 수 있다.The present invention relates to a thermocouple bonding technology and structure that increases the temperature control efficiency of a structure to be measured by reducing the temperature measurement deviation of a thermocouple and reducing the temperature measurement deviation of a space according to a position, in particular, compared to a conventional bonding technology using argon welding. It is structurally robust, technically simple, and relates to a thermocouple bonding technology and structure developed to improve the accuracy of temperature measurement.
The present invention is characterized by cross-linking two different metal wires of the thermocouple to increase the contact point for wiring, and then inserting a hollow hollow type silver with a purity of 90% or more into the end and compressing it so that the surface contact is made stable and has a robust structure. Is done.
The thermocouple according to the present invention can be easily and sturdyly bonded without the help of individual expensive equipment such as a welding machine, as compared to the conventional joining technology, and also improves durability, reduces error in measurement temperature, and reduces temperature variation according to the position of the thermocouple. By reducing it, efficient temperature measurement can be expected.
Description
본 고안은 온도센서로서의 열전대의 온도측정 편차를 줄이고 위치에 따른 공간의 온도 측정 편차를 줄여서, 측정하는 구조체의 온도 조절 효율을 높이는 열전대의 접합 기술과 구조체에 관한 것으로, 특히 기존의 알곤 용접을 이용한 접합 기술에 비하여 구조적으로 견고하고 기술적으로 간편하며 열전달 및 온도측정의 정확도를 향상시킬 수 있도록 개발된 열전대 접합 기술과 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a thermocouple bonding technology and a structure that increases the temperature control efficiency of a structure to be measured by reducing the temperature measurement deviation of a thermocouple as a temperature sensor and reducing the temperature measurement deviation of a space according to a position, in particular, using an existing argon welding. It is related to a thermocouple bonding technology and a structure developed to be structurally robust, technically simple, and improve the accuracy of heat transfer and temperature measurement compared to bonding technology.
열전대는 서로 다른 두 금속선의 접합점에 온도차가 생기면 열기전력이 발생하여 회로 속에 열전류가 흐르게 되는 제백효과(Seebeck effect)를 이용하여 온도를 측정하게 된다. 일반적인 열전대의 접합기술로는 순간적인 전기적 스파크를 이용해서 단시간에 접합시키는 열전대 용접기를 이용한 알곤 용접이 널리 사용되고 있으며, 이는 서로 다른 두 금속선을 하나의 접점을 기준으로 용접기술을 이용하여 접합시키기 때문에 용접온도나 용접가스의 양 및 접합시간의 차이로 인해 정형화되지 않은 형태의 접합부를 형성해서 사용한다. When the temperature difference occurs at the junction of two different metal wires, the thermocouple measures the temperature using the Seebeck effect, in which thermal current flows through the circuit by generating thermal power. As a general thermocouple joining technique, argon welding using a thermocouple welding machine that is joined in a short time using an instantaneous electrical spark is widely used. This is because two different metal wires are joined using a welding technique based on one contact. Due to the difference in temperature, welding gas amount, and joining time, an unformed joint is formed and used.
또한, 서로 다른 두 금속선을 하나의 접점으로 연결하여 사용하는 구조적인 문제로 취급 부주의로 단선되기 쉽고, 장시간 사용하면 접합부에 미세균열이 발생하여 이로 인해 접합부 연결 부위가 단절되는 경우가 발생하게 된다. 접합점이나 접합부위의 단절로 열전대가 단선되는 경우, 측정하고자 하는 표면이나 공간의 온도 측정이 불가능해져 시스템의 파손이나 심지어 화재로 번지게 되어, 단선된 열전대를 다시 용접해야 하는 작업이 불가피해진다. In addition, it is easy to be inadvertently disconnected due to a structural problem in which two different metal wires are connected by a single contact point, and when used for a long time, micro-cracks are generated in the joints, which may cause the joints to be disconnected. When the thermocouple is disconnected due to the disconnection of the junction or the joint, it is impossible to measure the temperature of the surface or space to be measured, causing damage to the system or even fire, and it becomes inevitable to re-weld the disconnected thermocouple.
이러한 종래기술의 한 예로서, 반도체, 평판디스플레이, LED, 태양광발전소자 제조 공정에서는 수율 증진 관점에서 공정 온도 유지가 매우 중요하며, 공정 온도 유지를 위해서 전기식 히터자켓이 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 히터자켓에 기존의 알곤 용접으로 하나의 접점을 이용하는 열전대를 사용하는 경우, 측정온도 기준으로 편차가 심하고 (측정온도 200도의 경우 3도 이상), 열전대 접합부의 위치에 따라 전체 온도의 편차가 심한 것으로 측정되었다. 특히 소구경의 파이프나 밸브를 감싸는 히터자켓의 경우 하나의 접점을 용접한 열전대의 경우, 열전대의 위치에 따라 히터자켓 내부의 열선 위치와의 거리가 달라짐으로 온도 편차가 더 심각한 것으로 나타났다. 이는 국부적으로 과열, 또는 온도 저하에 따라 전체 공정에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 또한, 접점부근의 미세균열에 의해 히터자켓 제작 과정에서 열전대의 고정 작업의 어려움 등 여러 단점이 있다.As an example of such a prior art, in the process of manufacturing semiconductors, flat panel displays, LEDs, and photovoltaic devices, maintaining the process temperature is very important from the viewpoint of improving yield, and an electric heater jacket is commonly used to maintain the process temperature. In the case of using a thermocouple that uses a single contact point with conventional argon welding for such a heater jacket, the deviation is severe based on the measured temperature (more than 3 degrees in the case of a measured temperature of 200 degrees), and the overall temperature varies greatly depending on the location of the thermocouple junction. It was measured. In particular, in the case of a heater jacket surrounding a small-diameter pipe or valve, the temperature deviation was more serious because the distance from the position of the heating wire inside the heater jacket varies depending on the position of the thermocouple. This can have a profound effect on the overall process due to local overheating or temperature drop. In addition, there are several disadvantages, such as difficulty in fixing the thermocouple in the process of manufacturing the heater jacket due to the micro-crack near the contact point.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하고 견고한 면접합 구조로써 접합면을 상대적으로 넓게 유지하여, 접합면이나 접합부위의 미세균열로 인한 단선을 방지하고, 온도 측정을 하는데 있어서 온도편차를 적게 하고 위치의 변화에 따른 온도차를 줄이고 결과적으로 온도 측정을 보다 정확하고 효율적으로 하는 안정적 구조를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described conventional problems, and the purpose of the present invention is to solve the conventional problems as described above and maintain a relatively wide joint surface with a sturdy surface-joining structure. It is to provide a stable structure that prevents disconnection due to micro-cracking at the junction, reduces temperature deviation in temperature measurement, reduces temperature difference due to change in position, and consequently makes temperature measurement more accurate and efficient.
본 고안에 따른 열전대 구조체는, 2종의 금속선을 크로스시켜 엮어준 접합부 및 상기 접합부 외면을 둘러싼 열전도부재를 포함할 수 있다.The thermocouple structure according to the present invention may include a joining part interwoven by crossing two types of metal wires and a heat conducting member surrounding the outer surface of the joining part.
상기 접합부는 U 자 형태로 구부린 후 외면에 열전도부재를 압착시킬 수 있다.The bonding portion may be bent into a U-shape, and then a heat-conducting member may be compressed on the outer surface.
또한, 상기 접합부를 열전도 부재 중공부를 통과시킨 후 U 자 형태로 구부린 다음 압착시킬 수 있다. In addition, after passing through the hollow portion of the heat-conducting member, the joint may be bent in a U-shape and then pressed.
상기 열전도부재는 중공부를 포함할 수 있다.The heat conducting member may include a hollow portion.
상기 열전도부재는 열전도율이 300(Kcal/mh℃)이상인 물질로 이루어질 수 있다. The thermal conductive member may be made of a material having a thermal conductivity of 300 (Kcal/mh℃) or higher.
이상에서 서술한 바와 같이 본 고안은 온도센서의 하나인 열전대의 접합을 기존의 접합기술에 비해 고가의 용접기등 별도의 장비없이 용이하고 견고하게 접합시킬 수 있을 뿐 아니라, 측정온도의 오차를 줄이고 열전대의 위치에 따른 온도편차를 감소시켜 효율적인 온도측정을 기대할 수 있다. As described above, the present design can easily and reliably join a thermocouple, which is one of the temperature sensors, without additional equipment such as an expensive welding machine, as compared to the conventional joining technology, and reduces the error of the measured temperature and reduces the thermocouple. Effective temperature measurement can be expected by reducing the temperature deviation according to the position of.
특히, 반도체, 평판디스플레이, LED, 태양광발전소자 제조 공정에서는 수율 증진 관점에서 공정 온도 유지가 매우 중요하며, 공정 온도 유지를 위해서 전기식 히터자켓이 보편적으로 사용되고 있다. 이들 히터자켓은 저장용기, 파이프, 필터, 이음쇠, 밸브 등의 내부에서 유동하는 액체나 기체의 온도를 특정 온도로 올리거나 특정 온도를 유지하기 위하여 전술한 설치요구자재의 외형을 직접 감싸 덮도록 설치되는 제품이다. In particular, in the process of manufacturing semiconductors, flat panel displays, LEDs, and photovoltaic devices, maintaining the process temperature is very important from the viewpoint of improving yield, and an electric heater jacket is commonly used to maintain the process temperature. These heater jackets are installed so that the temperature of the liquid or gas flowing inside the storage container, pipes, filters, fittings, valves, etc. is raised to a specific temperature or directly covers and covers the external shape of the above-described installation request material to maintain a specific temperature. It is a product.
본 고안의 실질적인 효과를 비교한 데이터를 표 1에 도시하였다. 열전대의 종류에는 제한이 없지만 본 고안에서 사용한 열전대는 K-type으로 200도의 온도에서 기존의 알곤 용접한 열전대(비교예 1)와 본 고안의 열전대(실시예 1)를 비교 측정한 결과이다.Table 1 shows data comparing actual effects of the present invention. Although the type of thermocouple is not limited, the thermocouple used in the present invention is a K-type and is a result of comparing and measuring an existing argon welded thermocouple (Comparative Example 1) and a thermocouple (Example 1) of the present invention at a temperature of 200 degrees.
(분)time
(minute)
도 1은 본 고안에 따른 개념도이다. 1 is a conceptual diagram according to the present invention.
본 고안에 따른 열전대(10)는, 2종의 금속선을 크로스시켜 엮어준 접합부(50) 및 상기 접합부(50) 외면을 둘러싼 열전도부재(40)를 포함할 수 있다.The
1) 피복 열전 금속선 1(20) 및 피복 열전 금속선 2(21) 각각의 한쪽 끝을 스트리퍼를 이용하여 안쪽 피복까지 12mm정도 탈피하여 피복을 벗긴 금속선 1(30) 및 피복을 벗긴 금속선 2(31)을 형성한다.1) One end of each of the coated thermoelectric metal wire 1 (20) and the coated thermoelectric metal wire 2 (21) is stripped about 12 mm to the inner coating using a stripper, and the stripped metal wire 1 (30) and the stripped metal wire 2 (31) To form.
피복을 벗긴 금속선 1(30) 및 피복을 벗긴 금속선 2(31)의 두께는 동일하거나 차이가 있을 수 있다. The thickness of the uncovered metal wire 1 (30) and the uncovered metal wire 2 (31) may be the same or different.
피복을 벗긴 금속선 1(30) 및 피복을 벗긴 금속선 2(31)이 크로스되어 형성되는 접합부(50)는 크로스된 후 1회 이상 접힐 수 있다. The
2) 상기 피복을 벗긴 금속선 1(30) 및 피복을 벗긴 금속선 2(31)를 크로스시켜 엮어 접합부(50)를 형성한다. 그리고, 접합부(50)의 길이가 10mm 정도가 되도록 끝부분을 절개한 다음 열전도부재(40)를 끝부분에 끼워 넣고 U자 형태로 구부려준다. 2) The stripped metal wire 1 (30) and the stripped metal wire 2 (31) are cross-woven to form a
이는 피복을 벗긴 금속선 1(30) 및 피복을 벗긴 금속선 2(39)를 크로스시켜 결선을 위한 접점을 증가시키고, 다시 한번 구부려 줌으로써 접점을 확실하게 증가시키는 효과가 있다.This has the effect of increasing the contact point for the connection by crossing the uncovered metal line 1 (30) and the uncovered metal line 2 (39), and increasing the contact point by bending again.
3) 접합부(50)와 열전도부재(40)를 압착한다. 3) The bonding
상기 접합부(50)는 U 자 형태로 구부린 후 외면에 열전도부재(40)를 압착시킬 수 있다.The
또한, 상기 접합부(50)에 열전도부재(40)를 끼운 후 접합부를 U 자 형태로 구부린 후 열전도부재(40)를 압착시킬 수 있다.In addition, after inserting the heat-conducting
상기 압착은 프레스를 통하여 수행될 수 있다.The pressing can be performed through a press.
상기 프레스는 로울러 형태 또는 판 형태 일 수 있다.The press may be in the form of a roller or plate.
접합부(50)에 열전도부재(40)를 끼워 넣어 압착함으로써 면접촉을 증가시키는 것은 물론, 안정적인 열전대(10) 결선 구조를 갖는 특징이 있다. By inserting the
상기 열전도부재(40)는 중공부(41)를 포함할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 상기 열전도부재(40)는 도2의 (a)와 같이 내부가 빈 원기둥 형태 또는 도 2의 (b)와 같이 내부가 비어 있는 콘 형태 일 수 있다.Referring to FIG. 2, the heat-conducting
상기 콘의 단면적은 일정하거나 안쪽으로 갈수록 좁아질 수 있다.The cross-sectional area of the cone may be constant or narrow as it goes inward.
상기 열전도부재(40)는 열전도도와 전기전도도가 높다면 그 재질은 제한되지 않는다. 상기 열전도부재(40)는 금속일 수 있으며, 바람직하게는 은, 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스, 텅스텐, 크롬, 니켈 중 어느 하나 또는 2 이상의 합금 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 열전도부재(40)는 고순도 은으로 이루어질 수 있다.The material of the thermal
상기 열전도부재(40)는 열전도율이 300(Kcal/mh℃)이상인 물질일 수 있다.The thermal
하나의 구체적인 예에서, 열전도부재(40)로서, 열전도율 및 전기전도도가 높은 순도 90% 이상의 은을 사용하여 열전달율 및 전기전도도를 향상시켜 온도 측정 오차를 감소시키고 정확하고 효율적인 온도 측정을 제공하는 효과가 있다. In one specific example, as a
10: 열전대
20: 피복 열전 금속선 1
21: 피복 열전 금속선 2
30: 피복을 벗긴 금속선 1
31: 피복을 벗긴 금속선 2
40: 열전도부재
41: 중공부
50: 접합부10: thermocouple
20: sheathed thermoelectric metal wire 1
21: sheathed thermoelectric metal wire 2
30: stripped metal wire 1
31: stripped metal wire 2
40: heat conducting member
41: hollow
50: joint
Claims (5)
상기 접합부 외면을 둘러싼 열전도부재;
를 포함하며,
상기 접합부는 U 자 형태로 구부린 후 외면에 열전도부재를 압착시키고,
상기 열전도부재는 열전도율이 300(Kcal/mh℃)이상인 물질로 이루어지며,
상기 접합부의 길이가 10mm가 되도록 상기 금속선의 끝부분을 절개한 다음 열전도부재를 끝부분에 끼워 넣고 U자 형태로 구부려주며,
상기 열전도부재의 내부에 형성되어 상기 접합부가 통과하는 중공부는 내부가 비어 있는 콘 형태로
상기 콘의 단면적은 안쪽으로 갈수록 좁아지는 열전대 구조체.A junction in which two types of metal wires having been stripped are interwoven and interwoven; And
A heat conducting member surrounding the outer surface of the junction;
It includes,
The bonding portion is bent in a U-shape, and then a heat conducting member is pressed on the outer surface,
The thermal conductive member is made of a material having a thermal conductivity of 300 (Kcal/mh℃) or higher,
Cut the end of the metal wire so that the length of the joint is 10 mm, insert the heat conducting member into the end, and bend it into a U shape.
The hollow portion formed inside the heat-conducting member and passing through the joining portion has a hollow cone shape.
The cross-sectional area of the cone is a thermocouple structure that narrows toward the inside.
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Citations (2)
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US4224461A (en) * | 1978-08-18 | 1980-09-23 | General Electric Company | Ungrounded three wire thermocouple |
JP2018096759A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 株式会社ジャパンユニックス | Temperature sensor |
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US4224461A (en) * | 1978-08-18 | 1980-09-23 | General Electric Company | Ungrounded three wire thermocouple |
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