KR20080006687A

KR20080006687A - 온도 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치

Info

Publication number: KR20080006687A
Application number: KR1020060065698A
Authority: KR
Inventors: 김용규; 양인석; 강기훈; 감기술
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-17
Also published as: KR100817437B1; US7677794B2; US20080013591A1

Abstract

본 발명은 온도 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치에 관한 것으로서 상변화에 기초한 금속물질의 항온성을 이용하여 온도계의 측정오차를 점검할 수 있고 한 번의 교정작업으로 넓은 범위의 온도영역를 측정할 수 있어 교정에 소요되는 시간 및 비용의 효율을 높일 수 있는 온도 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치에 관한 것이다.

본 발명의 온도계 보정용 다중 셀은 일측에 온도계를 삽입하는 온도계 삽입홀이 형성되고 동일면상에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내며 상이한 상변화 온도를 갖는 기준물질이 각각 내장된 2 이상의 기준물질 삽입홀이 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 고정점 다중셀을 이용한 온도계 교정장치는 덮개가 구비되는 외부 용기; 상부 외부 용기에 합입되고, 내부 용기가 온도계삽입홀에 삽입 접촉되며, 상기 내부 용기에 대해 열적 상관관계를 갖고 상기 기준물질 삽입홀에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내는 기준물질이 내장밀봉되는 온도 보정용 다중 셀; 상기 내부 용기에 함입되는 온도계; 상기 외부 용기가 인입되고 상기 상변화가 유도되도록 가열하거나 냉각하는 온도조절수단; 상기 온도계와 연결되어 상기 온도계의 측정온도를 표시하는 온도표시부; 및 상기 온도계와 연결되어 상기 각각의 기준물질의 기준온도와 상기 기준물질의 상변화에 따른 항온구간에서 상기 온도계의 측정온도와 차이를 비교하고 저장하며 상기 차이에 따라 상기 온도계의 불량을 판 별하도록 하는 컴퓨터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

기준물질, 교정, 보정, 고정점 셀, 상전이

Description

온도 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치{The multi-fixed-point cells and temperature calibration system using it}

도 1은 종래의 고정점 셀의 단면도.

도 2는 도 1의 고정점 셀을 이용한 온도계 교정장치의 전체 시스템 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 온도계 보정용 다중 셀의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 온도계 교정장치의 일부 사시도.

도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 온도계 교정장치의 일부 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 온도계 교정장치의 전체 시스템 개략도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 온도 보정용 다중 셀

110 : 온도계 삽입홀 120 : 기준물질 삽입홀

130 : 기준물질 삽입홀 마개

200 : 외부 용기

210 : 덮개 220 : 복사차단판

230 : 가스 조절부 240 : 내부용기

300 : 온도조절수단

400 : 온도표시부

500 : 컴퓨터

1000 : 온도계

2000 : 기준물질

상기 온도계는 물체의 열역학적 성질, 특히 열팽창이나 온도에 따른 저항변화를 측정하거나 온도에 따라 변화되는 열기전력 양을 측정하여 온도를 측정하는 장치로 상기 온도계 중 특히 산업용 온도계는 고도의 정밀성이 요구된다. 상기 온도계가 이용되는 산업분야는 코크스공장, 도금공장 등과 같은 철강업계, 발전소, 대형 보관시설 등으로 상기 온도계는 산업의 다양한 분야에서 이용되고 있다.

상기와 같이 온도계가 산업설비에 이용될 경우, 상기 산업설비는 상시로 온도표시가 요구되며 미세한 오차에도 불량제품이 생산될 수 있으므로 온도계의 정확 한 성능이 요구되고, 이에 따라 정기적인 온도계의 점검이 이루어져야 한다. 그러나 종래의 산업용 온도계는 온도계의 교정작업을 위하여 온도계를 산업설비에서 떼어내고, 실험실로 옮겨 점검을 실시하게 되므로 공정중지로 인한 손실이 큰 단점이 있다.

상기 온도계의 교정작업을 위한 교정장치는 크게 기준온도계를 이용하는 방법과 고정점을 이용하는 방법이 있을 수 있으며 본 발명은 고정점을 이용하는 방법에 관한 발명으로 상기 고정점을 이용한 온도계 교정장치의 일예로, 도 1은 종래의 고정점 셀의 단면도이고, 도 2는 도 1의 고정점 셀을 이용한 온도계 교정장치의 전체 시스템 개략도이다. 도시된 바와 같이 종래의 교정장치는 온도계가 삽입 접촉되고, 상기 온도계에 대해 열적 상관관계를 갖으며 2상 또는 3상이 공존하는 상변화에 기초하여 기준온도를 나타낼 수 있도록 고순도로 정제된 금속으로 이루어진 기준온도 물질층(20)이 함입되는 고정점 셀(10); 상기 상변화를 유도하도록 상기 고정점 셀(10)이 인입되어 가열되는 가열장치(30); 상기 기준온도 물질층(20)에 대한 상기 온도계의 측정온도를 표시하도록 상기 온도계의 리드선에 접지되는 온도지시계(40); 및 상기 상변화에 따라 형성되는 항온구단의 당해 기준온도 및 상기 측정온도의 차이를 기준편차와 비교하고 상기 기준편차 범위 이상에 따라 상기 온도계의 불량을 판별하도록 상기 항온구간별 기준온도 및 상기 기준편차가 저장되고, 상기 온도지시계(40)와 전기적으로 연결되는 컴퓨터(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기한 바와 같은 고정점을 이용한 종래의 교정장치는 하나의 기준온 도 물질층이 구비되어 한 영역의 온도를 측정하기 위해 상기 교정장치의 가열장치를 통해 가열된 후 냉각하는 전체 교정작업에 약 2일 정도 소요되어야 하므로 여러 지점의 넓은 영역의 온도를 측정하기 위해 오랜 시간이 소요되어야하는 문제점이 있고, 외부로부터 열에 의한 온도오차가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 상기 교정작업에 오랜 시간이 소요됨에 따라 상기 온도계가 사용되는 산업에 있어 공정중지로 인한 생산비용의 증가와 같은 문제점이 존재하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 원하는 교정역역의 온도를 설정할 수 있으며 한 번의 교정시험으로 사용자가 원하는 넓은 영역대의 온도를 교정할 수 있어 교정작업에 소요되는 시간을 획기적으로 감축할 수 있어 상기 온도계의 점검에 의한 산업손실을 최소화할 수 있는 온도계 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 다른 목적은 복사열에 의한 측정온도의 오차발생을 막을 수 있어 상기 온도계의 정확한 교정이 가능하고 비용을 절약할 수 있고 교정작업의 효율성을 높일 수 있는 온도계 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀은 일측에 온도계를 삽입하는 온도계 삽입홀이 형성되고 동일면상에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내며 상이한 상변화 온도를 갖는 기준물질이 각각 내장된 2 이상의 기준물질 삽입홀이 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기준물질 삽입홀의 기준물질은 높은 상전이온도를 갖는 물질에서 낮은 상변이온도를 갖는 물질의 순서로 순차적으로 장입되는 것을 특징으로 하고, 상기 온도 보정용 다중 셀은 고순도의 흑연으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 온도계 삽입홀은 중앙부에 형성되고 상기 기준물질 삽입홀은 상기 온도계삽입홀의 주위에 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 온도계삽입홀 및 기준물질 삽입홀의 깊이는 동일면상에서 80~100mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고정점 다중셀을 이용한 온도계 교정장치는 덮개가 구비되는 외부 용기; 상부 외부 용기에 합입되고, 내부 용기가 온도계삽입홀에 삽입 접촉되며, 상기 내부 용기에 대해 열적 상관관계를 갖고 상기 기준물질 삽입홀에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내는 기준물질이 내장밀봉되는 온도 보정용 다중 셀; 상기 내부 용기에 함입되는 온도계; 상기 외부 용기가 인입되고 상기 상변화가 유도되도록 가열하거나 냉각하는 온도조절수단; 상기 온도계와 연결되어 상기 온도계의 측정온도를 표시하는 온도표시부; 및 상기 온도계와 연결되어 상기 각각의 기준물질의 기준온도와 상기 기준물질의 상변화에 따른 항온구간에서 상기 온도계의 측정온도와 차이를 비교하고 저장하며 상기 차이에 따라 상기 온도계의 불량을 판별하도록 하는 컴퓨터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부용기 내부의 상기 내부용기에 주변에 구비되어 온도계로 전달되는 열을 차단하는 복사차단판이 더 구비될 수 있으며, 상기 외부용기 일측에 구비되어 가스를 공급하거나 배출하는 가스조절부가 더 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 가스는 불활성기체인 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 온도계 보정용 다중 셀(100)의 사시도로 도시된 바와 같이 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)은 일측에 온도계(1000)를 삽입하는 온도계 삽입홀(110)이 형성되고 동일면상에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내며 상이한 상변화 온도를 갖는 2 이상의 기준물질(2000)이 각각 내장된 기준물질 삽입홀(120)이 이격되어 형성된다.

상기 온도계 보정용 다중 셀(100)은 고순도의 흑연으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 흑연은 높은 열전도도를 갖는 금속으로 고른 온도분포를 가져야 하는 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)에 적합하다.

상기 온도계 삽입홀(110)은 온도계(1000)가 삽입되는 내부용기(240) 및 온도계(1000)가 삽입되며 상기 온도계(1000)는 외부에 구비된 온도조절수단(300)에 의해 상기 기준물질(2000)과 함께 가열되거나 냉각되어 상기 온도계(1000)는 상기 기준물질(2000)의 상변이에 따른 항온구간의 온도가 측정됨으로써 상기 기준물질(2000)의 기준온도와 상기 온도계(1000)의 측정온도를 비교하여 온도계(1000)의 교정이 이루어진다.

상기 기준물질(2000)은 고순도로 정제된 금속으로 아연, 주석, 알루미늄 등과 같은 단일 금속 또는 합금이 이용될 수 있다. 상기 기준물질(2000)은 국제적인 온도표준의 기준이 되는 물질로서, 기준이 될 수 있는 상이한 상변화온도를 갖는 2 이상의 기준물질(2000)이 상기 기준물질 삽입홀(120)에 삽입된다.

상기 기준물질 삽입홀(120)에 충전되는 기준물질(2000)의 개수 및 종류에 따라 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)을 이용한 온도계(1000) 교정장치는 보다 넓은 영역대를 온도를 한 번의 교정작업을 통해 교정할 수 있게 된다.

사용자가 상기 온도계(1000)를 400~1350℃의 온도범위에서 교정하고자 할 경우, 상기 기준물질 삽입홀(120)에 충전되는 금속으로 Zn, Al, Ag, Cu, Fe-C, Co-C가 이용될 수 있으며, 상온~962℃의 온도범위에서 교정하고자 할 경우, 상기 기준물질 삽입홀(120)에 Ga, In, Sn, Zn, Al, Ag가 충전될 수 있다.

상기 기준물질 삽입홀(120)의 기준물질(2000)은 높은 상전이 온도를 갖는 물질에서 낮은 상변이 온도를 갖는 물질의 순서로 순차적으로 장입되는 것이 바람직하다. 상기 온도조절수단(300)을 통해 상기 온도계 보정용 다중 셀(100)을 가열하고, 액체상태의 가장 높은 상전이 온도를 갖는 기준물질(2000)을 충전하며 다음으로 낮은 상전이 온도를 갖는 기준물질(2000)의 순서로 순차적으로 장입됨으로써 온도를 낮추어 다음 기준물질(2000)의 충전시에 이미 충전된 기준물질(2000)이 용융됨을 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 기준물질 삽입홀(120)에 상기 기준물질(2000)이 삽입된 후 상기 기준물 질(2000)이 외부로 유출되지 않도록 기준물질 삽입홀 마개(130)를 이용하여 밀봉한다.

도 3은 온도계 삽입홀(110)이 온도계 보정용 다중 셀(100)의 중앙부에 형성되고 상기 기준물질 삽입홀(120)이 상기 온도계 삽입홀(110) 주위에 형성되며 상기 기준물질 삽입홀(120)이 6개 형성된 일 실시예를 도시하였다. 상기 기준물질 삽입홀(120)은 사용자가 요구하는 온도영역대에 따라 그 개수가 달라 질 수 있으며 온도변화에 따른 변화가 고르게 전달될 수 있도록 상기 온도계 삽입홀(110)과 기준물질 삽입홀(120) 간 거리는 일정하게 제작되는 것이 바람직하고, 상기 온도계 삽입홀(110) 및 기준물질 삽입홀(120)의 깊이는 동일면상에서 80~100mm인 것을 특징으로 한다.

일반적으로 상기 온도계 삽입홀(110)의 직경은 5~15mm로 형성되고, 상기 기준물질 삽입홀(120)의 직경은 5~10mm로 형성되며, 상기 온도계 삽입홀(110) 및 기준물질 삽입홀(120) 간 간격은 5~10mm로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 상기 온도계 삽입홀(110)에 삽입되는 온도계(1000)의 크기 , 상기 기준물질 삽입홀(120)에 삽입되는 기준물질(2000)의 종류 및 교정 환경에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.

도 4는 본 발명에 따른 온도계(1000) 교정장치의 일부 사시도이고, 도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 온도계(1000) 교정장치의 일부 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 온도계(1000) 교정장치의 전체 시스템 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)을 이용한 온도 계(1000) 교정장치는 덮개(210)가 구비되는 외부용기(200); 상기 외부용기(200)에 합입되는 온도 보정용 다중 셀(100); 온도계(1000); 상기 외부용기(200)가 인입되어 온도를 조절하는 온도조절수단(300); 상기 온도계(1000)와 연결되어 상기 온도계(1000)의 측정온도를 표시하는 온도표시부(400) 및 온도계(1000)의 측정온도와 기준물질(2000)의 상변이 온도를 비교 저장하는 컴퓨터(500);를 포함하여 이루어지며, 도 4내지 도 6에 도시된 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)을 이용한 온도계(1000) 교정장치는 복사차단판(220) 및 가스조절부(230)가 더 구비된 일실시예를 도시하였다.

상기 외부용기(200)는 상기 온도조절수단(300)에 인입되며 내부에 온도 보정용 다중 셀(100)이 구비된다. 상기 외부용기(200)는 덮개(210)가 구비되어 외부와 접촉이 차단된다.

상기 온도계 보정용 다중 셀(100)은 전술한 바와 같은 특징을 갖고, 상기 온도계 삽입홀(110)에 내부용기(240)가 삽입 접촉 되어 상기 내부용기(240) 내에 온도계(1000)가 합입되며, 상기 내부 용기에 대해 열적 상관관계를 갖고 상기 기준물질 삽입홀(120)에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내는 기준물질(2000)이 내장되며 밀봉처리된다.

본 발명의 온도계 보정용 다중 셀(100)을 이용한 온도계(1000) 교정장치의 교정대상 온도계로 열전대온도계(1000)와 산업용 백금저항 온도계(1000)가 적합하며 상기 산업용 백금저항 온도계(1000)에 리드선이 연결되어 리드선의 신호를 기초로 온도를 측정할 수 있다.

상기 온도조절수단(300)은 상기 외부용기(200)가 함입되고 전열선을 이용한 전기로가 이용될 수 있다. 또한, 상기 온도조절수단(300)은 이동 및 온도 조절이 용이한 것이 바람직하며 온도를 조절할 수 있는 수단이라면 한정됨이 없이 이용가능하다.

상기 온도계 보정용 다중 셀(100)이 상기 온도조절수단(300)에 의해 가열되면, 상기 기준물질 삽입홀(120)에 삽입된 기준물질(2000)이 가열되어 상변화가 진행된다. 이 때, 2상 또는 3상이 공존하는 상변화구간에선 항온구간이 형성되며 금속의 고유한 상변이 온도와 온도계(1000)에서 측정되는 온도를 비교하여 교정작업이 수행된다.

아울러, 상기 기준물질(2000)은 상기 온도조절수단(300)을 통해 가열함으로써 상기 기준물질(2000)의 용융점 온도를 이용할 수 있으며 다시 냉각함에 따른 상기 기준물질(2000)의 응고점을 이용하여 온도계(1000)의 교정작업이 수행된다.

상기 컴퓨터(500)는 각각의 기준물질(2000) 상변이 온도와 상기 기준물질(2000)의 상변화에 따른 항온구간에서 상기 온도계(1000)의 측정온도와 차이를 비교하고 상기 즉정값을 저장하며 설정된 오차에 의해 상기 온도계(1000)의 불량을 판별한다.

상기 복사차단판(220)은 복사열에 의한 온도계(1000)의 영향을 차단하기위한 구성으로 도시된 바와 같이 복수개의 복사차단판(220)이 적층될 수 있으며 일체형으로 형성되어 구비될 수도 있다.

상기 외부용기(200)의 내부는 상기 가스조절부(230)가 더 구비되어 진공상태 로 유지되도록 하거나 안정한 불활성 기체를 주입하여 기준물질의 산화에 의한 손상이 확실히 차단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 복사차단판(220)과 가스조절부(230)이 더 구비됨으로써 외부로부터의 복사열을 차단할 수 있고, 기준물질의 산화를 차단할 수 있으므로 더욱 정확한 교정작업이 수행될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

위에서 상술한 바와 같이 발명의 온도계 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치는 온도계 삽입홀이 형성되고 상이한 상변화 온도를 갖는 2 이상의 기준물질이 각각 내장된 기준물질 삽입홀이 이격되어 형성된 온도 보정용 다중 셀을 이용하여 사용자가 원하는 온도대역의 고정점 물질을 충전하여 한 번의 교정작업으로 넓은 영역대의 온도를 교정할 수 있고 정확한 온도교정이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 온도계 보정용 다중 셀 및 이를 이용한 온도계 교정장치는 교정작업에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있어 교정작업의 효율성을 높일 수 있고 교정작업에 따른 산업손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

일측에 온도계를 삽입하는 온도계 삽입홀이 형성되고 동일면상에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내며 상이한 상변화 온도를 갖는 기준물질이 각각 내장된 2 이상의 기준물질 삽입홀이 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀.
제 1 항에 있어서,

상기 기준물질 삽입홀의 기준물질은 높은 상전이온도를 갖는 물질에서 낮은 상변이온도를 갖는 물질의 순서로 순차적으로 장입되는 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀.
제 1 항에 있어서,

상기 온도계삽입홀은 중앙부에 형성되고 상기 기준물질 삽입홀은 상기 온도계삽입홀의 주위에 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀.
제 1 항에 있어서,

상기 온도 보정용 다중 셀은 고순도의 흑연으로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀.
제 1 항에 있어서,

상기 온도계삽입홀 및 기준물질 삽입홀의 깊이는 동일면상에서 80~100mm인 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀.
덮개가 구비되는 외부 용기;

상부 외부 용기에 합입되고, 내부 용기가 온도계삽입홀에 삽입 접촉되며, 상기 내부 용기에 대해 열적 상관관계를 갖고 상기 기준물질 삽입홀에 상변화에 기초하여 기준온도를 나타내는 기준물질이 내장밀봉되는 온도 보정용 다중 셀;

상기 내부 용기에 함입되는 온도계;

상기 외부 용기가 인입되고 상기 상변화가 유도되도록 가열하거나 냉각하는 온도조절수단;

상기 온도계와 연결되어 상기 온도계의 측정온도를 표시하는 온도표시부; 및

상기 온도계와 연결되어 상기 각각의 기준물질의 기준온도와 상기 기준물질의 상변화에 따른 항온구간에서 상기 온도계의 측정온도와 차이를 비교하고 저장하며 상기 차이에 따라 상기 온도계의 불량을 판별하도록 하는 컴퓨터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀을 이용한 온도계 교정장치.
제 6항에 있어서,

상기 외부용기 내부의 상기 내부용기에 주변에 구비되어 온도계로 전달되는 열을 차단하는 복사차단판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀을 이용한 온도계 교정장치.
제 6항에 있어서,

상기 외부용기 일측에 구비되어 가스를 공급하거나 배출하는 가스조절부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀을 이용한 온도계 교정장치.
제 8항에 있어서,

상기 가스는 불활성기체인 것을 특징으로 하는 온도 보정용 다중 셀을 이용한 온도계 교정장치.