KR20090052551A - Continuous temperature sensor and cable having the same - Google Patents

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Abstract

일정 지점과 지점 사이의 온도를 연속적으로 감지 할 수 있도록 이루어진 연속형 온도센서 및 이를 구비한 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous temperature sensor and a cable having the same, which are configured to continuously detect a temperature between a point and a point.

그러한 연속형 온도센서는, NTC 서미스터 재료로 이루어지며 길이방향으로 연장되는 서미스터 소자와, 상기 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 각각 형성되는 2개의 전극과, 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 표면을 감싸는 절연피복을 포함하는 연속형 온도센서를 제공한다.Such a continuous temperature sensor includes a thermistor element made of an NTC thermistor material and extending in the longitudinal direction, two electrodes respectively formed along both corresponding surfaces of the NTC thermistor element, and the surface of the NTC thermistor element and the electrode. Provided is a continuous temperature sensor comprising a wrap insulation.

또한 본 발명은, 용융 압출기를 통해 띠 모양으로 플라스틱 성형물을 압출하여 연속적으로 성형한 후, 이 플라스틱 성형물이 냉각되기 전 NTC 특성을 갖는 반도체 세라믹 분말을 표면에 고루 도포하고 예열된 금속롤러 사이로 통과시켜 플라스틱 성형물이 NTC 특성을 갖도록 제작하는 NTC 서미스터 소자 성형공정과, 상기 공정에서 성형된 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 2개의 전극을 각각 형성하는 전극 형성공정과, 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 외측을 감싸는 절연피복 형성공정을 포함하는 연속형 온도센서 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, by continuously extruding the plastic molding in a band shape through a melt extruder, and then the semiconductor ceramic powder having NTC properties evenly applied to the surface and passed through the preheated metal roller before the plastic molding is cooled. An NTC thermistor element forming process for manufacturing a plastic molding to have NTC characteristics, an electrode forming process for forming two electrodes along both corresponding surfaces of the NTC thermistor element formed in the process, and the NTC thermistor element and the electrode It provides a continuous temperature sensor manufacturing method comprising an insulating coating forming process surrounding the outside.

온도센서, NTC서미스터소자, 전극, 절연피복, 중간재, 케이블 Temperature sensor, NTC thermistor element, electrode, insulation coating, intermediate material, cable

Description

연속형 온도센서 및 이를 구비한 케이블{CONTINUOUS TEMPERATURE SENSOR AND CABLE HAVING THE SAME}Continuous temperature sensor and cable with the same {CONTINUOUS TEMPERATURE SENSOR AND CABLE HAVING THE SAME}

본 발명은 온도센서 및 이를 구비한 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정 지점과 지점 사이의 온도를 연속적으로 감지 할 수 있도록 이루어진 연속형 온도센서 및 이를 구비한 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensor and a cable having the same, and more particularly, to a continuous temperature sensor and a cable having the same made to continuously detect the temperature between a certain point and the point.

일반적으로 온도센서는 여러 산업 분야에서 다양하게 사용되고 있으며, 사용분야에 적합하도록 제작되어 사용되고 있다.In general, the temperature sensor is used in a variety of industries, and is manufactured and used to suit the field of use.

온도센서는 측정대상물의 종류, 측정의 정밀도 등을 고려해 적합한 온도센서를 선택하여 사용할 수 있다.The temperature sensor can be used by selecting a suitable temperature sensor in consideration of the type of measurement object and the accuracy of the measurement.

기존 산업계에서 온도 조작이 가능하게끔 하는 온도 센서라 하면, 아래 5 종류로 분류가 가능하다.If it is a temperature sensor that enables temperature operation in the existing industry, it can be classified into the following five types.

열전대(Thermocouple) : 흔히 열전대 또는 Thermocouple 이라고 불리며 특성이 다른 두 가지 금속선의 접합부에 열을 가하면 미세한 전압이 발생하는 센서로 금속의 종류에 따라 K 타입, 또는 J 타입 등으로 구분된다.Thermocouple: commonly called thermocouple or thermocouple, and when heat is applied to the junction of two metal wires with different characteristics, micro voltage is generated. It is classified into K type or J type according to the type of metal.

RTD센서 : 섭씨 0도에서 100 오옴을 갖는 금속인 백금(Pt)의 저항이 온도에 비례하는 점을 활용한 온도센서.RTD sensor: A temperature sensor that utilizes a point where the resistance of platinum (Pt), a metal having 100 ohms at 0 degrees Celsius, is proportional to temperature.

써미스터(Thermistor) : NTC 또는 PTC 특성을 갖는 세라믹 반도체를 센서화 한 것으로 저온에서 정밀도가 높다.Thermistor: A sensor semiconductor sensor with NTC or PTC characteristics, high precision at low temperature.

바이메탈 방식 : 열팽창계수가 다른 금속판 두 장을 겹쳐서 판 모양 또는 코일모양으로 만들어 온도에 따라 휘어지는 원리를 이용하여 만든 온도계.Bimetal type: A thermometer made by using two metal plates with different coefficients of thermal expansion in the form of a plate or coil, and using the principle of bending according to temperature.

가스관 방식 : 밀봉된 관에 가스를 주입하여 가스의 열팽창에 따라 주름관의 길이가 변화하는 원리를 이용하는 방식의 온도센서.Gas pipe type: A temperature sensor that uses the principle that the length of corrugated pipe changes according to the thermal expansion of gas by injecting gas into the sealed pipe.

상기의 모든 온도센서들은 모두 불연속형 온도센서로서 특정 지점의 온도 측정(Point Sensing)은 가능하지만, 일정 지점과 지점 사이의 온도를 감지, 통제할 수 없음으로 인해 통제(Control)의 불완전성 문제를 극복할 수 없다.All of the above temperature sensors are discontinuous temperature sensors, but point sensing is possible, but it is impossible to detect and control the temperature between points. Can't get over it.

또한 종래의 히팅 케이블은 케이블의 어느 한 부분에 상기와 같은 온도센서를 연결하여 히팅 케이블의 온도를 측정 및 제어할 수 있도록 구성된다.In addition, the conventional heating cable is configured to measure and control the temperature of the heating cable by connecting the temperature sensor as described above to any part of the cable.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정 지점과 지점 사이의 온도를 연속적으로 감지 할 수 있는 연속형 온도센서 및 이를 구비한 케이블을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention to provide a continuous temperature sensor and a cable having the same that can continuously detect the temperature between a certain point and the point. .

본 발명이 제안하는 연속형 온도센서는, NTC 서미스터 재료로 이루어지며 길이방향으로 연장되는 서미스터 소자와, 상기 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 각각 형성되는 2개의 전극과, 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 표면을 감싸는 절연피복을 포함하는 연속형 온도센서를 제공한다.The continuous temperature sensor proposed by the present invention includes a thermistor element made of an NTC thermistor material and extending in the longitudinal direction, two electrodes respectively formed along both corresponding surfaces of the NTC thermistor element, the NTC thermistor element, and Provided is a continuous temperature sensor comprising an insulating coating covering the surface of the electrode.

또한 본 발명은, 용융 압출기를 통해 띠 모양으로 플라스틱 성형물을 압출하여 연속적으로 성형한 후, 이 플라스틱 성형물이 냉각되기 전 NTC 특성을 갖는 반도체 세라믹 분말을 표면에 고루 도포하고 예열된 금속롤러 사이로 통과시켜 플라스틱 성형물이 NTC 특성을 갖도록 제작하는 NTC 서미스터 소자 성형공정과, 상기 공정에서 성형된 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 2개의 전극을 각각 형성하는 전극 형성공정과, 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 외측을 감싸는 절연피복 형성공정을 포함하는 연속형 온도센서 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, by continuously extruding the plastic molding in a band shape through a melt extruder, and then the semiconductor ceramic powder having NTC properties evenly applied to the surface and passed through the preheated metal roller before the plastic molding is cooled. An NTC thermistor element forming process for manufacturing a plastic molding to have NTC characteristics, an electrode forming process for forming two electrodes along both corresponding surfaces of the NTC thermistor element formed in the process, and the NTC thermistor element and the electrode It provides a continuous temperature sensor manufacturing method comprising an insulating coating forming process surrounding the outside.

본 발명에 의한 연속형 온도센서는 종래에 비하여 지점과 지점 사이의 온도를 광범위하게 감지할 수 있다.The continuous temperature sensor according to the present invention can detect a point-to-point temperature in a wide range as compared with the related art.

또한 온도센서가 전선 모양으로 유연성이 뛰어나 온도센서가 제공되는 대상 물체의 크기나 모양 및 길이에 관계없이 용이하게 설치할 수 있다.In addition, since the temperature sensor is flexible in the form of a wire, it can be easily installed regardless of the size, shape, and length of the object to which the temperature sensor is provided.

그리고 종래에는 온도 감지의 지역적 불완전성을 만회하기 위해 가능한 많은 수의 센서를 설치하고 또 각 센서별로 감지 및 통제 회로를 두어야 하지만 본 발명의 경우 온도센서와 리드선과의 접점수를 최소화 할 수 있다.In the related art, in order to make up for the local imperfection of temperature sensing, a large number of sensors should be installed and sensing and control circuits should be provided for each sensor. However, in the present invention, the number of contacts between the temperature sensor and the lead wire can be minimized.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명에 의한 연속형 온도센서를 절단한 상태의 사시도이고, 도 2는 도 1의 온도센서를 제조할 때 내부에 제공된 중간재를 설명하기 위하여 온도센서의 일부분을 벗긴 상태의 사시도로서, 부호 2는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 특성을 갖는 반도체 소자(서미스터 소자)이다.1 is a perspective view of a state in which a continuous temperature sensor is cut according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a state in which a part of the temperature sensor is peeled off to explain an intermediate material provided when the temperature sensor of FIG. 1 is manufactured. 2 is a semiconductor device (thermistor device) having NTC (Negative Temperature Coefficient) characteristics.

NTC 반도체 세라믹을 이용한 온도 센서가 광범위하게 사용되고 있지만 세라믹 소재 자체는 쉽게 구하기가 어려우며, 본 발명의 NTC 서미스터 소자를 제조하기 위하여 지름이 20 ~ 30mm 가량 되는 디스크모양의 세라믹 소재를 볼밀(Ball mill)을 사용하여 50nm 크기의 분말로 가공하여 뒤에서 상세하게 설명되는 바와 같이 소정의 폭과 두께를 갖도록 하면서 길이방향으로 길게 압출하는 방법으로 NTC 서미스터 소자를 성형할 수 있다.Although the temperature sensor using NTC semiconductor ceramic is widely used, the ceramic material itself is difficult to obtain easily, and in order to manufacture the NTC thermistor device of the present invention, a ball mill is used to produce a disk-shaped ceramic material having a diameter of about 20 to 30 mm. The NTC thermistor element can be molded by using a 50 nm sized powder to extrude in the longitudinal direction while having a predetermined width and thickness as described in detail later.

이를 더 상세히 설명하면 160도로 예열된 60mm 롤밀(Roll-mill)을 사용하여 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 세라믹 분말을 20:80 비율로 용융 혼합하여 압출하는 방 법으로 띠 모양의 NTC 서미스터 소자(2)를 성형할 수 있다.More specifically, a strip-shaped NTC thermistor element (2) is a method of melt-extruding low-density polyethylene (LDPE) and ceramic powder in a 20:80 ratio using a 60 mm roll-mill preheated to 160 degrees (2). Can be molded.

상기와 같은 NTC 서미스터 소자(2) 제조 공정시 사용되는 반도체 세라믹 분말은, 분말 형태의 니켈화합물(예를 들면, NiO3)과 분말형태의 사마리안 화합물(예를 들면, Sm2O3) 그리고 분말형태의 네오다이미늄 화합물(예를 들면, Nd2O3) 등을 사마리안과 네오다이미늄의 합과 니켈과의 비율이 0.98이 되도록 섞은 후, 볼밀(Ball mill)을 사용하여 24시간 가량 가늘게 분쇄한 후, 용제(Binder)를 넣어 다시 한 시간 가량 섞는다. 섞인 혼합물을 걸러내고 건조한 후 2t/m2의 압력으로 압출성형을 하고, 900℃ 산소 환경에서 2시간 가량 가열하여 용제(Binder)를 없앤다. 이 후 산소를 포함한 1000C HIP(Hot Isostatic Pressing) 용광로에서 2000 bars의 압력을 4시간 동안 가해 3mm 두께의 디스크를 만들어 NTC 서미스터 소자를 제작하기 위한 세라믹 분말을 얻을 수 있다.The semiconductor ceramic powder used in the NTC thermistor element 2 manufacturing process as described above may include powdered nickel compounds (eg, NiO 3 ) and powdered samaritan compounds (eg, Sm 2 O 3 ) and Powdered neodymium compounds (e.g., Nd 2 O 3 ), etc. are mixed so that the ratio of the sum of samaritan, neodymium and nickel is 0.98, and then using a ball mill for 24 hours. After grinding it thinly, add the solvent (Binder) and mix for another hour. The mixed mixture was filtered, dried and extruded at a pressure of 2t / m 2 , and heated at 900 ° C. in an oxygen environment for about 2 hours to remove the binder. Afterwards, a 1000 mm hot isostatic press (HIP) furnace with oxygen was applied at 2000 bars for four hours to produce a 3 mm thick disk to obtain ceramic powder for fabricating NTC thermistor elements.

상기 방법으로 실험실에서 생산된 NTC 서미스터 소자(2)의 온도별 저항 특성은 아래 그래프와 같다.Temperature resistance characteristics of the NTC thermistor element 2 produced in the laboratory by the above method is as shown in the graph below.

Figure 112007083710011-PAT00001
Figure 112007083710011-PAT00001

상기 그래프에서 "roll-milled # 1"은 고분자 혼합물을 만드는 공정이며 그 중 첫번째 샘플로 시험된 결과를 뜻한다.In the graph, "roll-milled # 1" refers to the process of making a polymer mixture, the result of which was tested with the first sample.

또 Down 및 Up은 온도를 올려가면서 저항을 재는 방법과 온도를 내려가면서 저항을 측정했을 때를 구분해 표기한 것을 나타낸다.In addition, Down and Up indicate how to measure the resistance while raising the temperature and when the resistance is measured while decreasing the temperature.

상기 그래프에서와 같이 반도체 소자로 이루어진 플라스틱 성형물은 측정된 저항 값이 높아 상업화하기에는 불충분한 점이 있으므로 이를 극복하기 위하여 도 3과 같은 장치를 사용하여 NTC 서미스터 소자(2)를 성형할 수 있다.As shown in the graph, since the plastic molded article made of a semiconductor device has a high resistance value and is insufficient to be commercialized, the NTC thermistor device 2 may be formed by using a device as shown in FIG. 3 to overcome this problem.

즉, 요구되는 압출량에 따라 압출기 크기가 달라지지만 25mm ~ 60mm 배럴 내경을 규격으로 하는 용융 압출기(g)를 통해 폭 4~10mm, 두께 0.5~2.0mm의 띠 모양으로 플라스틱 성형물(c)을 압출하여 연속적으로 성형한 후, 이 플라스틱 성형물(c)이 냉각되기 전 대략 0.1 ~100㎛ 크기로 분쇄된 NTC(Negative Temperature Coefficient) 특성을 갖는 반도체 세라믹 분말(e)을 반도체 세라믹 분말 분사 장치(d)를 통과시키면서 플라스틱 성형물(c) 표면에 고루 도포하고, 130 ~ 200℃ 정도로 예열된 한 쌍의 금속 롤러(f) 사이로 통과시키면 플라스틱 성형물(c)에 세라믹 분말(e)이 압입(壓入)되면서 플라스틱 성형물(c)이 NTC 특성을 갖추면서 NTC 서미스터 소자(2)가 성형된다.In other words, the extruder size varies according to the required extrusion amount, but the plastic molding (c) is extruded into a strip of 4 to 10 mm in width and 0.5 to 2.0 mm in thickness through a melt extruder (g) having a barrel inner diameter of 25 mm to 60 mm. After the continuous molding, the semiconductor ceramic powder (e) having the NTC (Negative Temperature Coefficient) property, which is pulverized to a size of about 0.1 to 100 µm, before the plastic molding (c) is cooled, the semiconductor ceramic powder spraying device (d) While passing through the surface of the plastic molding (c) evenly applied, and passed through a pair of metal rollers (f) preheated to about 130 ~ 200 ℃ ceramic powder (e) is pressed into the plastic molding (c) The NTC thermistor element 2 is molded while the plastic molding c has NTC characteristics.

이렇게 성형된 NTC 서미스터 소자(2)는 박막의 띠 모양으로 이루어져 유연하면서 자유롭게 휘어짐이 가능하다.The NTC thermistor element 2 thus formed may be flexibly and flexibly made of a thin band.

상기 도면에서 설명되지 않은 g는 압출기이고, b는 제품의 띠 모양이 뒤틀리지 않도록 보형의 역할을 하는 지름 0.7~1.9mm 크기의 집합연동선이며, a는 크로스헤드이다.G, which is not described in the drawing, is an extruder, b is a collectively connected line having a diameter of 0.7-1.9 mm, which serves as a prosthesis so as not to warp the band shape of the product, and a is a crosshead.

상기 공정으로 제작된 NTC 서미스터 소자(2)는 소정의 두께와 폭을 갖는 박막의 띠 형태의 구조를 갖게되며, 이러한 NTC 서미스터 소자(2)의 양쪽 대응되는 면을 따라서 2개의 전극(4)을 각각 형성한다. 상기 전극(4)의 형성은 NTC 서미스터 소자(2)에 은(Silver) 성분을 소정의 두께로 진공 증착하여 형성할 수 있다.The NTC thermistor element 2 manufactured by the above process has a strip-like structure of a thin film having a predetermined thickness and width, and the two electrodes 4 are formed along the corresponding surfaces of both sides of the NTC thermistor element 2. Form each. The electrode 4 may be formed by vacuum depositing a silver component on the NTC thermistor element 2 to a predetermined thickness.

이러한 전극을 형성하기 위한 또 다른 방법으로 NTC 서미스터 소자(2)와 전극(4) 사이에는 전기적 접촉을 향상시키기 위한 중간재(6)가 제공될 수 있다. 상기 중간재(6)는 소정의 점도를 갖는 흑연(Graphite) 또는 전도성 카본(Carbon)을 함유하고 있는 휘발성용액을 칠하거나 스프레이 하는 방법으로 제공될 수 있다. 그리고 이러한 휘발성 중간재(6)에 알루미늄 또는 동(銅) 박막을 붙여 전극(4)을 형성하면 된다.As another method for forming such an electrode, an intermediate member 6 may be provided between the NTC thermistor element 2 and the electrode 4 to improve electrical contact. The intermediate material 6 may be provided by painting or spraying a volatile solution containing graphite or conductive carbon having a predetermined viscosity. The electrode 4 may be formed by attaching an aluminum or copper thin film to the volatile intermediate member 6.

이와 같이 NTC 서미스터 소자(2)의 양쪽면으로 전극(4)이 형성되면, 이들 NTC 서미스터 소자(2) 및 전극(4)을 감싸는 절연피복(8)을 형성한다. 이 절연피복(8)은 폴리올레핀(Polyolefin) 계열의 수지를 사용하여 형성할 수 있다.When the electrodes 4 are formed on both sides of the NTC thermistor element 2 in this manner, the insulating coating 8 surrounding these NTC thermistor element 2 and the electrode 4 is formed. The insulating coating 8 can be formed using a polyolefin resin.

이렇게 제작된 연속형 온도센서는 박막의 판 형태로 이루어져 유연성이 뛰어나 자유롭게 휠 수 있으므로 대상 물체의 크기나 모양 및 길이에 관계없이 용이하게 설치하여 사용할 수 있다.The continuous temperature sensor manufactured as described above is made of a thin film plate, so it is excellent in flexibility and can be bent freely, and thus can be easily installed and used regardless of the size, shape, and length of the object.

상기에서 NTC 서미스터 소자(2)는 단면형상이 박막의 판 모양으로 이루어진 것으로 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 원형 또는 사각형 또는 다각형의 형상 등으로 다양하게 제작될 수 있다.The NTC thermistor element 2 is shown as a cross-sectional shape made of a thin plate shape, but is not limited thereto, and may be variously manufactured in a circular or rectangular or polygonal shape.

도 4 및 도 5는 본 발명의 연속형 온도센서의 작동 원리를 설명하기 위한 도면을 나타낸다. 본 발명의 온도센서를 온도측정 대상물에 설치한 후, 한 쪽 말단부는 열수축 튜브나 캡 등과 같은 밀봉부재(10)를 이용하여 외부 접촉이 불가능하도록 밀봉(Seal)한다.4 and 5 are views for explaining the operating principle of the continuous temperature sensor of the present invention. After installing the temperature sensor of the present invention to the temperature measurement object, one end portion is sealed to prevent external contact by using a sealing member 10 such as a heat shrink tube or a cap.

그리고 그 반대편 말단에는 절연피복(8)을 벗겨내고 노출된 각 전극(Electrode)(4)에 리드선(12)을 연결하여 전극(4)들간의 저항값을 나타내는 측정장치(14)와 연결하여, 그 값을 확인하여 적절한 통제를 수행할 수 있도록 한다.On the opposite end, the insulation coating 8 is peeled off and the lead wire 12 is connected to each exposed electrode 4 to connect with the measuring device 14 representing the resistance value between the electrodes 4. Check the value to ensure proper control.

도 5에서 To, Ts, Tc, A, B는 아래와 같다.In FIG. 5, To, Ts, Tc, A, and B are as follows.

To : NTC 서미스터 소자의 체적 저항이 급격히 떨어지기 시작하는 온도.To: The temperature at which the volume resistivity of an NTC thermistor element begins to drop sharply.

Ts : NTC 서미스터 소자의 체적 저항이 충분히 작아져 과열 부위의 양 전극간 선형 저항(Linear Resistance) 또는 단위 거리당 저항값이 전극 재료와 비슷해 지는 온도.Ts: The temperature at which the volume resistance of an NTC thermistor element is sufficiently small so that the linear resistance or resistance per unit distance between the two electrodes in an overheated region becomes similar to the electrode material.

Tc : NTC 서미스터 소자의 체적 저항이 가장 작게 되는 온도.Tc: The temperature at which the volume resistivity of the NTC thermistor element is the smallest.

A : 전극재료의 체적 저항.A: Volume resistance of the electrode material.

B : NTC 서미스터 소자의 체적 저항 또는 선형 저항을 나타낸다.B: represents the volume resistance or linear resistance of an NTC thermistor element.

대상물 또는 대상물에 제공된 본 발명의 연속형 온도센서의 어느 특정 부위 주변의 온도가 To 보다 낮으면 NTC 서미스터 소자(2)의 저항이 높아 양 전극(4)간의 전류흐름이 없으며, 따라서 회로는 도 4a에서와 같이 개회로(Open circuit)가 된다. 그러나 주위 온도가 To 보다 높아지면 NTC 서미스터 소자(2)의 체적 저항값이 급격하게 작아지기 시작하며, 온도가 Ts에 이르면 NTC 서미스터 소자(2)의 체적 저항이 전극(4) 사이의 체적 저항과 비슷해짐으로써 온도가 높은 일정 지점에서는 전극간 전류흐름이 발생하고 회로저항 측정이 가능하게 되어 회로는 도 4b에서와 같이 폐회로(Closed circuit)가 된다.If the temperature around any particular part of the continuous temperature sensor of the present invention provided to the object or the object is lower than To, the resistance of the NTC thermistor element 2 is high and there is no current flow between the two electrodes 4, so the circuit is shown in FIG. 4A. It is an open circuit as in However, when the ambient temperature is higher than To, the volume resistance value of the NTC thermistor element 2 begins to decrease rapidly, and when the temperature reaches Ts, the volume resistance of the NTC thermistor element 2 is equal to the volume resistance between the electrodes 4. As a result, current flow between electrodes occurs at a certain point where the temperature is high, and circuit resistance can be measured, and the circuit becomes a closed circuit as shown in FIG. 4B.

이런 원리를 이용, 국부 과열 방지 시스템을 구축하면 회로가 폐회로가 되는 동작 즉, 회로의 저항이 일정 수준 이하로 내려가면, 전원을 차단하거나 필요한 동작을 발생하도록 설계할 수 있다. 또, 측정된 저항값을 분석하면 과열이 발생한 지점을 유추할 수도 있다. 회로의 길이에 따라 다르겠지만, 통상적으로 전극(4)의 저항은 NTC 서미스터 소자(2)의 저항에 비해 상대적으로 낮은 값을 유지하고 금속 전극(4)의 단위 길이당 저항값은 상대적으로 손쉽게 구할 수 있으므로, 측정된 저항값을 단위 길이당 저항으로 나누는 방식으로 과열 지점이 어느 위치에 있는지 알 수 있다.Using this principle, a local overheating protection system can be designed to shut down the power supply or to produce the required action when the circuit becomes a closed circuit, that is, when the resistance of the circuit falls below a certain level. In addition, analyzing the measured resistance value can infer the point where the overheat occurred. Depending on the length of the circuit, typically, the resistance of the electrode 4 is relatively low compared to the resistance of the NTC thermistor element 2 and the resistance value per unit length of the metal electrode 4 is relatively easy to obtain. Therefore, it is possible to know where the overheat point is by dividing the measured resistance value by the resistance per unit length.

만일 특정 지점에서 온도 상승에 따라 NTC 서미스터 소자(2)의 체적 저항이 일정 수준의 To 이하로 작아지면 과열 지점의 NTC 서미스터 소자(2)를 통해 전류 흐름이 가능해지고, 현저한 저항값의 감소를 목격하게 된다. 또 특정 지점의 온도가 Ts 보다 높으면 그 지점의 NTC 서미스터 소자(2)의 체적 저항이 금속 전극(4)과 유사하게 되어 신뢰성 있게 과열 지점을 추정할 수 있게 된다.If the volume resistance of the NTC thermistor element 2 decreases below a certain level of To as the temperature rises at a certain point, current flow is possible through the NTC thermistor element 2 at the overheating point, and a significant decrease in the resistance value is observed. Done. If the temperature at a particular point is higher than Ts, the volume resistance of the NTC thermistor element 2 at that point becomes similar to that of the metal electrode 4, so that the overheat point can be reliably estimated.

상기와 같은 본 발명의 연속형 온도센서는 구조를 응용함으로써 아래에서 설명하는 바와 같이 여러 가지 형태의 케이블로 제작 할 수 있다The continuous temperature sensor of the present invention as described above can be produced by various types of cables as described below by applying the structure.

도 6a에서와 같이 플라스틱 압출기를 사용하여 압출성형 방식으로 케이블 내부에 온도센서를 제공하여 전기신호를 전송할 수 있는 데이터통신에 사용되는 전송선로로 제작할 수 있는데, 부호(24)는 전류가 흐를 수 있는 내부도체이며 통상 0.5mm ~ 1.9mm 지름크기의 여러 가닥의 연동선을 꼬아 제작할 수 있다. 부호(22)는 용융 압출 방식으로 내부도체(24) 위에 입혀진 NTC 서미스터 소자(22)이다.As shown in Figure 6a by using a plastic extruder by providing a temperature sensor inside the cable in an extrusion molding method can be produced as a transmission line used for data communication that can transmit electrical signals, the reference numeral 24 is a current that can flow It is an inner conductor, and can be manufactured by twisting the lines of several strands, usually 0.5mm to 1.9mm in diameter. Reference numeral 22 is an NTC thermistor element 22 coated on the inner conductor 24 by melt extrusion.

그리고 부호(26)은 전류가 흐를 수 있는 외부도체이며 내부도체(24)와 동심원을 이루며 형성되고, 내부도체(24)의 길이당 저항값과 동일한 저항을 갖도록 설계한다. 외부도체(26)는 중앙부에 위치한 내부도체(24) 보다는 원주의 크기가 크므로 통상 얇은 두께의 금속 박막을 사용하거나 편조(Braiding)된 동선을 사용하기도 한다. 부호(28)은 외부도체(26)를 보호하기 위해 입혀진 절연 재료로서 통상 폴리올레핀 계열의 수지를 사용한다.In addition, reference numeral 26 is an outer conductor through which current can flow and is formed concentrically with the inner conductor 24 and is designed to have a resistance equal to a resistance value per length of the inner conductor 24. Since the outer conductor 26 has a larger circumference than the inner conductor 24 located at the center, a thin metal thin film or braided copper wire may be used. Reference numeral 28 generally uses a polyolefin-based resin as an insulating material coated to protect the outer conductor 26.

도 6b는 본 발명의 연속형 온도센서를 플라스틱 압출기와 전선용 집합기를 사용하여 제작 가능한 케이블로서, 부호 (24)와 (26)은 도체로 사용되는 연동선이 며 통상 0.5mm ~ 1.9mm 지름크기를 사용하면 유연성을 확보할 수 있다. 부호 (22)는 용융 압출 방식으로 집합연동선 위에 입혀진 NTC 서미스터 소자이다.Figure 6b is a cable capable of manufacturing the continuous temperature sensor of the present invention using a plastic extruder and a wire assembly, the reference numerals 24 and 26 are the interlocking lines used as conductors, and usually 0.5mm ~ 1.9mm diameter size You can use it to gain flexibility. Reference numeral 22 denotes an NTC thermistor element which is coated on the assembly line by melt extrusion.

NTC 서미스터 소자(22)가 각각 입혀진 두 개의 도체(24)(26)를 전선용 집합기를 사용하여 서로 꼬아 케이블로 제작할 수 있다. 부호 (28)은 전기적 안전과 보호를 위해 입혀진 절연 피복으로서 통상 폴리올레핀 계열의 수지를 사용한다.Two conductors 24 and 26, each coated with NTC thermistor element 22, can be twisted with each other using a wire assembly to form a cable. Reference numeral 28 generally uses a polyolefin-based resin as an insulating coating coated for electrical safety and protection.

도 6c는 본 발명의 연속형 온도센서를 압연용 롤러를 사용하여 제작 가능한 연속형 온도센서의 다른 실시예로서, 부호 (22)와 (26)은 전극으로 사용되는 금속 박막이며, 판 형상의 NTC 서미스터 소자(22)를 사이에 두고 샌드위치 모양으로 적층한 후 압연 롤러로 압력과 온도를 가해 접착하여 제작할 수 있다. NTC 서미스터 소자(22) 칼렌더링 방식으로 얇은 판상(Sheet)으로 성형할 수 있다. 부호 (28)은 전기적 안전과 보호를 위해 입혀진 절연피복으로서 폴리올레핀 계열의 수지를 사용한다.Figure 6c is another embodiment of the continuous temperature sensor capable of manufacturing the continuous temperature sensor of the present invention using a roller for rolling, reference numerals 22 and 26 are metal thin films used as electrodes, plate-shaped NTC The thermistor element 22 may be laminated in the form of a sandwich, and then bonded by applying a pressure and a temperature with a rolling roller. The NTC thermistor element 22 can be molded into a thin sheet by a calendering method. Reference numeral 28 uses a polyolefin-based resin as an insulating coating coated for electrical safety and protection.

도 7은 본 발명의 온도센서를 산업용 히트 트레이싱에 적용하기 위해 널리 상용화된 SR 히팅 케이블(Self-regulating Heating Cable)에 삽입 응용한 모습을 보여준다. 부호 (100)은 본 발명의 연속형 온도센서가 제공된 SR 히팅 케이블의 형상으로서, 간격을 띄우고 길이방향으로 연장되는 2개의 연동선(32)(34)외측 및 그 사이로는 발열소자(36)가 형성되고, 발열소자(36) 표면에는 절연체(37)가 피복된다. 상기 발열소자(36)는 히팅 케이블에 제공되어 연동선(32)(34)에 전류가 흐를 경우 열을 발생하는 것으로서 히팅 케이블에 사용되는 통상적인 것이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.FIG. 7 shows a state where the temperature sensor of the present invention is inserted into a widely commercialized SR heating cable for application to industrial heat tracing. Reference numeral 100 denotes a shape of the SR heating cable provided with the continuous temperature sensor of the present invention, wherein the heating element 36 is disposed outside and between two interlocking lines 32 and 34 extending in the longitudinal direction with a space therebetween. The insulator 37 is coated on the surface of the heat generating element 36. Since the heating element 36 is provided to the heating cable to generate heat when the current flows through the interlocking lines 32 and 34, a conventional one used in the heating cable may be applied, and thus detailed description thereof will be omitted.

그리고 연동선(32)(34) 사이의 절연체(37) 표면에는 간격을 유지하며 2개의 전극(38)(40)을 배치하고, 이들 전극(38)(40) 사이에는 NTC 서미스터 소자(42)를 배치한다.In addition, two electrodes 38 and 40 are disposed on the surface of the insulator 37 between the interlocking lines 32 and 34, and the NTC thermistor element 42 is disposed between the electrodes 38 and 40. Place it.

그리고 절연체(37)와 전극(38)(40) 및 NTC 서미스터 소자(42)를 감싸도록 절연피복(44)을 입히면 연속형 온도센서가 제공된 SR 히팅 케이블이 제작된다.Then, when the insulating coating 44 is coated to surround the insulator 37, the electrodes 38 and 40, and the NTC thermistor element 42, an SR heating cable provided with a continuous temperature sensor is manufactured.

이렇게 제작된 SR 히팅 케이블은 가정용 온열매트나 석유 화학 공장 등과 같은 산업 현장에서 사용될 수 있으며, 이러한 구조의 SR 히팅케이블은 종래의 불연속적인 온도센서를 활용한 온도조절방식의 여러 가지 문제점을 개선 또는 극복할 수 있다.The SR heating cable can be used in industrial sites such as domestic heating mats or petrochemical plants. The SR heating cable of this structure improves or overcomes various problems of temperature control methods using conventional discontinuous temperature sensors. can do.

도 1은 본 발명에 따른 연속형 온도센서를 절단한 상태의 사시도.1 is a perspective view of the cutting state of the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 연속형 온도센서의 제조공정 중에서 NTC 서미스터 소자에 전극을 붙이는 공정을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a step of attaching the electrode to the NTC thermistor element in the manufacturing process of the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 연속형 온도센서를 구성하는 NTC 서미스터 소자의 제작공정을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the manufacturing process of the NTC thermistor element constituting the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 연속형 온도센서의 작동원리를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the operating principle of the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 연속형 온도센서의 작동원리를 설명하기 위한 그래프.5 is a graph for explaining the operating principle of the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 연속형 온도센서를 응용하여 제작된 케이블을 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining a cable produced by applying the continuous temperature sensor according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 연속형 온도센서가 제공된 히팅 케이블을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining a heating cable provided with a continuous temperature sensor according to the present invention.

Claims (10)

NTC 서미스터 재료로 이루어지며 길이방향으로 연장되는 서미스터 소자와, 상기 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 각각 형성되는 2개의 전극과, 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 표면을 감싸는 절연피복을 포함하는 연속형 온도센서.A continuous thermistor element made of an NTC thermistor material and extending in the longitudinal direction, two electrodes each formed along both corresponding surfaces of the NTC thermistor element, and an insulation coating surrounding the surface of the NTC thermistor element and the electrode; Type temperature sensor. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 NTC 서미스터 소자는 저밀도폴리에틸렌과 세라믹 분말이 혼합된 것을 특징으로 하는 연속형 온도센서.The NTC thermistor element is a continuous temperature sensor, characterized in that the mixture of low density polyethylene and ceramic powder. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 온도센서는 유연하게 이루어져 자유롭게 휘어짐이 가능한 것을 특징으로 하는 연속형 온도센서.The temperature sensor is made of a flexible continuous temperature sensor, characterized in that it is made flexible. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 온도센서는 띠 모양으로 이루어지거나 사각형의 판 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속형 온도센서.The temperature sensor is a continuous type temperature sensor, characterized in that made of a band or rectangular plate shape. 용융 압출기를 통해 띠 모양으로 플라스틱 성형물을 압출하여 연속적으로 성 형한 후, 이 플라스틱 성형물이 냉각되기 전 NTC 특성을 갖는 반도체 세라믹 분말을 표면에 고루 도포하고 예열된 금속롤러 사이로 통과시켜 플라스틱 성형물이 NTC 특성을 갖도록 제작하는 NTC 서미스터 소자 성형공정;After extruding the plastic molding into bands through the melt extruder and continuously forming it, the semiconductor molding powder having NTC characteristics is evenly applied to the surface and passed through the preheated metal roller before the plastic molding is cooled. NTC thermistor element forming process to produce a; 상기 공정에서 성형된 NTC 서미스터 소자의 양쪽 대응되는 면을 따라서 2개의 전극을 각각 형성하는 전극 형성공정;An electrode forming step of respectively forming two electrodes along corresponding surfaces of both sides of the NTC thermistor element formed in the above step; 상기 NTC 서미스터 소자 및 전극의 외측을 감싸는 절연피복 형성공정;An insulation coating forming process surrounding the outside of the NTC thermistor element and the electrode; 을 포함하는 연속형 온도센서 제조방법.Continuous temperature sensor manufacturing method comprising a. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 NTC 서미스터 소자 성형공정은, 용융 압출기를 통해 폭 4~10mm, 두께 0.5~2.0mm의 띠 모양으로 플라스틱 성형물을 연속적으로 압출 성형한 후, 이 플라스틱 성형물이 냉각되기 전 0.1 ~100㎛ 크기로 분쇄된 NTC 특성을 갖는 반도체 세라믹 분말을 반도체 세라믹 분말 분사 장치를 통과시키면서 플라스틱 성형물 표면에 고루 도포하고, 예열된 금속 롤러들 사이로 통과시키면 플라스틱 성형물에 세라믹 분말이 압입(壓入)되어 플라스틱 성형물이 NTC 특성을 갖도록 성형하는 연속형 온도센서 제조방법.In the NTC thermistor element forming process, the plastic molding is continuously extruded into a strip shape having a width of 4 to 10 mm and a thickness of 0.5 to 2.0 mm through a melt extruder, and then ground to a size of 0.1 to 100 μm before the plastic molding is cooled. The semiconductor ceramic powder having the NTC characteristics of the present invention is evenly applied to the surface of the plastic molding while passing through the semiconductor ceramic powder spraying device, and passed through the preheated metal rollers, and the ceramic powder is press-fitted into the plastic molding and the plastic molding is NTC characteristics. Method for producing a continuous temperature sensor to be molded to have. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 NTC 서미스터 소자 성형공정과 전극 형성공정 사이에는 전극의 전기적 접촉을 향상시키기 위하여 점도를 갖는 흑연 또는 전도성 카본을 함유한 휘발성용 액을 도포하는 공정이 더욱 행하여지는 것을 특징으로 하는 연속형 온도센서 제조방법.Manufacturing the continuous temperature sensor, characterized in that the step of applying a volatile solution containing graphite or conductive carbon having a viscosity in order to improve the electrical contact between the electrode between the NTC thermistor element forming process and the electrode forming process Way. 길이 방향으로 연장되는 내부도체와, NTC 서미스터 재료로 이루어지며 상기 내부도체의 외측을 감싸는 서미스터 소자와, 상기 내부도체와 동심원을 이루면서 상기 NTC 서미스터 소자의 외측을 감싸는 외부도체와, 상기 외부도체의 외측을 감싸는 절연피복을 포함하는 케이블.An inner conductor extending in a longitudinal direction, a thermistor element made of an NTC thermistor material and surrounding the outside of the inner conductor, an outer conductor surrounding the outer side of the NTC thermistor element while forming a concentric circle with the inner conductor, and an outer side of the outer conductor A cable comprising an insulating sheath surrounding the sheath. 전류가 흐를 수 있도록 이루어지면서 자유롭게 휘어질 수 있는 연동선의 외측면으로 NTC 서미스터 재료로 이루어진 서미스터 소자가 형성하고, 상기와 동일한 다른 부재를 서로 꼬아 형성한 다음, 그 외측면에 절연피복을 형성한 케이블.Cable formed by forming a thermistor element made of NTC thermistor material on the outer surface of the copper wire which can be bent freely while allowing a current to flow, twisting the other members as described above, and then forming an insulation coating on the outer surface thereof. . 간격을 띄우고 길이방향으로 연장되는 2개의 연동선과, 상기 연동선들을 감싸면서 연동선들 사이에 형성되는 발열소자와, 상기 연동선을 감싸는 발열소자를 피복하는 절연체와, 상기 연동선들 사이를 따라서 절연체 표면에 형성되는 2개의 전극과, 상기 전극들 사이에 형성되는 NTC 서미스터 소자와, 상기 절연체와 2개의 전극 및 NTC 서미스터 소자의 외측을 감싸는 절연피복을 포함하는 히팅 케이블.Two interlocking wires spaced apart in the longitudinal direction and spaced apart from each other, a heating element formed between the interlocking wires surrounding the interlocking wires, an insulator covering the heating element surrounding the interlocking wires, and an insulator surface along the interlocking wires; And a heating electrode including two electrodes formed at the upper surface of the electrode, an NTC thermistor element formed between the electrodes, and an insulation coating surrounding the insulator, the two electrodes, and the NTC thermistor element.
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