KR20100003966U - 열전대 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열전대에 관한 것으로, 이는 서로 다른 두 종의 금속이 접합된 복수의 열전대 소선을 보호하도록 둘러싼 금속 보호관으로 이루어진 온도감지수단과, 이 온도감지수단에 끼워져 온도측정대상에 체결고정되는 고정수단 및, 상기 온도감지수단의 끝에 구비된 커넥터를 매개로 하여 연결되는 보상도선을 포함하여서, 원터치 형식의 탈착으로 되어 설치가 간단하고 효율적이어서 설치 또는 제거의 작업시간 및 노동력을 줄일 수 있으면서, 안정적으로 결합되어 오동작이나 외부 환경으로부터의 영향이 적어 신뢰도 높게 온도를 측정할 수 있게 된다.

Description

열전대 {Thermocouple}

본 고안은 열전대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원터치 형식의 탈착으로 설치가 간단하고 효율적이어서 설치 또는 제거의 작업시간 및 노동력을 줄일 수 있으면서, 안정적으로 결합되어 오동작이나 외부 환경으로부터의 영향이 적어 신뢰도 높게 온도를 측정할 수 있는 열전대에 관한 것이다.

일반적으로, 열전대(Thermocouple)는 두 종류의 금속, 예를 들어 백금-로듐, 크로멜-알루멜, 구리-콘스탄탄 등을 조합하였을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐르게 되는데, 이때 생성되는 기전력으로 두 접점 간의 온도차를 측정할 수 있도록 된 것이다. 이러한 열전대는 그 구조가 비교적 간단하고 극저온에서부터 3000℃ 정도의 고온까지 넓은 범위의 온도를 측정할 수 있게 되므로 산업분야의 전반에 걸쳐 각종 공업용 온도측정에 많이 사용되고 있다.

상기 열전대 중에는 열전대 소선과 금속 보호관(sheath) 및 절연재가 일체로 구성된 시스열전대가 있는데, 이는 기계적 내구성이 좋고 임의로 구부릴 수 있는 등의 특징이 있어 많이 사용되고 있다.

도 1에는 시스열전대의 한 예가 나타나 있는바, 이는 서로 다른 두 종의 금 속이 접합된 복수의 열전대 소선(미도시)을 보호하도록 둘러싼 금속 보호관(1a)으로 이루어진 온도감지수단(1)과, 이 온도감지수단(1)에 끼워져 온도측정대상(미도시)에 체결고정되는 고정수단(2)과, 상기 온도감지수단(1)으로부터 뻗어 나온 케이블(1b)의 끝에 연결된 플러그(3) 및, 보상도선(미도시)의 일단에 연결되어 상기 플러그(3)를 꽂도록 된 잭(4)을 포함하여 구성된다.

온도감지수단(1)은 온도측정대상 내의 온도를 감지할 수 있도록 가늘고 길게 형성된 서로 다른 두 종의 금속이 접합되어 있는 복수의 열전대 소선과, 이들 열전대 소선을 감싸며 절연하는 절연체와, 이 절연체로 피복된 소선 중 온도측정대상 내에 삽입되는 부분을 보호하는 금속 보호관(1a)으로 이루어진다. 이 금속 보호관(1a)의 내부에는 절연재가 충전되고, 상기 열전대 소선이 인출되는 금속 보호관(1a)의 일단부는 예컨대 에폭시수지 등으로 밀봉되는 밀봉부가 마련된다.

또한, 이러한 온도감지수단(1)의 금속 보호관(1a)을 온도측정대상에 고정할 수 있도록, 상기 금속 보호관(1a)의 일측에 고정수단(2)이 구비된다. 이 고정수단(2)은 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 그 외주면 일부에 나사산부를 갖추어 나사 결합 방법 등에 의해 온도측정대상에 체결되어지게 된다. 또, 상기 고정수단(2)은 링 형상의 페룰(ferrule:2a)을 구비하여서, 금속 보호관(1a)을 상당히 견고하게 고정시킬 수 있게 되어 있다.

온도감지수단(1) 내의 열전대 소선에 연결되어 뻗어 나온 케이블(1b)의 끝에는 플러그(3)가 연결되어 있고, 이 플러그(3)를 꽂도록 된 잭(4)은 보상도선(미도시)의 일단에 연결되며, 이 보상도선의 타단에는 도시되지 않은 외부의 측정장치와 접속되어 있어, 전송되는 온도값을 확인하도록 되어 있다.

상기와 같은 구조의 시스열전대를 온도측정대상에 설치할 때에는, 먼저 온도측정대상에 장착되어 있는 니플 부분의 구멍에다 고정수단(2)을 나사 결합으로 고정시킨 후, 온도감지수단(1)을 상기 고정수단(2)에 취부하여 페룰(2a)로 조인다.

온도감지수단(1)이 니플 부분의 구멍에 고정된 다음에, 열전대 소선으로부터 뻗어 나온 케이블(1b)과 보상도선을 플러그-잭을 매개로 하여 서로 연결한다. 추가적으로, 도시되지 않은 열전대 보호용 커버(또는 헤더)와 보상도선 보호용 플렉시블을 연결할 수도 있다.

그런데, 이러한 시스열전대는 이를 온도측정대상에 설치할 때 다수의 공정이 수반되어 소요시간이 길어지며, 노동력이 많이 필요하고, 복잡한 설치구조로 인해 작업의 어려움이 따르며, 사용시 외부 외란 등에 의해 노이즈가 발생하여 신뢰성이 떨어진다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 대부분의 플러그 및 잭이 플라스틱으로 되어 있어 파손이 잘 되고, 진동이 가해지면 이들이 서로 쉽게 탈락되는 한편, 에폭시수지 등으로 된 밀봉부의 몰딩 불량 및 케이블의 단선 위험 때문에 오동작을 일으킬 가능성도 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 온도감지수단과 보상도선의 연결 및 분리구조를 개선함으로써 원터치 형식의 탈착으로 되어 설치가 간단하고 효율적이어서 설치 또는 제거의 작업시간 및 노동력을 줄일 수 있으면서, 안정적으로 결합되어 오동작이나 외부 환경으로부터의 영향이 적어 신뢰도 높게 온도를 측정할 수 있는 열전대를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 성취하기 위해, 본 고안에 따른 열전대는 서로 다른 두 종의 금속이 접합된 복수의 열전대 소선을 보호하도록 둘러싼 금속 보호관으로 이루어진 온도감지수단과, 이 온도감지수단에 끼워져 온도측정대상에 체결고정되는 고정수단 및, 상기 온도감지수단의 끝에 구비된 커넥터를 매개로 하여 연결되는 보상도선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 고안에 의하면, 원터치 형식의 탈착으로 설치가 간단하고 효율적이어서 설치 또는 제거의 작업시간 및 노동력을 줄일 수 있으면서, 안정적으로 결합되어 오동작이나 외부 환경으로부터의 영향이 적어 신뢰도 높게 온도를 측정할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 고안에 따른 열전대를 도시한 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 소켓의 단면도와 고정수단의 정면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두 종의 금속이 접합된 복수의 열전대 소선(미도시)을 보호하도록 둘러싼 금속 보호관(11)으로 이루어진 온도감지수단(10)과, 이 온도감지수단(10)에 끼워져 온도측정대상(미도시)에 체결고정되는 고정수단(20) 및, 상기 온도감지수단(10)의 끝에 구비된 커넥터(30)를 매개로 하여 연결되는 보상도선(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

온도감지수단(10)은 온도측정대상 내의 온도를 감지할 수 있도록 가늘고 길게 형성된 서로 다른 두 종의 금속이 접합되어 있는 복수의 열전대 소선과, 이들 열전대 소선을 감싸며 절연하는 절연체와, 이 절연체로 피복된 소선 중 온도측정대상 내에 삽입되는 부분을 보호하는 금속 보호관(11)으로 이루어진다. 이 금속 보호관(11)은 도 2에 도시된 바와 같이, 그 한쪽 끝부분에 대략 직각으로 구부러진 형상의 슬리이브(12)를 구비할 수 있는데, 이러한 형상은 설치환경이 협소한 경우에 바람직하다. 이 슬리이브(12)는 금속 보호관(11)의 연장부로서 내부에는 절연재가 충전되고, 일단부는 예컨대 에폭시수지 등으로 밀봉되는 밀봉부가 마련된다.

또한, 이러한 온도감지수단(10)의 금속 보호관(16)을 온도측정대상에 고정할 수 있도록, 상기 금속 보호관(16)의 일측에 고정수단(20)이 구비된다. 이 고정수단(20)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 그 외주면 일부에 나사산부 를 갖추어 나사 결합 방법 등에 의해 온도측정대상에 체결되어지게 된다. 이로써, 온도측정대상으로부터 유출될 수 있는 고온의 가스 등을 기밀하게 밀봉할 수 있다. 또, 상기 고정수단(20)은 링 형상의 페룰(21)을 구비하여, 금속 보호관(11)을 상당히 견고하게 고정시킬 수 있다. 더구나, 상기 고정수단(20)은 페룰(21)의 반대쪽에 소켓(22)을 추가로 구비할 수 있는데, 이 소켓(22)은 온도측정대상에 장착되어 있는 니플 부분에다 고정수단(20)을 연결시키고 지지하여 주는 역할을 한다.

온도감지수단(10)의 슬리이브(12)의 끝에는 커넥터(30)가 위치되는바, 이 커넥터(30)는 상기 온도감지수단(10)의 끝 즉 슬리이브(12)의 끝에 장착된 플러그(31)와, 이 플러그(31)를 꽂도록 보상도선(40)의 한쪽 끝에 장착된 콘센트(32) 및, 상기 플러그(31)와 상기 콘센트(32) 중 어느 한쪽에 회전가능하게 설치되어 상기 플러그(31) 및 상기 콘센트(32)가 결합될 때 상기 플러그(31)와 상기 콘센트(32) 중 다른 한쪽에 나사 결합되는 조임너트캡(33)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 커넥터(30)는 금속재질로 만들어져서, 외부의 충격을 충분히 견딜 수 있는 강도를 갖게 되어 있으며, 조임너트캡(33)에 의해 플러그-콘센트 부분이 노출되지 않고 진동 등에 의해 쉽게 분리되지 않도록 견고히 결합됨으로써 외부 외란 등에 의한 노이즈가 발생하지 않게 된다. 물론, 종래의 열전대보다 조립성이 크게 향상됨을 아래의 설명으로부터 확실히 알 수 있다.

보상도선(40)에는 이를 외부의 열이나 기타 위해요소로부터 보호하기 위해 둘러싸고 있는 플렉시블(41)과 일체로 형성되며, 보상도선(40)의 타단에는 도시되지 않은 외부의 측정장치와 접속되어 있어, 전송되는 온도값을 확인하도록 되어 있 다.

이상과 같이 구성된 본 고안에 따른 열전대를 온도측정대상에 설치할 때에는, 우선 온도측정대상에 장착되어 있는 니플에 소켓(22)을 결합시키고, 이 소켓(22)에 고정수단(20)을 나사 결합으로 고정시킨 후, 온도감지수단(10)을 상기 고정수단(20)에 취부하여 페룰(21)로 조인다.

온도감지수단(10)과 일체형으로 된 플러그(31)와, 보상도선(40)과 일체형으로 된 콘센트(32)를 결합시킨 다음, 커넥터(30)의 조임너트캡(33)으로 단단히 고정시킨다.

제거방법은 설치방법의 역순이나, 상기 소켓(22)과 상기 고정수단(20)은 분리할 필요가 없다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예는 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예시에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래에 의한 열전대의 한 예를 나타낸 정면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 열전대를 도시한 정면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 소켓의 단면도와 고정수단의 정면도이다.

Claims (5)

1. 서로 다른 두 종의 금속이 접합된 복수의 열전대 소선을 보호하도록 둘러싼 금속 보호관으로 이루어진 온도감지수단과,

   이 온도감지수단에 끼워져 온도측정대상에 체결고정되는 고정수단 및,

   상기 온도감지수단의 끝에 구비된 커넥터를 매개로 하여 연결되는 보상도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전대.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 보호관은 한쪽 끝부분에 그 연장부로서 슬리이브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 열전대.
3. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는,

   상기 온도감지수단의 끝에 장착된 플러그와,

   이 플러그를 꽂도록 보상도선의 한쪽 끝에 장착된 콘센트 및,

   상기 플러그와 상기 콘센트 중 어느 한쪽에 회전가능하게 설치되어 상기 플러그 및 상기 콘센트가 결합될 때 상기 플러그와 상기 콘센트 중 다른 한쪽에 나사 결합되는 조임너트캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전대.
4. 제1항에 있어서, 상기 고정수단은 페룰의 반대쪽에 소켓을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 열전대.
5. 제1항에 있어서, 상기 보상도선은 플렉시블과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열전대.

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