KR20160082023A - 다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브 - Google Patents

다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다기능 센서용 플러그는, 몸체; 상기 몸체 상에 형성되어 제1 내부공간을 가지는 제1 고정부; 및 보호관을 고정 가능한 제1 결합부 및 일단부가 상기 제1 결합부에 연결되고 타단부가 상기 제1 내부공간으로부터 탈착 가능한 제2 결합부를 구비하는 결합부재를 포함한다.

Description

다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브{PLUG WITH MULTI­FUCTIONAL SENSOR，SENSOR PART AND PROBE USING THE SAME}
본 발명은 다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융금속의 온도 및 성분을 측정하는 열전대 및 전기화학센서를 고정하는 플러그를 분리형으로 만들어 장착 및 탈착이 용이한 다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브에 관한 것이다.
제철기술이 고도화 됨에 따라, 제선, 제강, 연주 공정 등에 있어서 용융금속 처리에 요구되는 품질 관리 수준도 매우 높아지고 있다. 예를 들어, 제철관련 금속, 특히 용융금속의 온도 관리는 제철 전(全) 공정에서 매우 중요한 관리지표가 되며, 1-2℃의 차이에도 최종 제품의 품질에 큰 변화가 나타날 수 있다.
따라서, 1300-1800℃의 고온 환경에서도 온도 편차가 발생하지 않도록 높은 재현성(traceability)과 정밀성이 우수한 열전대(thermocouple)가 요구된다.
일반적으로 용융금속과 같이 고온 상태에 있는 대상물의 온도 측정을 위해서, 1회용 열전대(disposable thermocouple)를 사용한다. 상기 일회용 열전대는 독립적으로 혹은 여타 전기화학센서, 레벨센서, 샘플채취기 등과 함께 구성되어, 통상 프로브(probe)라고 지칭된다.
종래의 프로브의 일 예로, 지관 등으로 구성한 다중의 보호관과 상기 보호관의 일측단에 결합되는 프로브 센서부와, 상기 보호관의 타단에 결합되는 홀더나 측온설비를 포함하는 것을 제시할 수 있다.
이러한 구조를 갖는 프로브를 용융금속에 침지하고, 침지 후 수 초 이내에 용융금속의 온도 측정을 완료한다. 온도 측정 완료 후, 측정값은 별도의 계측기(instrument)로 전달되며, 프로브는 폐기된다.
한국공개특허공보 제10-2002-0064527호. 2002. 08. 09.
본 발명의 목적은 플러그 몸체와 열전대 보호관을 고정하는 결합부재를 용이하게 장착 및 분리 가능한 플러그를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 인체에 유해한 유기접착제 사용을 배제하여 작업성 및 작업 환경을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다기능 센서용 플러그는, 몸체; 상기 몸체 상에 형성되어 제1 내부공간을 가지는 제1 고정부; 및 보호관을 고정 가능한 제1 결합부 및 일단부가 상기 제1 결합부에 연결되고 타단부가 상기 제1 내부공간으로부터 탈착 가능한 제2 결합부를 구비하는 결합부재를 포함한다.
상기 제2 결합부는 상기 제2 결합부의 길이방향을 따라 외면으로부터 돌출 형성되는 회전방지턱을 구비하며, 상기 제1 고정부는 상기 제1 고정부의 길이방향을 따라 상단으로부터 절개되어 상기 회전방지턱의 양단을 각각 지지하는 회전방지홈을 구비할 수 있다.
상기 결합부재 고정부는 상기 결합부재 고정부의 원주방향을 따라 내면으로부터 돌출 형성되는 제1 돌기를 가지며, 상기 제2 결합부는 상기 제2 결합부의 원주방향을 따라 외면으로부터 돌출 형성되는 제2 돌출링을 가지되, 상기 제2 결합부가 상기 제1 내부공간에 삽입될 경우, 상기 제2 돌출링은 상기 제1 돌기에 끼움 고정될 수 있다.
상기 제1 고정부는 상기 보호관의 일단부 측면이 끼움 고정되는 고정홈이 형성될 수 있다.
상기 제2 결합부는 상단으로부터 함몰 형성되어 상기 보호관의 일단부가 안착되는 걸림홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 프로브 센서부는, 열전대; 상기 열전대가 내재되는 U자형 보호관; 몸체와, 상기 몸체에 형성되어 제1 내부공간을 가지는 제1 고정부를 구비하는 플러그; 상기 보호관을 고정 가능한 제1 결합부 및 일단부가 상기 제1 결합부에 연결되고 타단부가 상기 제1 내부공간으로부터 탈착 가능한 제2 결합부를 구비하는 결합부재를 포함한다.
상기 프로브 센서부는 용강극 및 표준극으로 이루어진 전기화학센서를 더 포함하되, 상기 몸체는, 상기 제1 고정부 일측 및 타측에 각각 배치되어 제2 및 제3 내부공간을 가지며, 상기 용강극 및 상기 표준극이 각각 탈착 가능한 제2 및 제3 고정부를 더 구비할 수 있다.
상기 몸체는, 상기 몸체의 두께방향을 따라 관통 형성된 표준극 관통홀 및 용강극 관통홀을 가지되, 상기 표준극 관통홀은 상기 제2 내부공간 내에 위치하고, 상기 용강극 관통홀은 상기 제3 내부공간 내에 위치할 수 있다.
제2 고정부는 상기 제2 내부공간이 형성되어 상기 제2 내부공간에 상기 표준극이 끼움 고정되는 제2 상부고정부 및 상기 제2 상부고정부의 하부에 연결되어 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼진 형상의 제2 하부고정부를 구비하며, 제3 고정부는 상기 제3 내부공간이 형성되어 상기 제3 내부공간에 상기 용강국이 끼움 고정되는 제3 상부고정부 및 상기 제3 상부고정부의 하부에 연결되어 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼진 형상의 제3 하부고정부를 구비할 수 있다.
상기 제2 및 제3 고정부는 상단으로부터 길이방향을 따라 절개되는 절개홈이 형성될 수 있다.
상기 제2 내부공간은, 제1 외경을 가지는 제2 상부내부공간; 및 상기 제2 상부내부공간의 하부에 연결되어 상기 제1 외경보다 작은 제2 외경을 가지는 제2 하부내부공간을 가질 수 있다.
상기 몸체와 상기 제1 내지 제3 고정부는 2분할 금형 설계로 제작될 수 있다.
상기 프로브 센서부는 하단부가 상기 몸체에 설치 가능하고 하단부에 내주면을 따라 함몰 형성되는 끼움홈을 가지며, 상기 제1 내지 제3 고정부를 내장하는 관형 브림을 더 포함하되, 상기 몸체는 상기 몸체의 내곽을 따라 상기 관형 브림이 안착되는 안착홈 및 상기 안착홈의 내측을 따라 기립 설치되어 상기 끼움홈에 삽입되어 고정 가능한 걸림돌기를 구비하는 날개부를 더 구비할 수 있다.
상기 관형 브림의 내부는 내열시멘트로 충진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 프로브는, 지관; 상기 지관의 일단부에 장착되며, 제 6항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 기재된 프로브 센서부; 및 상기 지관의 타측부에 장착되며, 상기 프로브 센서부와 전기적으로 연결되는 커넥터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열전대를 고정하는 보호관을 몸체로부터 분리가 가능함으로써, 2분할 금형 설계로 제품 생산이 가능하다. 또한, 각각의 센서들이 결합될 경우, 기존의 플러그와 달리 전기화학센서 간의 이동을 방지하여 이격 거리를 일정하게 유지할 수 있으며, 인체에 해로운 유기접착제 사용을 배제하여 작업환경을 개선할 수 있다.
뿐만 아니라. 관형 브림과 플러그를 선 조립 가능함으로써 복수의 센서들이 결합된 플러그에 관형 브림을 결합하는 과정에서 작업자는 센서들에 접촉하지 않도록 신중을 기해야 하는 점, 그리고 다양한 센서들이 결합된 플러그에 관형 브림을 결합해야 하는 작업 부하가 가중되는 점 등을 방지함으로써, 작업 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 분리사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 결합부재를 확대한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 제1 고정부의 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시한 몸체의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 제 고정부 및 제3 고정부를 확대한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시한 제2 고정부의 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 제2 고정부에 장착되는 표준극의 장착예이다.
도 10 내지 도 13은 도 2에 도시한 센서부의 결합과정을 나타내는 도면이다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 13을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 프로브(100)는 센서부(10), 지관(110) 및 커넥터(120)를 포함한다. 센서부(10)는 지관(110)의 일단부에 장착되며, 센서부(110)는 열전대(도 2의 20)를 구비하여 용융금속의 온도를 감지할 수 있다.
열전대(도 2의 20)는 소자 자체가 기계적, 화학적으로 약하기 때문에 보호관(도 2의 25)에 내장되며, 보호관(도 2의 25)은 사용온도에 따라 비철금속보호관(예를 들어, 석영, 흑연 지르코니아 등)으로 구성될 수 있다. 프로브(100)는 센서캡(140)을 더 포함할 수 있으며, 센서캡(140)은 센서부(10)에 장착되어 외부로부터 센서부(10)를 보호한다. 센서부(10)는 내화시멘트에 의해 지관(110)에 고정될 수 있다.
지관(110)은 내부지관(110a)과 외부지관(110b)을 가지는 다중 지관 형태일 수 있으며, 프로브(100)의 외관을 형성한다. 커넥터(120)는 계측기 등의 외부기기(도시안함)와 접속되도록 지관(110) 타측부에 장착되며, 센서부(10)와 전기적으로 연결된다. 이때, 센서부(10)와 커넥터(120)는 보상도선(130)을 통하여 전기적으로 연결되며, 센서부(10)와 커넥터(120)는 직접적으로 결합될 수 있다.
또한, 프로브(100)는 시료채취부(150)를 더 포함할 수 있다. 시표채취부(150)는 센서부(10)의 후미에 형성되어 용융금속 샘플이 유입되는 유입구(155)와, 유입된 샘플이 샘플실(151)에서 응고할 수 있도록 주형의 역할을 하는 몰드(153) 및 용융금속의 침지 전까지 유입구(155)를 밀폐하는 샘플링캡(157)을 포함할 수 있다. 프로브(100)는 샘플실(151)에 측온점을 마련하여 몰드(153) 내부에 위치하는 별도의 온도측정센서인 보조 센서부(160)를 포함할 수 있으며, 보조 센서부(160)를 통해 용융금속이 응고되는 패턴을 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 분리사시도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시한 결합부재를 확대한 도면이며, 도 5는 도 3에 도시한 제1 고정부의 평면도이다. 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 센서부(10)는 플러그(30), 열전대(20)(thermocouple, 熱電對)가 내재되는 보호관(25)(thermo-well, 保護管), 보호관(25)을 고정하여 플러그(30)에 탈착 가능한 결합부재(70)를 포함한다. 또한, 센서부(10)는 플러그(30)에 탈착 가능한 전기화학센서(80)를 더 포함할 수 있으며, 도시하지는 않았으나 전자기 변화를 이용한 레벨센서 등의 별도의 센서가 추가로 부가될 수 있다.
열전대(20)(또는 온도측정 저항체) 등의 온도센서는 소자 자체로는 기계적 및 화학적으로 약하기 때문에 금속이나 세라믹스 또는 플라스틱 소재의 보호관(25)에 넣어 사용된다. 열전대(20)는 보호관(25)에 내재되며, 열전대(20)는 백금 또는 백금 합금 재질의 세선 형태일 수 있다. 보호관(25)은 중심부와 중심부로부터 각각 연장되는 일단부와 타단부를 갖을 수 있으며, 예를 들어, 보호관(25)은 ‘∪’형상일 수 있다.
결합부재(70)는 열전대(20)가 내재된 보호관(25)의 일측부가 삽입되어 고정 가능한 제1 결합부(70a) 및 상단부가 제1 결합부(70a)에 연결되어 플러그(30)에 탈착 가능한 제2 결합부(70b)를 구비한다. 제1 결합부(70a)은 일측면으로부터 함몰 형성되는 고정홈(71)을 가지며, 보호관(25)의 일단부 측면은 고정홈(71)에 삽입되어 끼움 고정된다.
제2 결합부(70b)는 원통 형상일 수 있으며, 고정홈(71)에 측면이 끼움 고정되는 보호관(25)의 일단부를 안착시키기 위한 걸림부(73)가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 결합부(70a)는 보호관(25)의 측면을 고정하기 때문에 매끈한 표면을 가지는 보호관(25)이 고정홈(71) 상하로 이동하는 현상이 발생할 수 있으나, 걸림부(73)에 의해 보호관(25)이 하부로 이동을 방지할 수 있다.
또한, 제2 결합부(70b)는 제2 결합부(70b)의 길이방향을 따라 외면으로부터 돌출 형성되는 회전방지턱(75)이 구비되며, 회전방지턱(75)은 걸림부(73)의 하부에 구비되어 후술하는 제1 고정부(40)의 회전방지홈(45)에 삽입됨으로써 결합부재(70)가 좌우로 회전하는 것을 방지할 수 있다. 회전방지턱(75)과 회전방지홈(45)은 결합부재(70)와 고정부(40) 어느 하나에 구비되는 것을 한정하지 않으며, 예를 들어, 결합부재(70)에 함몰형성된 회전방지홈(45)이 형성될 수 있으며, 제1 고정부(40)에 회전방지턱(75)이 구비되어 결합부재(70)를 제1 고정부(40)에 고정할 수 있다.
용금금속 온도 측정시, 고온으로 인해 용융이 발생하여 유동성이 좋아진 플러그(30)는 내열시멘트의 존재에도 불구하고 보호관(25) 내부의 열전대(20)와 보호관(25) 내면의 공간으로 이동할 수 있는데, 본 발명은 보호관(25) 측면을 고정함과 더불어, 제2 결합부(70b)를 통해 보호관(25)을 몸체로부터 이격시킴으로써 이러한 문제점을 해결 가능하다.
플러그(30)는 몸체(31)상에 결합부재(70)가 장착 가능한 제1 내부공간(41)을 가지는 제1 고정부(40)를 가진다. 제1 고정부(40)는 플러그(30)의 상면으로부터 돌출될 수 있으며, 제2 결합부(70b)의 외경과 대응되는 내경을 가지는 제1 내부공간(41)을 형성한다. 즉, 결합부재(70)는 제1 고정부(40)에 끼움 고정됨으로써 플러그(30)에 고정되어 장착될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 고정부(40)는 일측이 절개되는 회전방지홈(45)이 형성되며, 결합부재(70)가 제1 내부공간(41)에 삽입될 경우, 회전방지턱(75)의 양측부는 회전방지홈(45)에 각각 지지되어 좌우로의 회전을 제한한다. 즉, 제1 고정부(40)에 결합부재(70)를 장착할 경우, 결합부재(70)에 고정된 보호관(25)은 일정한 방향으로 고정된 상태를 유지한다.
또한, 제1 고정부(40)의 내주면에는 원주 방향을 따라 기설정된 간격으로 이격되어 돌출 형성되는 제1 돌기들(44)을 구비할 수 있으며, 제2 결합부(70b)는 원주 방향을 따라 돌출 형성되는 제2 돌출링(74)이 형성될 수 있다. 따라서, 결합부재(70)를 제1 내부공간(41)에 삽입할 경우, 제2 돌출링(74)은 제1 돌기(44)에 끼움 고정됨으로써 긴밀한 고정이 가능하므로 쉽게 분리되지 않는다.
결합부재(70)가 제1 고정부(40)에 장착될 경우, 회전방지턱(75) 상단의 높이는 회전방지홈(45) 상단의 높이와 같거나 낮을 수 있으며, 제2 돌출링(74)은 회전방지턱(75)의 높이에 따라, 회전방지턱(75)의 상단보다 낮은 위치에 형성되어 제2 돌출링(74)의 양단부는 회전방지턱(75)의 양측부에 연결될 수 있다.
한편, 결합부재(70)가 제1 고정부(40)에 장착될 경우, 제1 돌기들(44)과 제2 돌출링(74)이 서로 대응되는 높이에 위치하도록 제2 돌출링(74)은 회전방지턱(75)의 상부에 형성될 수 있다. 또한, 제2 돌출링(74)은 제1 돌기(44)에 맞물려 긴밀히 고정가능하도록 요철 형상(凹凸)으로 대체될 수 있으며, 원형 링 형상에 한정하는 것은 아니다.
센서부(10)는 플러그(30)의 몸체(31)와 연결되는 관형 브림(90)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 관형 브림(90)은 알루미나계 세라믹으로 형성될 수 있다.
몸체(31)는 몸체(31)의 내곽을 따라 관형 브림(90)이 안착되는 안착홈(33)이 형성된다. 플러그(30)는 안착홈(33)의 내측을 따라 기립 설치되어 상단에 걸림돌기(39a)가 형성된 화살표 형상의 날개부(39)를 더 구비할 수 있다. 따라서, 관형 브림(90)이 안착홈(33)에 놓여질 경우, 날개부(39)에 구비된 걸림돌기(39a)가 관형 브림(90) 내면에 억지 끼움되어 고정되므로, 유기 접착제의 사용을 배제하여 관형 브림(90)과 플러그(30)를 고정시킬 수 있다. 한편, 관형 브림(90)은 내주면 하단부에 끼움홈(91)이 형성될 수 있으며, 몸체(31)와 관형 브림(90)은 걸림돌기(39a)의 탄성에 의해 끼움홈(91)에 삽입되어 고정될 수 있다.
도 6은 도 2에 도시한 몸체의 평면도이며, 도 7은 도 6에 도시한 제2 및 제3 고정부를 확대한 사시도이다. 또한, 도 8은 도 7에 도시한 제2 고정부의 단면도이다. 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 플러그(30)는 제1 고정부(40)의 일측 및 타측에 각각 돌출형성되어 제2 및 제3 내부공간(51, 61)을 가지는 제2 및 제3 고정부(50, 60)를 더 포함할 수 있다. 제2 및 제3 고정부(50, 60)는 전기화학센서(80)를 각각 장착 가능하며, 전기화학센서(80)는 용융금속의 산소 농도를 측정하기 위한 산소센서일 수 있다. 전기화학센서(80)는 표준극(82)과 용강극(84)을 통해 용융 금속의 산소 전위차로 인해 발생되는 유도 기전력(electromotive force)을 이용하여 측정할 수 있으며, 전기화학센서(80)에 대한 설명은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 몸체(31)상에는 표준극(82)과 용강극(84)을 각각 장착 가능한 제2 고정부(50) 및 제3 고정부(60)를 더 포함할 수 있다. 제2 고정부(50)는 몸체(31)의 상면으로부터 돌출되어 제1 고정부(40)의 일측에 배치된다. 제2 고정부(50)는 표준극 고정홀(52)이 형성된 제2 하부고정부(50b) 및 제2 하부고정부(50b)에 연결되어 표준극(82)이 장착되는 제2 상부고정부(50a)를 구비할 수 있다.
제2 상부고정부(50a)는 표준극(82)의 외경과 대응되는 제2 내부공간(51)을 가지며, 표준극(82)은 제2 내부공간(51)에 삽입되어 끼움 고정됨으로써 제2 고정부(50)에 장착될 수 있다. 한편, 표준극(82)이 하단을 향해 단면적이 증가되는 형상을 가질 경우, 제2 내부공간(51)은 표준극(82)의 하단과 대응되는 제2 내부공간(51)을 가짐으로써 표준극(82)은 제2 내부공간(51)에 용이하게 고정될 수 있다.
제2 내부공간(51)은 제1 외경(d1)을 가지는 제2 상부내부공간(51a)과 제2 상부내부공간(51a)의 하부에 연결되어 제1 외경(d1)보다 작은 제2 외경(d2)을 가지는 제2 하부내부공간(51b)을 가질 수 있다. 표준극(82)은 표준극(82) 물질 내부의 고체전해질 종류에 따라 서로 다른 외경을 가질 수 있으므로, 제1 및 제2 외경(d1, d2)을 가지는 제2 내부공간(51)을 통해 상이한 외경을 가지는 표준극(82)을 고정할 수 있다. 따라서, 각각 다른 외경을 가지는 표준극(82)을 용이하게 호환 가능한 장점이 있다.
제2 하부고정부(50b)는 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼(taper)진 형상을 가지며, 중앙부에 몸체(31)의 두께방향을 따라 관통 형성된 표준극 관통홀(52)이 형성된다. 따라서, 표준극(82)에 연결되는 리드선(83)을 표준극 관통홀(82)에 용이하게 삽입할 수 있으며, 제2 하부고정부(50b)가 테이퍼진 형상을 가짐으로써 표준극(82)에 연결된 리드선(83)을 안내하여 몸체(31) 하부로 인출할 수 있다.
또한, 제2 상부고정부(50a)는 상단으로부터 길이방향을 따라 절개되는 절개홈들(57)이 형성될 수 있으며, 표준극(82)이 고정된 상태에서 내화시멘트를 충진할 경우, 절개홈(57)을 통해 내화시멘트가 제2 내부공간(51) 및 표준극 관통홀(52)까지 충분하게 충진되므로, 표준극(82) 및 표준극(82)에 연결된 리드선(83)은 제2 고정부(50)에 긴밀한 고정을 유지할 수 있다.
제3 고정부(60)는 제1 고정부(40)의 타측에 배치된다. 제3 고정부(60)는 용강극 고정홀(62)이 형성된 제3 하부고정부(60b) 및 제3 하부고정부(60b)에 연결되어 용강극(84)이 삽입 고정되는 제3 상부고정부(60a)를 구비할 수 있다.
제3 상부고정부(60a)는 용강극(84)의 외경과 대응되는 제3 내부공간(61)을 가지며, 용강극(84)은 제3 내부공간(61)에 삽입되어 끼움 고정됨으로써 제3 고정부(60)에 장착될 수 있다. 한편, 제3 내부공간(61)은 용강극(84)의 하단과 대응되는 제3 내부공간(61)을 가짐으로써 용강극(84)은 제3 고정부(60)에 용이하게 고정되어 몸체(31)에 장착될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제3 고정부(60)는 제2 고정부(50)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 제3 하부고정부(60b)는 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼(taper)진 형상을 가지며, 중앙부에 몸체(31)의 두께방향을 따라 관통 형성된 용강극 관통홀(62)이 형성된다. 따라서, 용강극(84)에 연결되는 리드선(85)을 용강극 관통홀(62)에 용이하게 삽입할 수 있으며, 제3 하부고정부(60b)는 테이퍼진 형상을 가짐으로써 용강극(84)에 연결된 리드선(85)을 안내하여 몸체(31) 하부로 인출하여 고정할 수 있다.
또한, 제3 상부고정부(60a)는 상단으로부터 길이방향을 따라 절개되는 절개홈들(67)이 형성될 수 있으며, 용강극(84)이 제3 고정부(60)에 고정된 상태에서 내화시멘트를 충진할 경우, 절개홈(67)을 통해 내화시멘트가 제3 내부공간(61) 및 용강극 관통홀(62)까지 충분하게 충진되므로, 용강극(84) 및 용강극(84)에 연결된 리드선(85)은 제3 고정부(60)에 긴밀한 고정을 유지할 수 있다.
플러그(30)는 제1 고정부(40)의 양측에 각각 서포트핀 고정부들(47)이 형성될 수 있다. 각각의 서포트핀 고정부(47)는 몸체(31)의 상면으로부터 돌출 형성될 수 있으며, 내부는 제3 하부고정부(60b)와 마찬가지로 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 또한, 몸체(31)는 두께방향을 따라 관통 형성된 서포트핀 관통홀(48)들이 형성되며, 서포트핀 관통홀(48)은 서포트핀 고정부(47)의 중앙부에 각각 위치할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 서포트핀은 열전대(20)와 연결되는 머리부와 머리부에 연결되어 서포트핀 관통홀(48)을 관통하여 외부기기에 전기적으로 연결되는 핀부를 포함할 수 있다. 서포트핀 관통홀(48)은 서포트핀이 외부기기에 전기적으로 연결될 수 있도록 통로를 제공하며, 서포트핀 관통홀(48)의 내경은 핀부의 외경과 대응되어 핀부를 용이하게 고정할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 센서부(10)는 보호관(25)의 일단부와 타단부의 일부 및 제1 내지 제3 고정부(40, 50, 60)와 서포트핀의 머리부를 내장하며, 센서부(10)에서 하단으로 연장된 서포트핀이 별도의 보상도선(130)으로 연장될 수 있다. 즉, 보상도선(130)이 커넥터(120)로 접속할 수 있도록 구성하여 프로브(100)의 신호 체계를 형성할 수 있다.
상기의 몸체(31), 제1 내지 제3 고정부(40, 50, 60)와 날개부(39) 및 서포트핀 고정부들(48)은 좌,우 2분할 금형 설계로 제작될 수 있다.
도 9는 도 6에 도시한 제2 고정부에 고정되는 전기화학센서의 장착예이다. 도 9(a) 및 9(b)에 도시한 바와 같이, 표준극(82)은 표준극(82) 물질 내부의 고체전해질 종류에 따라 서로 다른 외경을 가질 수 있으므로, 제2 상부 고정부(50a)는 상이한 외경을 가지는 표준극(82)을 고정하기 위해 단차가 형성될 수 있다. 따라서, 각각 다른 외경을 가지는 표준극(82)을 용이하게 호환하여 고정이 가능하다. 한편, 제3 고정부(60)는 제2 고정부(50)와 마찬가지로 단차가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 10 내지 도 13은 도 2에 도시한 센서부의 결합과정을 나타내는 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 먼저 관형 브림(90)을 몸체(31)에 고정한다. 앞서 설명한 바와 같이, 플러그(30)는 몸체(31)의 외면을 따라 이격 배치되는 날개부(39)를 구비하며, 관형 브림(90)은 내주면 하단부에 끼움홈(91)이 형성되므로, 날개부(39)는 관형 브림(90)의 끼움홈(91)에 삽입 지지되어 고정됨으로써 유기 접착제의 사용을 배제하여 고정시킬 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 결합부재(70)에 보호관(25)을 고정한다. 제1 결합부(70a)의 고정홈(71)을 통해 보호관(25)의 일단부 측면을 삽입하여 끼움 고정되며, 제2 결합부(70b)에 형성된 걸림부(73)에 의해 보호관(25)의 일단부는 제2 결합부(70b)에 형성된 걸림부(73)에 의해 안착되어 보호관(25)이 하부로 이동하는 것을 방지한다.
이후, 도 12에 도시한 바와 같이, 보호관(25)이 고정된 결합부재(70)는 제1 고정부(40)에 끼움 고정됨으로써 플러그(30)에 장착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 고정부(40)는 일측이 절개되는 회전방지홈(45)이 형성되며, 결합부재(70)가 제1 고정부(40)에 삽입될 경우, 회전방지턱(75)의 양측부는 회전방지홈(45)에 각각 지지되어 좌우로의 회전을 제한한다.
또한, 제1 고정부(40)에 형성된 제1 돌기들(44)과 제2 결합부(70b)에 형성된 제2 돌출링(74)에 의해 끼움 고정되어 결합부재(70)와 제1 고정부(40)는 쉽게 분리되지 않는다.
다음으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 표준극(82)과 용강극(84)을 제2 고정부(50) 및 제3 고정부(60)에 각각 고정한다.
한편, 관형 브림(90)을 플러그(30)에 고정하는 순서는 작업자의 선택에 따라 가장 나중에 병행될 수 있으며, 실시예에서는 관형 브림(90)을 선(先) 작업이 가능함을 예시한다. 즉, 기존의 플러그(30)와 관형 브림(90)의 조립은 유기 접착제를 사용하여 리드선을 고정하는 작업을 위해 플러그(30)에 센서부들을 먼저 장착한 후, 관형 브림(90)을 조립하는 공정 순서였으나, 본 발명을 통해 플러그(30)와 관형 브림(90) 조립을 먼저 수행할 수 있다.
따라서, 관형 브림(90)과 플러그(30)를 선 조립 가능함으로써 복수의 센서들이 결합된 플러그(30)에 관형 브림(90)을 결합하는 과정에서 작업자는 센서들에 접촉하지 않도록 신중을 기해야 하는 점, 그리고 다양한 센서들이 결합된 플러그(30)에 관형 브림(90)을 결합해야 하는 작업 부하가 가중되는 점 등을 방지함으로써, 작업 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 설명한 다기능 센서용 플러그, 이를 이용한 센서부 및 프로브는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10 : 센서부 20 : 열전대
25 : 보호관 30 : 플러그
31 : 몸체 33 : 안착홈
39 : 날개부 40 : 제1 고정부
44 : 제1 돌기 45 : 회전방지홈
47 : 서포트핀 고정부 48 : 서포트핀 고정홀
50 : 제2 고정부 60 : 제3 고정부
70 : 결합부재 71 : 고정홈
73 : 걸림부 74 : 제2 돌출링
75 : 회전방지턱 80 : 전기화학센서
82 : 표준극 84 : 용강극
90 : 관형 브림 100 : 프로브
110 : 지관 120 : 커넥터
130 : 보상도선 140 : 센서캡
150 : 시료채취부

Claims (12)

  1. 몸체;
    상기 몸체 상에 형성되어 제1 내부공간을 가지는 제1 고정부; 및
    보호관을 고정 가능한 제1 결합부 및 일단부가 상기 제1 결합부에 연결되고 타단부가 상기 제1 내부공간으로부터 탈착 가능한 제2 결합부를 구비하는 결합부재를 포함하는, 다기능 센서용 플러그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 결합부는 상기 제2 결합부의 길이방향을 따라 외면으로부터 돌출 형성되는 회전방지턱을 구비하며,
    상기 제1 고정부는 상기 제1 고정부의 길이방향을 따라 상단으로부터 절개되어 상기 회전방지턱의 양단을 각각 지지 가능한 회전방지홈을 구비하는, 다기능 센서용 플러그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합부재 고정부는 상기 결합부재 고정부의 원주방향을 따라 내면으로부터 돌출 형성되는 제1 돌기를 가지며,
    상기 제2 결합부는 상기 제2 결합부의 원주방향을 따라 외면으로부터 돌출 형성되는 제2 돌출링을 가지되,
    상기 제2 결합부가 상기 제1 내부공간에 삽입될 경우, 상기 제2 돌출링은 상기 제1 돌기에 끼움 고정되는, 다기능 센서용 플러그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 결합부는 상단으로부터 함몰 형성되어 상기 보호관의 일단부가 안착되는 걸림홈이 형성되는, 다기능 센서용 플러그.
  5. 열전대;
    상기 열전대가 내재되는 U자형 보호관;
    몸체와, 상기 몸체에 형성되어 제1 내부공간을 가지는 제1 고정부를 구비하는 플러그; 및
    상기 보호관을 고정 가능한 제1 결합부 및 일단부가 상기 제1 결합부에 연결되고 타단부가 상기 제1 내부공간으로부터 탈착 가능한 제2 결합부를 구비하는 결합부재를 포함하는, 프로브 센서부.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로브 센서부는 용강극 및 표준극으로 이루어진 전기화학센서를 더 포함하되,
    상기 몸체는,
    상기 제1 고정부 일측 및 타측에 각각 배치되어 제2 및 제3 내부공간을 가지며, 상기 용강극 및 상기 표준극이 각각 탈착 가능한 제2 및 제3 고정부를 더 구비하는, 프로브 센서부.
  7. 제6항에 있어서,
    제2 고정부는 상기 제2 내부공간이 형성되어 상기 제2 내부공간에 상기 표준극이 끼움 고정되는 제2 상부고정부 및 상기 제2 상부고정부의 하부에 연결되어 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼진 형상의 제2 하부고정부를 구비하며,
    제3 고정부는 상기 제3 내부공간이 형성되어 상기 제3 내부공간에 상기 용강국이 끼움 고정되는 제3 상부고정부 및 상기 제3 상부고정부의 하부에 연결되어 하부를 향해 단면적이 감소되는 테이퍼진 형상의 제3 하부고정부를 구비하는, 프로브 센서부.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 고정부는 상단으로부터 길이방향을 따라 절개되는 절개홈이 형성되는, 프로브 센서부.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 내부공간은,
    제1 외경을 가지는 제2 상부내부공간; 및
    상기 제2 상부내부공간의 하부에 연결되어 상기 제1 외경보다 작은 제2 외경을 가지는 제2 하부내부공간을 가지는, 프로브 센서부.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 제1 내지 제3 고정부는 2분할 금형 설계로 제작되는, 프로브 센서부.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 프로브 센서부는 하단부가 상기 몸체에 설치 가능하고 하단부에 내주면을 따라 함몰 형성되는 끼움홈을 가지며, 상기 제1 내지 제3 고정부를 내장하는 관형 브림을 더 포함하되,
    상기 몸체는 상기 몸체의 내곽을 따라 상기 관형 브림이 안착되는 안착홈 및 상기 안착홈의 내측을 따라 기립 설치되어 상기 끼움홈에 고정 가능한 걸림돌기가 형성된 날개부를 더 구비하는, 프로브 센서부.
  12. 지관;
    상기 지관의 일단부에 장착되며, 제 6항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 기재된 프로브 센서부; 및
    상기 지관의 타측부에 장착되며, 상기 프로브 센서부와 전기적으로 연결되는 커넥터를 포함하는, 프로브.
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