KR20230023548A - 온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템 - Google Patents

온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열원부 혹은 열원부가 채워지는 구조물에 전달되는 온도를 신속하고 정확하게 측정 및 처리해낼 수 있으며, 측정 및 처리된 온도 정보로부터 열원부 혹은 구조물에 대한 안정적이고 체계적인 관리가 가능한 온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 열원부의 온도를 측정하기 위한 감지단부를 가지는 센서부; 열전도성 소재로 이루어지며, 상기 감지단부에 연결된 채 상기 열원부에 노출되는 온도측정영역을 가지고, 상기 열원부로부터 상기 온도측정영역으로 전달되는 열을 수집하여 상기 온도측정영역의 표면을 따라 이동시키며 상기 감지단부로 전달하는 열전도패널; 및 상기 열전도패널을 중심으로 상기 열원부의 반대편에 배치되어 상기 열원부 및 상기 열전도패널의 열이 외부로 방출되거나 외부의 열이 상기 열전도패널로 전달되는 것을 차단하는 단열패널;을 포함하는 특징을 개시한다.

Description

온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템{TEMPERATURE MEASUREMENT SENSOR MODULE AND TEMPERATURE MEASUREMENT SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 작업자의 접근이 불가능하거나 외부 환경으로 인해 온도 측정이 불가능한 고온 설비에 콤팩트한 구조로 설치가 가능하며, 고온 설비의 온도를 신속하고 정확하게 획득해낼 수 있는 온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템에 관한 것이다.
전기 차량의 배터리는 온도가 차량의 작동 상태나 안전에 직결되기 때문에 배터리 온도 제어는 매우 중요하다. 뿐만 아니라, 철광석 등의 원료를 용해하여 쇳물을 생산하는 용해로와 같이, 고온 환경에서 사용되는 내화 구조물 역시 작동 온도는 생산되는 제품의 품질과 직결되기 때문에 내화 구조물의 온도를 제어하는 것이 매우 중요하다.
결국 온도센서를 이용하여 배터리나 내화 구조물 등과 같이 고온 환경에 노출되는 감지대상물의 온도를 실시간으로 측정함으로써, 감지대상물에 대한 최적의 작동 환경을 유지하거나 화재 등의 안전 사고 위험을 예방할 수 있게 된다.
하지만, 용해로와 같이 고온 환경에 노출되는 감지대상물의 경우는 작업자의 접근이 불가능하거나 고온의 환경으로 인하여 온도 측정센서의 설치에 어려움이 있고, 일반적으로 종래 온도센서는 감지대상물에 대한 특정 포인트에 대한 온도를 측정하는 일점식 온도센서가 대부분이여서, 용해로와 같이 넓은 감지대상물에 대한 온도를 정확히 측정하기에는 어려움이 있다.
또한, 넓은 영역에서의 온도를 정확히 측정하기 위하여, 여러 개의 일점식 온도센서를 조합하여 사용할 수도 있겠지만, 이 경우에는 많은 수의 온도센서를 감지대상물에 설치하기에는 구조적으로 곤란함이 있고, 많은 수의 온도센서에서 측정된 감지정보를 수집 및 처리하기에도 구조적인 제약이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0063405호 (2006.06.12.공개)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 작업자의 접근이 불가능하거나 외부 환경으로 인해 온도 측정이 불가능한 고온 설비에 콤팩트한 구조로 설치가 가능하며, 고온 설비의 온도를 신속하고 정확하게 획득해낼 수 있는 온도 측정 센서모듈 및 이를 포함하는 온도 측정 시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈은, 열원부의 온도를 측정하기 위한 감지단부를 가지는 센서부; 열전도성 소재로 이루어지며, 상기 감지단부에 연결된 채 상기 열원부에 노출되는 온도측정영역을 가지고, 상기 열원부로부터 상기 온도측정영역으로 전달되는 열을 상기 온도측정영역의 표면을 따라 상기 감지단부로 전달하는 열전도패널; 및 상기 열전도패널을 중심으로 상기 열원부의 반대편에 배치되어, 상기 열원부 및 상기 열전도패널의 열이 외부로 방출되거나 외부의 열이 상기 열전도패널로 전달되는 것을 차단하는 단열패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 열전도패널은, 상기 온도측정영역의 적어도 일부를 형성하는 패턴부를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 패턴부는, 상기 감지단부에 연결되는 제1내측영역과, 상기 제1내측영역으로부터 제1직선거리로 이격하여 배치되는 제1외측영역과, 상기 제1내측영역 및 제1외측영역을 연결하는 제1연장부를 가지는 제1패턴부; 및 상기 감지단부에 연결되는 제2내측영역과, 상기 제2내측영역으로부터 상기 제1직선거리보다 긴 제2직선거리로 이격하여 배치되는 제2외측영역과, 상기 제2내측영역 및 제2외측영역을 연결하는 제2연장부를 가지는 제2패턴부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 제1연장부 및 상기 제2연장부의 길이는 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 제1연장부 및 상기 제2연장부는 서로 다른 길이를 가지되, 상기 제1연장부는 제1열전도율을 가질 수 있고, 상기 제2연장부는 상기 제1열전도율보다 큰 제2열전도율을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 제1연장부 및 상기 제2연장부는 서로 다른 길이를 가지되, 상기 제1연장부는 제1면적을 가질 수 있고, 상기 제2연장부는 상기 제1면적보다 넓은 제2면적을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 열전도패널은, 상기 제1외측영역 또는 상기 제2외측영역에 배치되며, 상기 열원부로부터 전달되는 열을 수집하는 열수집부;를 더 포함할 수 있고, 상기 열수집부는 상기 제1패턴부 및 상기 제2패턴부보다 열전도율이 큰 소재로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈에 있어서, 상기 센서부는, 상기 감지단부를 열접점으로 하는 열전대부와, 상기 열전대부의 냉접점에 연결되며, 상기 열전대부의 온도에 따른 열기전력으로부터 온도를 산출하는 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템은, 전술한 온도 측정 센서모듈; 및 상기 온도 측정 센서모듈에서 측정 및 처리된 온도 정보를 수신하여 상기 온도측정영역에 대한 온도를 표시하는 관리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 감지단부에 연결된 채 온도측정영역의 표면과 평행하게 연장 형성되는 열전도패널을 가지는 온도 측정 센서모듈을 이용하여, 열원부 혹은 열원부가 채워지는 구조물에 전달되는 온도를 빠른 시간에 정확하게 측정 및 처리해낼 수 있으며, 이렇게 획득된 온도 정보로부터 열원부 혹은 열원부가 채워지는 구조물에 대한 안정적이고 체계적인 관리가 가능하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈을 나타낸 전체 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도패널을 나타낸 평면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 나타낸 평면 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 패턴부가 없는 열전도패널을 나타낸 평면 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 시스템을 나타낸 블록 예시도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈을 나타낸 전체 예시도이고, 도 2는 도 1의 열전도패널을 나타낸 평면 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈(10)은 센서부(100), 열전도패널(200) 및 단열패널(300)을 포함할 수 있다.
먼저 열을 발생시키는 열원부는 기체 또는 고체일 수 있다. 예를 들어, 전기 차량의 배터리일 수 있고, 원료를 용해하여 쇳물을 생산하는 용해로의 내화 구조물일 수 있으며, 용해로의 내화 구조물의 내부에 채워지는 고온의 기체일 수도 있다.
센서부(100)는 열원부의 온도를 측정하기 위한 감지단부(110)를 가질 수 있다.
감지단부(110)는 온도측정영역(200A)마다 하나의 감지단부가 배치될 수 있다.
실시예에 따른 센서부(100)로는 감지단부(110)를 열접점으로 하는 열전대부와, 열전대부의 냉접점에 연결되며 열전대부의 온도에 따른 열기전력으로부터 온도를 산출하는 처리부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 열전대부는 서로 다른 종류의 금속선을 포함하며, 상기 금속선의 양측 단부를 접속했을 때, 금속선의 일측 접속단부인 열접점(측온접점)과, 금속선의 타측 접속단부인 냉접점(기준접점) 간의 온도 차이에 의해 금속선에는 전류가 흐르게 된다. 이러한 열전대부의 열접점이 감지단부(110)에 해당될 수 있고, 열접점을 포함한 열전대부는 튜브와 같은 커버부재에 매립되어 보호될 수 있다. 그리고, 처리부는 열전대부의 열접점 및 냉접점 간의 온도 차이 값과 열전대부에서 발생되는 열기전력과의 관계로부터 상기 열접점에서의 실제 온도 정보를 획득할 수 있다. 이러한 처리부로는 전압계가 사용될 수 있다. 물론 센서부(100)는 측정 대상이 되는 열원부의 종류에 따라 열전대뿐만 아니라 공지된 다양한 종류의 온도센서가 사용될 수도 있다.
또한, 센서부(100)는 제1통신부를 더 가질 수 있으며, 제1통신부는 센서부(100)에서 측정 및 처리된 온도 정보를 외부 관리모듈(20: 도 9 참조)로 송신할 수 있고, 관리모듈(20)에서 전달되는 제어신호를 수신할 수 있다.
열전도패널(200)은 열전도성 소재를 포함하는 소재로 제작될 수 있다.
열전도패널(200)은 센서부(100)의 감지단부(110)에 연결된 채 열원부에 노출되는 온도측정영역(200A)을 가질 수 있다. 이러한 열전도패널(200)은 열원부로부터 온도측정영역(200A)으로 전달되는 열을 수집하여 온도측정영역(200A)의 표면을 따라 센서부(100)의 감지단부(110)로 전달할 수 있다.
온도측정영역(200A)은 열전도패널(200)의 테두리부를 따라 연장되는 가상의 외곽선에 의해 구획되는 영역일 수 있다. 그리고, 열전도패널(200)은 가상의 구획선에 의해 구획되는 복수개의 온도측정영역(200A)들로 구성될 수 있다.
실시예에 따른 열전도패널(200)은 패턴부를 가질 수 있으며, 패턴부는 기본적으로 감지단부(110)를 중심으로 온도측정영역(200A)의 테두리 영역으로 가면서 전체적으로 균일한 패턴을 가질 수 있다.
패턴부는 온도측정영역(200A)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 즉, 열전도패널(200)은 평면도 상에서 후술되는 단열패널(300)을 완전히 덮도록 마련될 수 있고, 단열패널(300)의 일부만을 커버하는 패턴을 가질 수 있다.
패턴부는 센서부(100)의 감지단부(110)에 연결되는 내측영역과, 내측영역으로부터 이격하여 배치되는 외측영역과, 내측영역 및 외측영역을 연결하는 연장부를 가질 수 있다. 여기서, 내측영역은 감지단부(110)에 상대적으로 가까운 영역에 해당될 수 있고, 외측영역은 온도측정영역(200A)의 테두리 영역에 해당될 수 있다. 이러한 패턴부에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다.
또한, 열전도패널(200)은 열수집부(214)를 더 가질 수 있다. 열수집부(214)는 패턴부와는 다른 열전도율을 가지는 소재로 이루어질 수 있으며, 패턴부보다 큰 열전도율을 가질 수 있다. 열수집부(214)는 패턴부의 외측영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 열원부의 열은 열수집부(214)가 구비된 패턴부의 외측영역으로 상대적으로 빠른 시간에 전달될 수 있다.
단열패널(300)은 열전도패널(200)의 타면에 배치될 수 있으며, 열전도패널(200)을 중심으로 열원부의 반대편에 배치될 수 있다.
이러한 단열패널(300)은 열원부 및 열전도패널(200)의 열이 단열패널(300)의 외부로 방출되는 것을 억제할 수 있고, 외부로부터 전달되는 열이 열전도패널(200) 및 감지단부(110)로 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이처럼 감지단부(110) 및 열전도패널(200)에 외부 열원이 전달되는 것을 차단하여 온도 측정의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 온도 측정 센서모듈(10)은 패널지지판(400)을 더 포함할 수 있다. 패널지지판(400)은 단열패널(300)의 일면에 배치될 수 있으며, 단열패널(300)을 고정 지지할 수 있다.
패널지지판(400), 단열패널(300) 및 열전도패널(200)은 적층 구조를 이룰 수 있다. 또한, 패널지지판(400), 단열패널(300) 및 열전도패널(200)의 적층 구조체는 열원부를 수용하는 구조물의 일부일 수 있다. 또한, 패널지지판(400), 단열패널(300) 및 열전도패널(200)의 적층 구조체는 구조물의 형상에 상응하게 평탄한 형상 혹은 곡면 형상을 가질 수 있다. 또한, 패널지지판(400), 단열패널(300) 및 열전도패널(200)의 적층 구조체는 휘어질 수 있는 유연 재질로 이루어질 수도 있다.
이상에서와 같이, 본 실시예에 따른 온도 측정 센서모듈(10)은 온도측정영역(200A)의 적어도 일부를 형성하는 열전도패널(200)을 통하여 온도측정영역(200A)에 대한 온도를 빠른 시간에 정확히 획득해낼 수 있다.
이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패턴부를 가지는 열전도패널에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 열전도패널(200)은 패턴부를 가질 수 있다.
패턴부는 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 가질 수 있다.
제1패턴부(210)는 제1내측영역(211), 제1외측영역(212) 및 제1연장부(213)를 가질 수 있다.
제1내측영역(211)은 온도측정영역(200A)의 내측 중심영역에 배치될 수 있으며, 센서부(100)의 감지단부(110)에 연결될 수 있다.
제1외측영역(212)은 온도측정영역(200A)의 외측 테두리영역에 배치될 수 있으며, 제1내측영역(211)으로부터 제1직선거리(d1)로 이격하여 배치될 수 있다.
제1연장부(213)는 제1내측영역(211) 및 제1외측영역(212)을 연결할 수 있다. 제1연장부(213)는 제1직선거리(d1)와 동일한 길이를 가지거나, 제1직선거리(d1)보다 긴 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 제1연장부(213)는 평면도 상에서 지그재그 형상이나 호 형상 등의 비정형 형상을 가지며 제1내측영역(211)에서 제1외측영역(212)을 향해 연장하여 형성될 수 있다.
제2패턴부(220)는 제2내측영역(221), 제2외측영역(222) 및 제2연장부(223)를 가질 수 있다.
제2내측영역(221)은 온도측정영역(200A)의 내측 중심영역에 배치될 수 있으며, 센서부(100)의 감지단부(110)에 연결될 수 있다.
제2외측영역(222)은 온도측정영역(200A)의 외측 테두리영역에 배치될 수 있으며, 제2내측영역(221)으로부터 제2직선거리(d2)로 이격하여 배치될 수 있다. 이때 제2직선거리(d2)는 제1직선거리(d1)보다 길게 형성될 수 있다.
제2연장부(223)는 제2내측영역(221) 및 제2외측영역(222)을 연결할 수 있다. 제2연장부(223)는 제2직선거리(d2)와 동일한 길이를 가지거나, 제2직선거리(d2)보다 긴 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 제2연장부(223)는 평면도 상에서 지그재그 형상이나 호 형상 등의 비정형 형상을 가지며 제2내측영역(221)에서 제2외측영역(222)을 향해 연장하여 형성될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따르면, 제1직선거리(d1) 및 제2직선거리(d2)의 차이와 무관하게, 제1연장부(213) 및 제2연장부(223)의 길이(L1)는 서로 동일할 수 있다. 즉, 제1직선거리(d1) 및 제2직선거리(d2)의 차이가 발생됨에 따라 제1연장부(213) 및 제2연장부(223)가 동일한 길이(L1)를 가지기 위해서는 도시된 바와 같이 서로 다른 형상의 패턴을 가지게 된다.
결과적으로, 제1연장부(213) 및 제2연장부(223)의 길이(L1)를 동일하게 설정함으로써, 제1외측영역(212) 및 제2외측영역(222)에서 감지단부(110)로 각각 전달되는 열전달률의 직선 거리차(d1,d2)에 따른 변화를 보상해 줄 수 있다.
또한, 감지단부(110)로부터 제1직선거리(d1)로 이격된 제1외측영역(212)에 전달된 열과, 제2직선거리(d2)로 이격된 제2외측영역(222)에 전달된 열은, 제1연장부(213) 및 제2연장부(223)를 따라 이동한 후, 동일한 시간에 감지단부(110)에 도달할 수 있게 된다. 이로 인하여, 센서부(100)는 온도측정영역(200A)에 대한 온도를 특정 시간대에 빠르고 정확하게 획득할 수 있게 된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 평면도 상에서 사각 형상의 온도측정영역(200A)을 가지는 열전도패널(200)에 대해 감지단부(110)가 온도측정영역(200A)의 중심부에 배치되는 경우, 감지단부(110)로부터 상대적으로 가까운 측면영역의 열과, 감지단부(110)로부터 상대적으로 먼 코너영역의 열은, 제1연장부(213) 및 제2연장부(223)를 각각 거친 후, 동일한 시간에 감지단부(110)에 도달할 수 있게 된다.
도 4는 도 3의 변형예를 나타낸 평면 예시도이다.
도 4에서와 같이, 센서부(100)의 감지단부(110)는 열원부의 종류 혹은 열원부가 채워지는 내화 구조물의 여건에 따라, 열전도패널(200)에 의해 구획되는 온도측정영역(200A)의 내측공간에 간섭구조물(ST)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 센서부(100)의 감지단부(110)가 온도측정영역(200A)의 중심부에서 어긋나 편심된 위치에 설치될 필요가 있다.
이와 같이, 센서부(100)의 감지단부(110)가 온도측정영역(200A)의 중심부에서 편심된 위치에 배치되더라도, 앞서 설명한 바와 같이, 감지단부(110)로부터 제1직선거리(d1)로 이격된 제1외측영역(212)에 전달된 열과, 감지단부(110)로부터 제2직선거리(d2)로 이격된 제2외측영역(222)에 전달된 열은, 제1연장부(2130) 및 제2연장부(2230)를 따라 이동한 후, 동일한 시간에 감지단부(110)에 도달할 수 있게 된다. 이로 인하여, 센서부(100)는 온도측정영역(200A)에 대한 온도를 특정 시간대에 빠르고 정확하게 획득할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 5를 참조하면, 앞서 설명한 것과 마찬가지, 패턴부는 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 가질 수 있다. 그리고, 제1패턴부(210)는 제1내측영역(211), 제1외측영역(212) 및 제1연장부(2131)를 가질 수 있고, 제2패턴부(220)는 제2내측영역(221), 제2외측영역(222) 및 제2연장부(2231)를 가질 수 있다. 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
여기서, 본 실시예에 따르면, 제1직선거리(d1) 및 제2직선거리(d2)의 차이에 따라, 제1연장부(2131) 및 제2연장부(2231)는 서로 다른 길이를 가질 수 있으며, 이때 제1연장부(2131) 및 제2연장부(2231)는 서로 다른 열전도율을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 제1연장부(2131)는 제1열전도율(λ1)을 가질 수 있고, 제2연장부(2231)는 제1열전도율(λ1)보다 큰 제2열전도율(λ2)을 가질 수 있다.
결과적으로, 제1연장부(2131) 및 제2연장부(2231)가 가지는 열전도율을 서로 다르게 설정함으로써, 제1외측영역(212) 및 제2외측영역(222)에서 감지단부(110)로 각각 전달되는 열전달률의 직선 거리차(d1,d2)에 따른 변화를 보상해 줄 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 6을 참조하면, 앞서 설명한 것과 마찬가지, 패턴부는 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 가질 수 있다. 그리고, 제1패턴부(210)는 제1내측영역(211), 제1외측영역(212) 및 제1연장부(2132)를 가질 수 있고, 제2패턴부(220)는 제2내측영역(221), 제2외측영역(222) 및 제2연장부(2232)를 가질 수 있다. 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
여기서, 본 실시예에 따르면, 제1직선거리(d1) 및 제2직선거리(d2)의 차이에 따라, 제1연장부(2132) 및 제2연장부(2232)는 서로 다른 길이를 가질 수 있으며, 이때 제1연장부(2132) 및 제2연장부(2232)는 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 즉, 제1연장부(2132)는 제1면적(A1)을 가질 수 있고, 제2연장부(2232)는 제1면적(A1)보다 넓은 제2면적(A2)을 가질 수 있다.
결과적으로, 제1연장부(2132) 및 제2연장부(2232)의 면적을 서로 다르게 설정함으로써, 제1외측영역(212) 및 제2외측영역(222)에서 감지단부(110)로 각각 전달되는 열전달률의 직선 거리차(d1,d2)에 따른 변화를 보상해 줄 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 열전도패널의 패턴부를 나타낸 평면 예시도이다.
도 7을 참조하면, 앞서 설명한 것과 마찬가지, 패턴부는 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 가질 수 있다. 그리고, 제1패턴부(210)는 제1내측영역(211), 제1외측영역(212) 및 제1연장부(2133)를 가질 수 있고, 제2패턴부(220)는 제2내측영역(221), 제2외측영역(222) 및 제2연장부(2233)를 가질 수 있다. 또한, 제1패턴부(210)는 제1외측영역(212)에 배치되는 제1열수집부(214)를 더 가질 수 있고, 제2패턴부(220)는 제2외측영역(222)에 배치되는 제2열수집부(224)를 더 가질 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따르면, 제1직선거리(d1) 및 제2직선거리(d2)의 차이에 따라, 제1연장부(2133) 및 제2연장부(2233)는 서로 다른 길이를 가질 수 있으며, 이때 제1열수집부(214) 및 제2열수집부(224)는 서로 다른 열전도율을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 제1열수집부(214)는 제3열전도율을 가질 수 있고, 제2열수집부(224)는 제3열전도율보다 큰 제4열전도율을 가질 수 있다.
결과적으로, 제1외측영역(212) 및 제2외측영역(222)에 서로 다른 열전도율을 가지는 소재를 배치하여, 제1내측영역(211) 및 제1외측영역(212) 간의 온도차와, 제2내측영역(221) 및 제2외측영역(222) 간의 온도차를 서로 다르게 설정함으로써, 제1외측영역(212) 및 제2외측영역(222)에서 감지단부(110)로 각각 전달되는 열전달률의 직선 거리차(d1,d2)에 따른 변화를 보상해 줄 수 있다.
또한, 제1열수집부(214) 및 제2열수집부(224)를 추가적으로 구비함에 따라 열원부의 열은 열전도패널(200)의 외측영역으로 빠르게 전달된 후 감지단부(110)에 보다 빠른 시간에 도달할 수도 있게 된다.
도 3 내지 도 7을 통해 설명된 다양한 실시예에서는 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 형성할 시 제1연장부 및 제2연장부의 길이, 열전도율 및 면적의 설정값을 개별적으로 조절하는 것으로 설명하였지만, 제1패턴부(210) 및 제2패턴부(220)를 형성할 시 제1연장부 및 제2연장부의 길이, 열전도율 및 면적 중 적어도 어느 하나의 설정값을 조절하는 것에 의해 제1연장부 및 제2연장부를 경유하는 열전달율의 직선 거리차(d1,d2)에 따른 변화를 보상할 수 있다. 그리고, 이처럼 열전도패널(200)에 구비되는 패턴부의 길이, 열전도율 및 면적의 설정값은 열원부 및 열원부가 채워지는 구조물의 종류, 및 감지단부(110)의 설치 위치에 따라 적절히 조절될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 패턴부가 없는 열전도패널을 나타낸 평면 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 열전도패널(200)은 패턴부가 없이 온도측정영역(200A)에 상응하는 형상의 평판 형태를 가질 수도 있다.
즉, 실시예에 따른 온도측정영역(200A)은 원형 형상을 가질 수 있고, 온도측정영역(200A)의 중심부에 센서부(100)의 감지단부(110)가 배치될 수 있다. 그리고, 열전도패널(200)은 원형 형상의 온도측정영역(200A)에 대응하여 감지단부(110)를 중심으로 일정한 반경(R1)을 가지는 원형 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 감지단부(110)를 중심으로 일정한 반경(R1)을 가지는 원형 형상의 열전도패널(200)은 패턴부가 없더라도 열전도패널(200)의 외측영역에서 감지단부(110)로 전달되는 열전달율이 균일해질 수 있다. 또한, 열원부에서 열전도패널(200)의 외측영역으로 전달된 열은 감지단부(110)에 연결된 내측영역에 동일한 시간에 도달할 수 있게 된다.
물론 감지단부(110)를 중심으로 일정한 반경(R1)을 가지는 원형 형상의 열전도패널(200) 역시 패턴부를 가질 수도 있는데, 이 경우 패턴부는 감지단부(110)에 연결되는 내측영역을 중심으로 외측영역을 향해 동일한 길이, 열전도율 및 면적을 가지는 방사형의 패턴부를 가질 수 있다. 이에 따라, 열원부에서 열전도패널(200)의 외측영역으로 전달된 열은 감지단부(110)에 연결된 내측영역에 보다 빠른 시간에 도달할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 시스템을 나타낸 블록 예시도이다.
도 9를 추가 참조하면, 본 실시예에 따른 온도 측정 시스템은 온도 측정 센서모듈(10) 및 관리모듈(20)을 포함할 수 있다.
온도 측정 센서모듈(10)은 앞서 설명한 온도 측정 센서모듈(10)이 사용될 수 있다.
관리모듈(20)은 제2통신부를 가질 수 있으며, 제2통신부는 센서부(100)에서 측정 및 처리된 온도 정보를 수신할 수 있고, 제어신호를 센서부(100)로 송신할 수 있다.
그리고, 관리모듈(20)은 온도 측정 센서모듈(10)에서 측정 및 처리된 온도 정보를 처리하여 온도측정영역(200A)에 대한 온도 정보를 다양한 출력 값으로 표시해줄 수 있다.
관리모듈(20)을 운영하는 관리자는 관리모듈(20)에 표시되는 온도측정영역(200A)에 대한 온도를 모니터링하면서, 열원부 혹은 열원부가 채워지는 내화 구조물의 작동 및 상태에 대한 관리를 효과적으로 수행할 수 있다.
관리모듈(20)은 컴퓨터일 수 있고, 혹은 관리자가 휴대 가능한 테블릿이나 스마트폰일 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 온도 측정 센서모듈
100: 센서부
110: 감지단부
200: 열전도패널
300: 단열패널
20: 관리모듈

Claims (9)

  1. 열원부의 온도를 측정하기 위한 감지단부를 가지는 센서부;
    열전도성 소재로 이루어지며, 상기 감지단부에 연결된 채 상기 열원부에 노출되는 온도측정영역을 가지고, 상기 열원부로부터 상기 온도측정영역으로 전달되는 열을 상기 온도측정영역의 표면을 따라 상기 감지단부로 전달하는 열전도패널; 및
    상기 열전도패널을 중심으로 상기 열원부의 반대편에 배치되어, 상기 열원부 및 상기 열전도패널의 열이 외부로 방출되거나 외부의 열이 상기 열전도패널로 전달되는 것을 차단하는 단열패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도패널은,
    상기 온도측정영역의 적어도 일부를 형성하는 패턴부를 가지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 감지단부에 연결되는 제1내측영역과, 상기 제1내측영역으로부터 제1직선거리로 이격하여 배치되는 제1외측영역과, 상기 제1내측영역 및 제1외측영역을 연결하는 제1연장부를 가지는 제1패턴부; 및
    상기 감지단부에 연결되는 제2내측영역과, 상기 제2내측영역으로부터 상기 제1직선거리보다 긴 제2직선거리로 이격하여 배치되는 제2외측영역과, 상기 제2내측영역 및 제2외측영역을 연결하는 제2연장부를 가지는 제2패턴부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1연장부 및 상기 제2연장부의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1연장부 및 상기 제2연장부는 서로 다른 길이를 가지되,
    상기 제1연장부는 제1열전도율을 가지고,
    상기 제2연장부는 상기 제1열전도율보다 큰 제2열전도율을 가지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1연장부 및 상기 제2연장부는 서로 다른 길이를 가지되,
    상기 제1연장부는 제1면적을 가지고,
    상기 제2연장부는 상기 제1면적보다 넓은 제2면적을 가지는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 열전도패널은,
    상기 제1외측영역 또는 상기 제2외측영역에 배치되며, 상기 열원부로부터 전달되는 열을 수집하는 열수집부;를 더 포함하고,
    상기 열수집부는 상기 제1패턴부 및 상기 제2패턴부보다 열전도율이 큰 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 감지단부를 열접점으로 하는 열전대부와,
    상기 열전대부의 냉접점에 연결되며, 상기 열전대부의 온도에 따른 열기전력으로부터 온도를 산출하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 센서모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 기재된 온도 측정 센서모듈; 및
    상기 온도 측정 센서모듈에서 측정 및 처리된 온도 정보를 수신하여 상기 온도측정영역에 대한 온도를 표시하는 관리모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
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