KR900000824B1 - 가열시스템내의 온도측정장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가열시스템내의 온도측정장치
제1도는 두개의 발열체와 그 위에 놓인 남비가 있는 스토브의 개략적인 측면도.
제2도는 촛점조정장치가 있는 방사에너지 감지기의 측정영역을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10' : 조리 남비 11, 11' : 남비 바닦
12, 12' : 방열면(radiating surface)
13, 13' : 남비 뚜껑 15, 15' : 방사선
20 : 스토브 21, 23 : 발열체
22 : 지지림 28 : 스위치
29 : 멀티플랙스 시스템
30 : 방사에너지 감지기(radiation sensor)
31 : 유입면(antry surface) 32, 33 : 보호덮개
35 : 촛점 37 : 회전축
38 : 스테핑 전동기
본 발명은 내용물이 담겨져 있고 발열체에 의해 가열되는 끊임남비를 포함하는 가열시스템내 끊임남비 내용물의 온도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
종래 이같은 종류의 공기 장치는 온도에 따라 아날로그 자료신호를 발생시키는 끊임남비상에 또는 끊임남비내에 장착된 온도 게이지를 사용한다. 이들 자료신호는 우선적으로 발열체의 발열출력을 조종하도록 사용된다. 끊임남비로부터 스토브등의 안쪽에 위치한 조정장치로 상기 자료신호를 전송하는 데에는 상당한 문제점들이 있었다. 끊임남비와 조정장치 사이에 한 회로를 사용하는 전송은 이와같이 하므로써 끊임남비를 다루는데 너무 장애를 주는 까닭에 실용적이지 못하다. 따라서 기존장치는 대개 적외선 구성요소인 무선의 전송요소를 사용한다. 그러나, 이같은 기존의 장치는 전지에 의해 전력이 공급되는 전송장치가 끊임남비에 부착될 것을 필요로 하며 이같은 전송장치는 끊임남비가 세척되는 때 안전의 목적을 위해 제거되어야만 한다. 따라서, 전송장치의 이탈착 가능한 부착을 실시하기 위해 추가의 구조적인 제한이 뒤따라야만 했다.
본 발명의 한 목적은 상기에서 설명된 특징을 갖는 장치를 제공하는 것으로서, 통상적인 끊임남비와 같이 다루어지고 세척될 수 있으면 전송장치를 동작시키기 위해 전지를 필요로 하지 않으며 끊임남비 내용물의 정확한 온도측정을 제공하는 것을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이같은 목적은 다음과 같이 달성된다. 즉, 끊임남비에 남비의 하부와 측면벽 사이의 전이영역내에 위치한 원형의 방열면이 장착되고, 촛점조정장치가 있는 방사선 감지기가 남비가 가열장치위에 놓이는때 남비의 방열면과 일렬로 정렬되며, 방사선 감지기가 방열면으로부터 일정한 거리에 놓여지며, 이때의 거리는 방사선 감지기의 유입면(entry surface)으로부터 방사선 감기기 방사선 측정 범위에서의 촛점거리와 관계가 있다. 이같은 장치는 -273.16℃와 상응하는 절대온도 0°T이상의 온도를 갖는 어떠한 물체도 전자기 방사선을 방출한다는 일반적으로 알려진 원리를 이용한다. 방사에너지의 세기를 측정 할 수 있은 방사에너지 감지기는 종래에는 찾아볼 수 있은 것이다. 만약 남비에 침침하고 어두운색, 특히 침침한 검정색의 원형 방열면이 제공된다면, 고정된 방사에너지 감지기는 방사에너지의 세기를 측정할 수 있으며, 따라서 발열체 위에서 남비가 어떻게 회전되는가와 무관하게 고정된 방사에너지 감지기가 방사에너지의 세기를 측정할 것이다.
남비의 저부와 측면벽 사이 전이영역내의 방사에너지 표면을 위치시키므로써 가장 정확한 측정결과를 얻어낼 수 있다. 이는 남비 내용물과 그 측면벽 사이에서 측정되는 온도차가 가장 작으며, 이같은 전이영역(transfer region)에서의 측정이 내용물의 실제 온도보다 훨씬 높은 남비 바닦에 의해 곡해되지 않기 때문이다. 방열면과 방사에너지 감지기 거리가 스토브등을 사용하는때 제한되기 때문에 촛점조정장치를 갖는 방사에너지 감지기가 사용되며, 이때의 촛점조정장치는 방사에너지 감지기로부터 약 15-30cm의 짧은 거리에서 단지 수 밀리미터의 직경을 갖는 방사에너지 감지기 측정범위내에서의 한 촛점을 발생시킨다. 정확한 측정범위는 방열면의 너비에 상응하도록 조절될 수 있으며, 따라서 방열면이 매우 넓은 필요는 없다.
본 발명의 장치를 동작시키기 위해 필요한 모든 광학적 전기적 장치는 스토브에 수용될 수 있다. 남비에는 방열면을 제외하고는 다른 특별한 특징이 있을 필요는 없으며 종래 남비와 같이 세척된다. 이때의 남비는 압력남비일 수도 있다. 발열체 위에 놓여진 남비가 고정된 방사에너지의 유입면으로부터 항상 같은 거리에 있도록 하기 위해 본 발명의 한 실시는 남비가 발열체위 정해진 고정된 위치에 놓이도록 할 것이다. 이는 발열체 표면위로 돌출한 지지림(holding rim)으로 발열체를 둘러싸므로써 가장 쉽게 달성된다.
발열면에 의해 방출되는 방사에너지를 효과적으로 이용할 수 있도록 하기 위해, 발열체위에 놓인 남비의 방열면은 방사에너지 감지기의 유입표면에 평행하고 동축을 갖도록 맞추어 정렬된다.
방열면에 의해 방출된 방사에너지가 남비 바닦으로부터의 열에 의해 곡해되지 않도록 하기 위해서는 방열면이 남비를 둘러싸고 남비의 바닦에는 직각을 이룬다.
본 발명의 또다른 실시는 방사에너지 감지기의 유입 표면을 보호하기 위해 방사에너지를 투과성 보호덮개에 의해 방사에너지의 유입표면이 커버되도록 하는 것이다. 이들 보호덮개는 세척하기가 쉽다.
조리남비 내용물의 온도에 따라 방사에너지 감지기(radiation sensor)에 의해 방출되고 평가장치(evaluation device)로 전송된 자료신호의 기준을 정하기 위해 한 실시예에서 물로 채워진 조리남비가 기준요소(calibration element)로 사용될 수 있으며, 물이 끊는때 방사에너지 감지기의 평가회로는 물의 끊는 점으로 눈금이 매겨지도록 한다.
방사선 감지기가 값비싼 요소이기 때문에 여러개의 방열면을 갖는 스토브의 가격은 방사에너지 감지기로부터 같은 거리이도록 배치된 여러 남비를 모니터하기 위해 타임-멀티플렉스 시스템을 갖는 단하나의 방사에너지 감지기를 사용하므로써 크게 줄여질 수 있다.
타임 멀티플렉스 동작은 방사에너지 감지기와 그 유입면을 여러 남비의 방열면에 차례차례로 정된 및 일렬로 맞추어 지도록 하기 위해 기계적 위치정함 장치를 사용하므로써 실시될 수 있다. 평가회로가 해당되는 발열체와 그 위에 놓인 남비와 관련 이같은 방법에 의해 전송된 자료신호를 용이하게 분류할 수 있다.
타임 멀티플렉스 동작을 제공하는 또다른 실시예를 방사에너지 감지기와 그 유입면을 광학적 수단에 의해 여러 남비의 발열면과 연결되도록 위치시키며, 이때의 광학적 신호는 셔터와 같은 차단장치에 의해 교대로 전송되기도 차단되기도 한다. 전자적으로 제어되며 기계적인 이동부분을 갖지 않는 광 조절기가 이같은 광학적 신호를 전송시키고 차단하는데 사용하기 위해 적합하다.
또다른 실시예는 피버트 및 조절가능 거울을 특징으로 하며, 이는 고정된 방사에너지 감지를 여러개 남비의 방열면과 차례차례로 일렬로 맞추기 위해 사용된다. 하기에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도에 도시된 바와같이, 스토브(20)는 스토브(20) 상부위로 다소 돌출하여 있고 융기된 지지림(holding rim)(22,24)에 의해 둘러싸여 있는 두개의 발열체(21)(23)를 갖고 있다. 이들 지지림은 남비(10)(10')가 발열체(21)(23)위 예정된 위치에 놓여지도록 한다. 남비(10)(10')는 발열체(21)(23)위에서 어느 방향으로든 회전될 수 있다. 벨브(14)(14')가 뚜껑(13)(13')상에 개략적으로 도시되어 있으며, 이는 남비(10)(10')가 압력남비일 수도 있음을 나타내 준다. 남비(10)(10')의 바닦(11)(11')은 전기적 발열체(21)(23)를 접촉한다. 바닦(11)(11')은 오프셋(offset) 형태를 하는 방열면(12)(12')과 합체되며, 다음에 남비의 측면 벽으로 합동된다. 방열면(12)(12')은 남비(10)(10')를 둘러싸는 한 밴드를 형성시키며 열선의 완전한 방사에너지를 획득하기 위해 어두운색, 바람직하게는 짙은 검정색으로 되어 있다.
남비(10)(10')가 어떻게 회전되던지 간에 화살표(15)(15')로 도시된 전자기선은 일직선 경로를 따라 촛점조절장치가 있는 방사에너지 감지기(30)로 이동한다. 적절한 방사에너지 감지기는 약 8μ-20μ의 파장을 갖는 전자기파를 감지하기 위한 동작범위를 갖는다. 적절한 방사에너지 감지기의 한 예가 뉴욕, 프리포트(N.Y.Freeport)에 소재하는 민쏜 인터내셔날 캄파니 인코포레이티드(Minthornc International Company Inc.)에서 제조 판매하는 ＂열전기 파일 탐지기 IM(Thermopile detector IM)＂이다. 방사에너지 감지기(30)는 방출된 방사에너지 파장을 감지하며 남비의 내용물 온도에 상응하는 한 신호를 그 평가회로로 전송시킨다. 평가회로는 남비를 물로 채운뒤 그 물이 끊도록 하므로써 용이하게 그 기준이 조정된다. 물이 끊는 온도가 알려져 있기 때문에 평가회로는 남비내 이같은 온도와 직접 관련하여 그 기준이 조정될 수 있다. 따라서 방사에너지가 남비의 측면벽을 통해 전송됨으로해서 발생되는 열손실과 방열면의 방사에너지 세기의 변화에 대한 우려는 제거된다.
발열체(21)(23)와 스토브(20)상에 위치한 방사에너지 감지기(30)사이의 짧은 거리로 인해 촛점조정장치를 갖는 방사에너지 감지기(30)가 사용되어야만 한다. 제2도에 도시된 바와같이 방사에너지 감지기(30)의 측정범위는 유입면(31)으로부터 짧은 거리에 예를들어 3-6mm인 수밀리미터의 직경을 갖는 촛점을 갖는다. 촛점 조정장치를 갖는 방사에너지 감지기(30)측정범위내 촛점(35)은 남비(10)(10')의 방열면(12)(12')으로부터의 방사에너지와 일치하도록 조절되어야 한다. 이같은 조절은 방사에너지 감지기(30)와 감지기와 마주하는 방열면(12)(12')사이의 거리에 달려있다. 측정범위내 촛점(35)은 방사에너지 감지기로부터의 거리가 멀어짐에 따라 단면(34)(36)에 의해 도시된 바처럼 그 직경이 증가하기 때문에, 남비(10)(10')가 발열체 위에 놓여지므로써 발열면(12)(12')으로부터의 거이가 크게 변화하지 않도록 함이 중요하다. 이것이 바로 지지림(22)(24)을 두게 된 목적이다. 각기 다른 위치배열이 또한 사용될 수도 있다.
설명된 실시예는 특정된 장치를 도시한다. 방사에너지 감지기(30)가 값비싼 모듈이기 때문에 본 장치는 여러 남비내의 온도를 차례차례로 측정하기 위해 공지된 형태의 타임 멀티플랙서 시스템을 사용하도록 만들어질 수 있다. 유입면(Entry surface)(31)이 스테핑 전동기(38)와 같이 방사에너지 감지기(30)를 각 방열면(12)(12')으로부터 같은 거리에 차례로 위치시키도록 하는 공지된 형태의 기계적 위치정함 장치에 의해 차례차례로 방열면(12)(12')과 일렬로 정돈 될 수 있다. 회전축(37)은 그같은 기계적 회전을 개략적인 형태로 표시한다. 도시된 실시예는 또한 방사에너지 투과가능 보호덮개(32)(33)를 도시하며 이들 덮개는 방사에너지 감지기(30)의 유입면(31)을 덮는다. 이들 보호덮개는 세척하기가 용이하다. 보호덮개(32)(33)의 투과가능 특징은 약 8-20㎛의 파장을 사용하는 방사에너지 감지기의 동작범위와 조화하도록 만들어져야 한다.
타임 멀티플렉스 처리를 사용하기 위한 다른 방법이 있을 수도 있다. 광학적 측정 시스템을 조절하기 위한 공지의 전동기 제어장치의 한 예가 미국특허 제2,302,554호 제5도에 도시되어 있다. 방사선(15)(15')이 한 광학적 시스템에 의해 고정된 방사에너지 감지기(30)의 유입면(31)으로 전도(안내)된다. 광학적 신호를 전송하는 또는 이들 신호를 차폐시키는 선택권을 제공하는 차폐장치가 이들 광학적 시스템에 연결될 수 있다. 타임 멀티플렉스 동작은 이들 차폐장치의 순환제어를 사용하므로써 실시될 수 있다. 다음, 평가회로가 순환식으로 수신된 자료신호를 공지된 방법에 따라 분류하여야 한다.
이같은 자료신호가 부재한다는 것은 부적당한 발열체가 사용되고 있으며, 다른 발열체가 커지게 됨을 표시할 수 있다. 카메라등에서의 전자 셔터로 사용되는 것과 같은 전자적으로 제어된 광 조절기가 차폐장치로 적합하다.
스위치가 켜진 발열체(21)(23)로부터 발생되는 것으로 간주되는 방사에너지 감지기(30)에 의해 전송된 한 자료신호가 부재함은 일정한 전치시간이 경과한 후에는 문제의 신호로서 분류될 수 있으며, 이같은 문제의 신호는 스위치(28)에 의해 발열체(21)(23)의 스위치를 차단시키도록 사용될 수 있다. 만약 방사에너지 감지기(30)가 일정전치시간이 경과한 후에도 아무런 방사에너지 수신도 기록하지 못하며, 발열체 위에는 남비가 없다는 것이다. 그러나 만약 스위치가 켜지지 않은 발열체로부터 아무런 자료신호가 없다면 아무련 위험도 없을 것이고 타임 멀티플렉스 처리로 온도가 측정될 필요가 없는 것이다. 같은 모니터 처리가 단일의 발열체에 대해서 역시 사용될 수 있으며 이때 그 방사에너지 감지기는 발열체와 일렬로 정돈 배치된다.
고정된 방사에너지 수신기(30)가 있은 여러 남비(10)(10')의 방열면(12)(12')으로부터 방출된 열방사선의 배열은 피보트식 조절가능 거울에 의하여 달성될 수 있다. 이같은 배열은 남비의 전이영역으로부터의 열 손실이 무시할만 하다는 장점을 갖는다.

Claims (17)

  1. 발열체(21)(23)위에 놓여지고 이에 의해 가열되는 내용물을 담고 있는 남비를 포함하는 가열시스템에서 전술한 남비 내용물의 온도를 측정하기 위한 장치에 있어서, 가열장치(21)(23)위에 놓이며 이에 의해 가열되는 내용물이 담긴 조리남비를 포함하고, 이때 전술한 남비가 남비의 하부(11,11')와 측면벽 사이에 있는 전이영역에서 남비를 둘러싸는 한 방열면(radiating surface)(12,12')을 가지며, 이같은 방열면이 방열면에서의 온도와 관련한 전자기 방사선을 방사시키고, 약 8-20㎛의 파장을 갖는 전자기 방사선을 감지하기 위해 일정 동작 방사선 범위를 가지며 방열면으로부터 일정한 측정범위내에 떨어져 있는 방사에너지 감지기(30)를 포함하며, 이때의 방사에너지 감지기가 이로부터 떨어진 한 촛점을 갖는 촛점 조절장치를 갖고, 상기 일정한 측정범위가 전술한 한 촛점에 의해 결정되므로써, 방열면에 의해 방출된 전자기 방사선이 전술한 방사선 감지기에 의해 감지되어 방열면에서의 온도를 결정함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 전술한 가열판(21)(23)위에 남비(12)(12')를 올려놓기 위한 위치정함수단이 가열판(21)(23)표면을 둘러싸고 그 위로 돌출하여 있는 지지림(holding rim)(22)(23)을 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 전술한 남비(10)(10')위의 방열면(12)(12')이 전술한 방사에너지 감지기(30)의 유입면(31)과 평행을 이루도록 일렬로 정돈되고 또한 동축을 갖게 됨을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  4. 제3항에 있어서, 전술한 방열면(12)(12')이 전술한 남비(10)(10')의 저부에 직각을 이루게 됨을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  5. 제4항에 있어서, 전술한 방열면(12)(12')이 어두운 검정색인 것임을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  6. 제5항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기(30)의 유입면이 방사성 에너지 투과가능 보호덮개(32)(33)로 덮여 짐을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  7. 제6항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기가 전술한 방사에너지 감지기(30)로부터 같은 거리로 떨어져 배치된 다수의 남비(10)(10')를 모니터하기 위해 타임 멀티플렉스 장치를 추가로 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  8. 제7항에 있어서, 한 회전측(37)에서 전술한 방사에너지 감지기를 기계적으로 회전시키므로써 전술한 남비(10)(10')를 방열면(12)(12')에 차례로 전술한 방사에너지 감지기(30)를 조절 및 일렬 정돈시킬 수 있는 스테핑 전동기(38)를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  9. 제7항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기(30)로 향하여진 전술한 다수 남비로부터의 신호를 전송시키거나 혹은 차단시키기 위한 광학적 수단을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  10. 제6항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기가 특정발열체(21)(23)로부터의 자료신호가 없음을 탐지하고 이같은 신호부재를 일정한 시간이 경과한 뒤에는 문제신호로 분류하기 위한 수단과 이같은 문제신호에 응답하여 당해 발열체(21)(23)의 스위치를 차단시키기 위한 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  11. 제4항에 있어서, 전술한 방열면(12)(12')이 어두운 검정색으로 되어 있음을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  12. 제1항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기(30)로부터 같은 거리씩 떨어져 배치된 전술한 다수의 남비(10)(10')를 모니터하기 위해 타임 멀티플렉서 시스템을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  13. 제12항에 있어서, 한 회전축(37)위에서 전술한 방사에너지 감지기를 기계적으로 회전시키므로써 전술한 남비(10)(10')의 방열면(12)(12')에 전술한 방사에너지 감지기(30)를 차례로 조절, 일렬 정돈시킬 수 있는 스테핑 전동기(38)를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  14. 제1항에 있어서, 전술한 남비(10)(10')위의 방열면(12)(12')이 전술한 방사에너지 감지기(30)의 유입면(31)과 평행이며 동축을 이루도록 일렬 정돈됨을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  15. 제1항에 있어서, 전술한 방열면(12)(12')이 전술한 남비(10)(10')의 바닥과는 직각을 이루게 됨을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  16. 제1항에 있어서, 전술한 방열면(12)(12')이 어두운 검정색임을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
  17. 제1항에 있어서, 전술한 방사에너지 감지기(30)의 유입면(entry surface)이 방사선 투과과능 보호덮개(32)(33)로 덮어 씌워짐을 특징으로 하는 가열시스템내의 온도측정장치.
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