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[온도]접촉식 온도계 / 바이메탈 온도계란?

부관리자
2020-06-01
조회수 203


안녕하세요, KOLAS 인정 국가교정기관 한국캘랩입니다 :)

저희 홈페이지를 방문해주신 고객님들께 감사인사를 드립니다.


오늘은 온도분야 교정 중 접촉식 온도계의 일종인 바이메탈 온도계에 대해 알아보겠습니다.




[온도계 교정의 필요성]


그 전에 온도계 교정의 필요성에 대해 간단히 설명드리겠습니다. 온도계는 왜 교정을 받아야할까요?


 대부분 교정을 받으시겠지만 만에 하나라도, 국가 표준으로부터 인정된 추적 가능한 교정 소급성이 없는 온도계를 사용하게 될 경우에는 위험성이 존재합니다. 각 제조사는 품질 검사 시 샘플에 대해 교정을 수행하며 정확성 수준을 표시하지만 제조업체에서 교정에 적합한 표준을 사용 했는지는 알 수가 없습니다. 그렇기때문에 사용자가 온도계에 대해 확신을 가질 수 있는 유일한 방법은 온도계를 교정하는 것이겠죠.

 사용자가 교정되지 않은 온도계를 산업체 또는 현장에서 사용을 하였을 경우 품질에 대한 신뢰성이 떨어지며 이는 곧 품질 저하로도 이어지게 됩니다. 사용자의 품질관리를 위해서라도 반드시 교정을 받아 온도계의 보정값을 알고 있어야만 품질관리에 활용을 할 수 있습니다.

 이렇듯 제조업체의 생산제품 완성도를 높이기 위하여 교정은 선택이 아닌 필수가 되고있으며, 각종 법규에서 요구하는 적합성을 보장해주기 때문에 교정의 필요성이 더더욱 대두되고 있습니다.




[접촉식 온도계 - 바이메탈 온도계란?]



1.바이메탈 온도계의 구조 및 명칭


바이메탈 온도계의 외관은 아래와 같이 생겼습니다.

<이미지 출처 : Britannica Visual Dictionary © QA International 2012.(www.ikonet.com) All rights reserved>



○ 온도계의 모양에 따른 종류:

- 모양의 각형- 표시기호는 T

- 모양의 직선형- 표시기호는 L 표현됩니다.


○ 지시부의 크기 표시: 60 mm, 75 mm, 100 mm, 125 mm, 150 mm


○ 접속부의 모양에 따른 종류: 고정형(F) , 결합형(U), 미끄럽형(S)




그 내부 구조를 살펴보면 아래와 같이 이루어져있는데 세부 구조 및 명칭을 살펴보겠습니다.

            

출처: 전자용어사전





- 바이메탈 나선 (bimetallic helix) : 서로 다른 팽창 계수를 가진 2개의 금속을 함께 용접한 띠 모양의 것. 온도가 바뀌면 움츠러든다.

- 축 (shaft) : 열에 의해 휘어진 결과 생기는 바이메탈 나선의 회전 운동을 지침에 전달하는 막대.

- 지침 (pointer) : 축과 연결된 금속 바늘이며, 눈금판 위에서 온도를 가리킨다.

- 케이스 (case) : 기계 장치를 감싸 보호하는 외부 포장.

- 눈금판 (dial) : 눈금이 표시된 면이며 그 앞에 온도를 가리키는 지침이 있다.


- 지시부 : 바이메탈의 움직임을 온도지시로서 읽어 볼 수 있게 한 장치.

- 변환기구 : 바이메탈의 움직임을 축, 스프링, 기어 그밖의 기구에 의한 지침의 움직임으로 변환 시키는 부분.

- 접속부 : 감온부를 측정 하고자 하는 장소에 부착 고정 하는 부분.

- 감온부 : 바이메탈을 내장한 직관형의 통으로 피측온물 내부에 삽입하여 온도를 감지하는 부분.

- 담금선 : 교정시 항온조의 액 중에 담궈야 할 위치를 식별하기 위하여 감온부에 표시한 선. 담금선이 없는 것은 접속부와 감온부와의 경계선.



○ 지시온도 오차의 허용차:

측정범위(℃)

지시부의 크기(mm)

60 

75

100, 125, 150

-50 ∼ 50

±2 %

±2 %

±2 %, 눈금 1 ℃의 것은 ±2 %

-30 ∼ 50

±2 % 또는 ±1 %

0 ∼ 50

±2 %, 눈금 1 ℃의 것은 ±2 %

0 ∼ 100 

±2 %, 눈금 2 ℃의 것은 ±2 %

0 ∼ 150

±2 %, 눈금 2 ℃의 것은 ±2 %

0 ∼ 200

0 ∼ 250

±2 %

0 ∼ 300

±2 % 또는 ±1 %

0 ∼ 350

±2 %, 눈금 5 ℃의 것은 ±1 %

0 ∼ 400

±2 % 또는 ±1 %

0 ∼ 500

지시온도 오차이 허용차는 눈금 스팬에 대한 백분율로 나타낸다.



  • 2. 바이메탈 온도계의 특성


     상이한 팽창계수("바이메탈")를 갖는 금속과 영구적으로 합판된 압연 시트로 제조된(bimetallic helix) 스트립(strip)은 온도가 조금이라도 변하면 구부러집니다. 이는 거의 온도 변화에 비례하는데, 바이메탈 스프링의 기계적 변형으로 온도 변화에 따라 회전 운동이 발생합니다. 바이메탈 측정 시스템의 한쪽 끝이 단단히 고정되면 다른 쪽 끝은 포인터 샤프트(pointer shaft)를 회전시킵니다. 눈금 범위는 -70 ~ +600 ° C입니다.



    3.바이메탈 온도계의 활용


     바이메탈 장비는 서로 다른 금속 간의 열팽창율의 차이를 이용합니다. 두 가지 금속 막대가 함께 결속된 설계로, 측정단이 가열되면 한 쪽이 다른 쪽 보다 더 팽창하고 구부러져 이는 기계적으로 연결된 눈금에서 온도로 판독됩니다. 이러한 장비는 휴대용이며 전원공급을 필요로 하지 않지만 써모커플이나 RTD 만큼 정확하지 않으며 온도 기록을 위하여 정보를 제공하기 힘듭니다. 그러나 산업체 현장에서 간단히 설치가 용이하며 체크 검토용으로 현장의 배관온도에 설치를 많이 하고 있습니다.


     각각의 제조사 모델, 온도 범위 및 규격에 따라 센서의 크기를 정하였으며 눈금의 크기도 모델별로 다르게 나타나 있기 때문에 현장에 알맞게 사용하기에는 충분한 확인 절차에 따라 선정하여 사용하기를 바랍니다.


    * 주의사항: 바이메탈 온도계의 특성상(열 팽창 계수를 이용한 온도계) 큰 충격을 받으면 지시 바늘 또는 바이메탈의 나선이 틀어 질수 있으므로 주의를 하여 사용하셔야됩니다.