KR100848805B1 - Apparatus and method for measuring heat dissipation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발열량 측정장치 및 방법에 관한 것으로써, 특히 측정하고자 하는 발열체에서의 열량이 히터와 같은 발열체를 내장하고 기하학적으로 동일하도록 구성된 모사 발열체(즉, 제 2의 발열체)에서의 열량과 같을 경우, 각각의 발열체와 열교환된 2차 유체의 온도 또는 각 발열체에서의 평균 표면온도가 같게 되므로, 모사 발열체내 히터에 공급된 전력량을 이용하여 대상 발열체의 발열량을 측정하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a calorific value measuring apparatus and method, in particular, when the calorific value of the heating element to be measured is equal to the calorific value of a simulated heating element (i.e., a second heating element) that is configured to have a geometrically identical heating element such as a heater. Since the temperature of the secondary fluid heat-exchanged with each heating element or the average surface temperature at each heating element is the same, the calorific value of the target heating element is measured using the amount of power supplied to the heater in the simulated heating element.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발열량 측정장치에 대한 개략도,1 is a schematic diagram of a calorific value measuring device according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발열량 측정장치에 대한 개략도이다.2 is a schematic diagram of a calorific value measuring device according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1, 1a : (측정 대상) 발열체 2 : (측정 대상 발열체측의) 함체1, 1a: heating element (object to be measured) 2: enclosure (on the side of heating element to be measured)
3 : (측정 대상 발열체측의) 덕트 4, 4a : 모사 발열체3: Duct 4 (on the side of the heating element to be measured) 4a: Simulated heating element
5 : (모사 발열체측의) 함체 6 : (모사 발열체측의) 덕트5: enclosure (on simulation heating element side) 6: duct (on simulation heating element side)
7, 7a : 히터 8, 8a : 가변 전압공급장치7, 7a:
9 : 팬 10 : 팬측 함체9: fan 10: fan-side enclosure
11, 11a : 온도측정수단 12, 12a : 온도제어기11, 11a: temperature measuring means 12, 12a: temperature controller
13 : 2차 유체13: secondary fluid
본 발명은 발열량 측정장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 발열체에서의 열량이 히터와 같은 발열체를 내장하고 기하학적으로 동 일하도록 구성된 모사 발열체(즉, 제 2의 발열체)에서의 열량과 같을 경우, 각각의 발열체와 열교환된 2차 유체의 온도 또는 각 발열체에서의 평균 표면온도가 같게 되므로, 모사 발열체내 히터에 공급된 전력량을 이용하여 대상 발열체의 발열량을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a calorific value measuring device and method, and more particularly, in a simulated heating element (i.e., a second heating element), in which heat quantity in a heating element to be measured is built in and geometrically identical to a heating element such as a heater. In the case of the same amount of heat, since the temperature of the secondary fluid exchanged with each heating element or the average surface temperature at each heating element is the same, the apparatus and method for measuring the calorific value of the target heating element using the amount of power supplied to the heater in the simulated heating element It is about.
일반적으로, 임의 물체의 발열량을 측정하는 것은 어려운 과정으로 알려져 있다. 통상적인 방법으로는 발열체와 열교환된 2차 유체(주로, 물)의 열량을 측정하는 방법으로, 과정상 2차 유체의 열물리적인 물성(열교환 전후의 온도차, 비열, 유량 등)을 계측해야 하고, 필연적으로 발생하는 열누설도 고려하여야 하므로 별도의 복잡한 측정장치와 방법이 요구되며, 측정결과도 불확실한 단점이 있다.In general, measuring the calorific value of any object is known as a difficult process. The conventional method is to measure the calorific value of the secondary fluid (mainly water) heat exchanged with the heating element. During the process, the physical properties of the secondary fluid (temperature difference before and after heat exchange, specific heat, flow rate, etc.) must be measured. In addition, heat leakage that occurs inevitably needs to be taken into account, so a separate complicated measuring device and method are required, and measurement results have uncertain disadvantages.
즉, 발열체를 덕트 등과 같은 유로내에 두고 2차 유체를 통과시켜서 발열체와 열교환하도록 하며, 발열체와 열교환된 양은 2차 유체의 질량유량(또는, 체적유량과 밀도의 곱), 열교환 전후의 2차 유체 온도, 2차 유체의 비열 등을 측정하여 다음의 식으로 구한다.That is, the heat generating element is placed in a flow path such as a duct to pass the secondary fluid to exchange heat with the heat generating element. Measure the temperature, specific heat of the secondary fluid, etc. and obtain the following equation.
그러나, 이 경우, 덕트내의 2차 유체의 온도와 주위의 온도가 같을 수 없기 때문에 덕트와 주위와의 열교환을 막기 위하여 덕트 외부를 단열하게 되나 아무리 완벽하게 단열한다고 해도 덕트와 외부와의 열손실(또는, 열유입)이 발생하므로 실제 발열체와의 열교환량 외에 다른 열량이 개입되므로 부정확한 값이 계측되게 된다. 이러한 현상은 2차 유체가 주위 온도와 크게 차이가 나는 조건일수록 심각하 며, 발열체에서의 발열량이 적은 경우, 오히려 주위와의 열손실이 실제 발열량보다 더 크게 되는 경우도 있다.However, in this case, since the temperature of the secondary fluid in the duct and the ambient temperature cannot be the same, the outside of the duct is insulated to prevent heat exchange between the duct and the surroundings. Or, heat inflow occurs so that other heat amount other than the heat exchange amount with the actual heating element is involved, so that an incorrect value is measured. This phenomenon is more severe under the condition that the secondary fluid is significantly different from the ambient temperature. When the amount of heat generated in the heating element is small, the heat loss with the surroundings may be greater than the actual amount of heat generated.
이와 같이, 측정 원리상 발열량이 적은 경우, 물성값의 계측이 상당히 어려워 측정비용이나 노력, 시간 등이 많이 소요될 뿐만 아니라 측정 자체가 불가능한 경우도 많이 발생한다.As described above, when the amount of heat generated is small, the measurement of the physical property value is very difficult, and the measurement cost, effort, time, etc. are very high, and the measurement itself is often impossible.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로써, 2차 유체의 물성 등을 측정할 필요가 없고, 단열이 필요되지 않으며, 특히 발열량이 적은 경우에도 정확한 측정이 가능한 발열량 측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is not necessary to measure the physical properties of the secondary fluid, etc., no heat insulation is required, especially calorific value measuring device capable of accurate measurement even in the case of low calorific value and The purpose is to provide a method.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측정 대상의 발열체와 그 열전달 환경이 동일하고 내부에 열량 조절이 가능한 히터를 내장한 모사 발열체를 구성하고, 상기 발열체와 모사 발열체에서의 발열량이 같을 경우, 상기 발열체 및 모사 발열체와 열교환된 각각의 2차 유체의 온도 또는 상기 발열체와 모사 발열체의 평균 표면온도가 같게 됨을 이용하여 상기 모사 발열체내의 상기 히터에 공급된 전력량으로부터 상기 발열체의 발열량을 측정하는 것을 특징으로 하는 발열량 측정방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, when the heating element of the measurement target and its heat transfer environment is the same and constitutes a simulated heating element incorporating a heater capable of adjusting the heat therein, when the heat generation amount in the heating element and the simulated heating element is the same, The calorific value of the heating element is measured from the amount of power supplied to the heater in the simulated heating element by using the temperature of each of the secondary fluids heat-exchanged with the heating element and the simulated heating element or the average surface temperature of the heating element and the simulated heating element. It provides a calorific value measuring method.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발열량 측정장치에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a calorific value measuring device according to a first embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 측정 대상의 발열체(1)가 일정 온도, 일정 유량으로 2차 유체(13)가 유입되는 상부 개방형의 함체(2)내에 놓여지고, 함체(2)의 하면과 2차 유체(13)가 방출되도록 하부가 개방된 팬측 함체(10)의 상면간은 덕트(3)로 연결되며, 팬측 함체(10)의 내부에는 팬(9)이 구비된다. 이로써, 팬(9)의 구동에 의해 2차 유체(13)가 흘러 발열체(1)는 2차 유체(13)와 열교환하면서 냉각되며, 열교환된 2차 유체(13)는 덕트(3)를 통해 팬측 함체(10)로 유입된 후 방출된다.According to the present invention, the
여기서, 2차 유체(13)란, 가장 일반적인 공기뿐만 아니라, 물이나 다른 유체일 수 있으며, 유입되는 2차 유체(13)의 온도와 유량이 변하지 않는다면, 발열체(1)와 2차 유체(13)간의 열교환량(즉, 발열량)은 변하지 않는다.Here, the
한편, 동일한 방식으로 상기 발열체(1)와 기하학적으로 동일한 모사 발열체(4)가 함체(5)내에 놓여지고, 함체(5)가 덕트(6)를 통해 팬측 함체(10)와 연결되어 팬측 함체(10)내의 팬(9)에 의해 2차 유체(13)가 흘러 모사 발열체(4)가 2차 유체(13)와 열교환하면서 냉각된다. 모사 발열체(4)의 내부에는 히터(7)가 장착되고, 이 히터(7)는 가변 전압공급장치(8)와 연결되어 가변 전압공급장치(8)에서의 출력전압에 의해 열량이 조절된다.Meanwhile, in the same manner, a simulated
두 덕트(3, 6)의 출구측에는 흐르는 2차 유체(13)의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단(11)이 구비되며, 온도측정수단(11)으로는 유리봉형의 수은온도계나 온도센서 등이 이용될 수 있다. 그리고, 온도측정수단(11)은 온도제어기(12)에 연결되고, 온도제어기(12)는 가변 전압공급장치(8)에 연결되며, 온도제어기(12)는 측정된 두 온도를 비교하여 동일한 온도가 되도록 가변 전압공급장치(8)를 제어하여 모사 발열체(4)의 발열량을 조절하게 된다.On the outlet side of the two
여기서, 발열체(1)측과 모사 발열체(4)측의 함체(2, 5) 및 덕트(3, 6)는 두 발열체(1, 4)에서의 외적인 기하학적 조건이 동일하도록 구성되어야 하며, 온도측정수단(11)의 측정위치 또한 동일하여야 한다.Here, the
이와 같은 구성으로 하여, 발열체(1)와 모사 발열체(4)에서의 발열량이 같다면, 두 유로 출구 즉, 덕트 출구(3, 6)에서의 2차 유체(13)의 온도가 같게 되므로, 두 온도가 같게 되도록 온도제어기(12)와 가변 전압공급장치(8)를 이용하여 히터(7)로의 공급전압을 제어하고, 그때의 히터(7)에 공급된 전력량(즉, 소모전력량)을 구하면 발열체(1)의 열량을 알 수 있게 되는 것이다.With such a configuration, if the calorific values of the
이 방법에 의하면, 2차 유체(13)에 대한 정보(유량, 밀도, 온도차, 비열 등)가 없어도 발열량을 예측할 수 있고, 더욱이 측정과정에서 열누설의 영향을 고려하지 않아도 되어 단열이 필요없게 된다.According to this method, the calorific value can be predicted even if there is no information on the secondary fluid 13 (flow rate, density, temperature difference, specific heat, etc.), and furthermore, it is not necessary to consider the influence of thermal leakage in the measurement process, and thus no insulation is required. .
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발열량 측정장치에 대한 개략도이다.2 is a schematic diagram of a calorific value measuring device according to a second embodiment of the present invention.
본 실시예는 별도의 함체나 유로 등을 구성할 수 없는 경우나 유로 출구에서 2차 유체의 온도를 측정하는 것이 어려운 경우에 적용되는 것으로, 도시된 바와 같이, 측정 대상의 발열체(1a)에 대응하는 모사 발열체(4a)가 있고, 모사 발열체(4a) 내부에 가변 전압공급장치(8a)에 의해 열량이 조절되는 히터(7a)가 내장된다. 그리고, 발열체(1a)와 모사 발열체(4a)의 표면 온도 측정을 위한 온도측정수단(11a)이 구비되며, 온도측정수단(11a)은 온도제어기(12a)에 연결되고, 온도제어기(12a)는 측정된 두 온도를 비교하여 동일한 온도가 되도록 전술한 가변 전압공급장치(8a)를 제어한다. 여기서, 온도측정수단(11a)으로는 표면에 직접 접촉 가능한 열전대선(thermocouple wire) 등이 이용될 수 있다.The present embodiment is applied to a case in which a separate enclosure, a flow path, or the like cannot be formed, or when it is difficult to measure the temperature of the secondary fluid at the outlet of the flow path. As shown in the drawing, it corresponds to the heating element 1a to be measured. There is a simulated
이와 같은 구성으로 하여 발열체(1a)의 평균 표면온도와 모사 발열체(4a)의 평균 표면온도를 상호 비교하여 두 온도가 같아지는 경우의 히터(7a) 소모전력량으로부터 발열체(1a)의 발열량을 구할 수 있게 되는 것이다.With such a structure, the average surface temperature of the heating element 1a and the average surface temperature of the simulated
한편, 본 발명에 따른 발열량 측정방법은 독립제품에 적용되기 보다는 제품 개발과정이나 제품 제조공정상의 품질관리 또는 성능검증을 위한 측정장비, 검수장비 등의 핵심부분으로 적용 가능하며, 특히 최근 전자제품의 냉각에 대한 관심과 개발이 활발하므로 그 분야의 성능 측정장비에 도입 가능하다.On the other hand, the calorific value measuring method according to the present invention can be applied as a core part of measuring equipment, inspection equipment, etc. for quality control or performance verification in a product development process or a product manufacturing process, rather than being applied to an independent product. The interest and development of cooling are so active that it can be introduced into the performance measuring equipment in the field.
덧붙여, 본 발명에 따르면, 종래의 발열량 측정의 한계가 100W 수준이었는데 비해 1W 내외까지도 정확히 측정 가능함을 밝힌다.In addition, according to the present invention, the limit of the conventional calorific value measurement is 100W level, compared to about 1W reveals that can be measured accurately.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the foregoing description, it should be understood that those skilled in the art can make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 기존의 방법에 비해 단열 등이 필요없어 간단하게 구성되 므로 측정비용과 노력 및 시간이 크게 절감되고, 특히 열량이 적은 경우 향상된 측정의 정확성을 제공하며, 구조적으로 기존 방법의 적용이 곤란한 많은 경우에도 발열량의 측정이 가능한 여러 우수한 효과가 있다.According to the present invention, since it is simply configured because there is no need for insulation, compared to the conventional method, the measurement cost, effort, and time are greatly reduced, and in particular, in the case of low heat, it provides improved measurement accuracy and structurally applies the existing method. In many of these difficult cases, there are various excellent effects in which the calorific value can be measured.
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JP2003000529A (en) * | 2001-06-18 | 2003-01-07 | Olympus Optical Co Ltd | Method of covering optical fiber bundle |
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