KR101012666B1 - 진공단열재의 열전도율 검사장치 - Google Patents

진공단열재의 열전도율 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공단열재의 열전도율을 검사하는 장치로서, 본체베이스(4)의 상부에 서로 이격되어 대응하는 상측 검사부(6)과 하측 검사부(8)를 구비 설치하되, 상측 검사부(6)는 양측 브라켓(18)을 통해 본체베이스(4)상의 수직 가이드대(22)에 축 결합하여 유압실린더(24)에 의해 승강 작동되게 구성하며 상기 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)내에 가열판(12)과 냉각판(14)를 마주되게 장착하여 가열판(12)의 가열된 온도가 진공단열재(10)에 전달되어 하부의 냉각판(14)에 장착된 온도감지센서(66)를 통해 열전도를 측정 검사하도록 한 것이다.

Description

진공단열재의 열전도율 검사장치{THERMAL CONDUCTIVITY TEST APPARATUS FOR VACUUM INSULATING PANEL}
본 발명은 진공단열재의 열전도에 의거한 진공 단열성을 검사할 수 있도록 한 진공단열재의 열전도율 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 단열재는 내외간의 온도차가 최대한 유지되도록 열 흐름을 차단하는 재료를 의미한다. 현재 가장 많이 사용되는 단열재로는 암면, 유리섬유, 우레탄폼, 스치로폼 등을 언급할 수 있고, 많은 단열재 중 가장 우수한 단열재로는 내부 진공상태를 갖는 진공단열재이다.
진공단열재는 다공성 충진물과 이를 싸고 있는 차단성 외피로 구성되는데, 외피 내부의 기체를 제거하여 진공상태를 유지함으로써 기체의 열전도계수가 거의 0이기 때문에 우수한 단열성능을 갖고 있으며 부피축소로 사용 및 취급이 용이하고, 높은 에너지효율과 낮은 에너지 소비율을 갖고 있는 특성을 지니고 있어 현재 건축 단열재나 냉장고 등의 단열재로 개발되어 이용되고 있는 추세이다.
따라서 이러한 진공단열재를 제조함에 있어, 밀폐봉지의 차단성 외피 내에 다공성 충진물을 넣어 이를 진공 감압에 의해 내부 기체를 제거한 후 일측 개구부를 열융착 함으로서 단열성능 향상과 아울러 단열재의 두께를 크게 줄일 수 있는 진공단열재를 제조하도록 하고 있다. 그러나 제조하는 과정에서 실링 접합부의 불량이나 외피에 손상이 가해지면 진공단열재 내부의 진공파괴로 단열성능이 떨어지는 불량제품이 발생함에 따른 진공도를 검증하는 검사가 요구되고 있다.
이에 진공단열재를 검사하는 측정방식으로서 열선법, 열유속법, 열평판법, 레이저펄스법으로 측정할 수 있으나, 현재로서는 상기 측정방식을 이용하여 검사하는 장치들이 제대로 개발되어 있지 아니하여 생산단계에서의 검사가 지연됨으로 인한 작업시간이 많이 소요되고 올바른 검사가 이루어지지 않아 출하된 제품의 질을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 진공단열재를 두고 일측부로부터 가열된 온도가 전달되는 속도의 열전도율을 열선법 측정방식으로서 진공파괴 여부를 작업자로 하여금 쉽게 검사할 수 있는 진공단열재의 열전도율 검사장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공단열재의 열전도율을 신속하게 검사하여 불량제품을 신속하게 구별하여 작업능률을 향상시키고 고품질의 진공단열재를 제공함으로써 제품의 질을 높이도록 한 진공단열재의 열전도율 검사장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공단열재의 열전도율 검사장치는, 본체베이스(4)의 상부에 서로 이격되어 대응하는 상측 검사부(6)과 하측 검사부(8)를 구비 설치하되, 상측 검사부(6)는 양측 브라켓(18)을 통해 본체베이스(4)상의 수직 가이드대(22)에 축 결합하여 유압실린더(24)에 의해 승강 작동되게 구성하며 상기 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)내에 가열판(12)과 냉각판(14)를 마주되게 장착하여 가열판(12)의 가열된 온도가 진공단열재(10)에 전달되어 하부의 냉각판(14)에 장착된 온도감지센서(66)를 통해 열전도를 측정 검사하도록 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 진공단열재를 히터에 가열된 온도가 전달되는 속도를 측정하여 간단히 진공 단열성을 검사하도록 함으로서 양질의 제품을 양산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진공단열재의 열전도율 검사장치의 정면구성도,
도 2는 도 1의 측면 구성도,
도 3 및 도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 진공단열재의 검사과정을 보여주는 작동상태도,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 가열판의 구성을 보여주는 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 냉각판의 구성을 보여주는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 열전도율을 측정하는 방식으로 열선법을 이용하여 진공단열재의 일측면을 히터에 의해 가열된 온도가 타측면으로 전달되는 열전도율을 측정하여 진공단열재의 내부 단열성을 간단히 검사하도록 함을 특징으로 한다.
즉 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진공단열재의 열전도율 검사장치의 정면구성도이고, 도 2는 도 1의 측면구성도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진공단열재의 검사과정을 보여주는 작동상태도이다. 그리고 도 5 내지 도 7은 본 발명의 가열판의 구성을 보여주는 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 냉각판의 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 진공단열재의 열전도율 검사장치(2)는, 이동 가능하도록 저부에 바퀴가 장착된 본체베이스(4)를 두고 상부에 이격되어 대응하는 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)를 구비하고, 상기 상하측 검사부(6)(8)내에 진공단열재(10)와 접촉되어 단열성을 측정하도록 가열판(12)과 냉각판(14)이 상하에 결합 구성하도록 한다.
즉 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 냉각판(14)이 설치된 하측 검사부(8)를 본체베이스(4)상에 고정 설치하여 상측 검사부(6)가 승강에 따른 진공단열재(10)에 가열판(12)이 접촉되게 구성하되, 상측 검사부(6)의 저부를 요입 개방되게 형성하면서 외연에는 외부와의 차단을 위한 오링(16)이 결합되게 한다. 그리고 상측 검사부(6)의 외측에 갖는 브라켓(18)은 본체베이스(4)상의 양측 지지프레임(20)에 설치된 수직 가이드대(22)와 축 결합 지지되어 수직 가이드대(22)를 따라 상측 검사부(6)가 상하로 슬라이딩하도록 한다.
그리고 상기 상측 검사부(6)는 수직 가이드대(22)에 지지하면서 본체베이스(4)로부터 고정 설치된 유압실린더(24)에 결합 연결되어 승강하도록 하면서 하강시 하측 검사부(8)의 바닥부와의 접촉으로서 상하측 검사부(6)(8)의 내측 공간부가 외부와의 차단이 이루어질 수 있도록 한다.
또한 승강하는 상측 검사부(6)를 두고 본체베이스(4)상의 양측 지지프레임(20)에는 실린더로부터 제어되는 스토퍼(26)를 장착하여 상측 검사부(6)의 오작동으로 인한 낙하를 방지하는 안전기능을 갖도록 구비한다.
한편 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)의 내측에는 각각 마주하여 하강시 진공단열재(10)를 사이에 두고 단열성을 검사하기 위한 가열판(12)과 냉각판(14)을 각각 장착토록하되, 가열판(12)은 상측 검사부(6)의 상부에 갖는 실린더(28)와 연결되는 승강판(30)의 양측 승강봉(32)과 결합되어 상기 실린더(28)의 작동제어에 의해 상측 검사기(6) 내에서 별도로 가열판(12)이 승강하도록 구성한다.
또한 상기 가열판(12)을 승강시키는 승강판(30)은 상측 검사부(6)의 상단에 고정 설치된 지지대(34)에 축봉(36)으로서 결합되게 함으로서 축봉(36)을 통해 승강판(30)이 상하 이동에 따른 안정적으로 잡아주도록 하면서 승강판(30)의 높이를 감지하는 위치센서(38)가 상측 검사부(6)의 상부에 설치된 수직대(40)에 부착되어 가열판(12)의 하강시 위치 높낮이를 제어하도록 한다.
그리고 상측 검사부(6)의 상면에는 외부에서 작업상태를 볼 수 있도록 투시창(42)을 형성하도록 구성한다.
한편 상기 상측 검사부(6)와 대응하여 진공 단열성을 검사하는 하측 검사부(8)는 본체베이스(4)의 상부에 고정 설치하되, 하측 검사부(8)와는 이격되어 높낮이 조절이 가능하도록 냉각판(14)을 상부에 설치하고, 하측 검사부(8)의 바닥부에 다수의 통공(44)을 통해 냉각판(14)에 내설된 수관(46)과 연결하는 연결호스(48)가 통과하여 순환펌프(50)와 연결하도록 한다. 상기 통공(44)들은 연결호스(48) 뿐만 아니라 각종 전기배선을 빼내는 배선홀로서 사용할 수가 있다.
가열판(12)과 냉각판(14)은 진공단열재(10)를 사이에 두고 접촉에 따른 단열성을 검사하는 주장치로서, 가열판(12)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 사각 판체이면서 일측의 내면에 다수의 삽입홈(52)을 형성하면서 삽입홈(52)에는 전원선이나 센서선 등을 외부로 빼내도록 배선 안내로(54)를 형성하고, 상기 가열판(12)의 형성된 각 삽입홈(52)에 원적외선 히터(56)가 내장된 판 형태의 히터체(58)을 내입되게 구성하여 가열판(12)이 히터체(58)로부터 열을 전달받아 진공단열재(10)의 일측면에 열을 가하도록 한다.
이때 상기 원적외선 히터(56)는 히터체(58)에 지그재그로 연결되어 형성하면서 일측에 다수의 전원단자가 연결되게 형성하고, 히터체(58)의 중앙에는 온도감지센서(60)를 설치하도록 센서홀을 형성해 줌으로서 설치된 온도감지센서(60)를 통해 원적외선 히터(56)의 온도를 감지하여 이를 제어하도록 구성한다.
이와 같이 가열판(12)내에 다수의 히터체(58)을 내입 설치되게 한 후 전원선이나 센서선 등을 배선 안내로(54)를 통해 외부로 빼내어 서로 연결하고, 가열판(12)의 타측에 덮개(62)를 결합하여 조립 구성되게 한다.
그리고 본 발명에서의 진공 단열성 검사장치인 냉각판(14)은, 도 8 및 도 9에서와 같이, 가열판(12)과 대응하도록 사각 판체로서 일측의 내면에 요입홈(64)을 형성하면서 요입홈(64)에는 좌우에 각각 수관(46)을 지그재그로 내설케하며 일측 단부로는 물이 공급하는 연결호스(48)와 연결하는 입수구를 두고 타측 단부로는 연결호스(48)와 연결된 출수구를 갖도록 한다. 그리고 각 연결호스(48)는 순환펌프(50)와 연결되어 수관(46)내로 물을 공급하여 순환하도록 구성한다.
또한 상기 수관(46)이 내설된 냉각판(14)에는 냉각판(14)에 부착되어 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(66)가 장착되어 차후 가열판(12)으로부터 전달되는 온도를 감지하여 제어부에 그 전달 속도를 알 수 있도록 한다. 그리고 상기 수관(46)은 물의 냉각온도를 냉각판(14)에 일정하게 고루 유지시켜주는 것으로서 재질은 성형성 및 열전달성이 우수한 동파이프로 형성하는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.
그리하여 상기 냉각판(14)내에 수관(46)을 내입 설치되게 한 후 각 연결호스(48)를 하측 검사부(8)에 갖는 통공(44)을 통해 순환펌프(50)에 서로 연결하고, 냉각판(14)의 타측에 덮개(68)를 결합하여 조립 구성되게 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 진공단열재의 열전도율 검사장치(2)를 이용하여 진공단열재(10)의 진공 단열성을 측정하는 작동상태를 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
먼저 제조 완성된 진공단열재(10)의 진공단열성을 검사하기 위해서 검사 진공단열재(10)를 두개로 분할된 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)의 내부 검사실에 삽입을 하되, 가열판(12)과 냉각판(14)상의 사이에 안착되도록 삽입한다.
그 후에 열전도율 검사장치(2)의 일측에 구비된 검사시작버튼을 검사자가 누르게 되면 상측 검사부(6)의 양측 브라켓(18)을 잡고 있던 스토퍼(26)가 해지작동을 하고 유압실린더(24)는 상측 검사부(6)를 하강시키게 된다. 상측검사부(6)의 하강으로 하측 검사부(8)에 면접하게 되면, 양측 밀착면에 형성된 오링(16)으로 인해 상측검사부(6)와 하측 검사부(8)의 내부 검사실은 외부 환경과는 차단이 이루어지는 진공단열재(10)의 검사준비상태가 된다.
이러한 검사준비상태가 된 후에는 검사장치(2)의 제어부는 가열판(12), 냉각판(14) 및 온도감지센서(60)(66)를 이용하여 외부 환경과 차단된 내부 검사실의 분위기온도를 시공된 진공단열재가 통상받게 되는 평균온도에 상응하는 환원온도(예컨대 20℃)로 조성한다.
또 그 후에는 상측 검사부(6)의 내측에 갖는 가열판(12)이 실린더(28)와 연결된 승강판(30)에 의해 하강하면서 하부에 마주하는 냉각판(14)과 이격 간격을 좁히면서 가열판(12)의 저면이 진공단열재(10)의 상면에 접촉되게 한 다음, 가열판(12)내 히터체(58)을 가열시켜 가열판(12)의 열이 진공단열재(10)를 매개로 하부의 냉각판(14)으로 전달되도록 한다.
진공단열재(10)를 통해 하부 냉각판(14)으로 열전달이 이루어짐에 따라 냉각판(14)에 장착된 온도감지센서(66)는 전달된 온도를 감지하여 제어부로 인가한다.
제어부에서는 냉각판(14)의 온도감지센서(66)의 감지온도뿐만 아니라 가열판(12)의 온도감지센서(60)의 감지온도를 입력받게 되며, 또 가열판(12)에 인가된 에너지량과 냉각판(14)에서의 에너지량을 계산한다. 가열판(12)에 가해진 에너지량은 가열판(12)내 히터체(58)에 가해진 전력량으로 환산 가능하며, 냉각판(14)에서의 에너지량은 냉각판(14)내 냉각수의 온도 및 냉각수의 유량을 이용해서 환산 가능하다.
제어부는 가열판(12)과 냉각판(14)의 각 온도감지센서(60)(66)에서 측정한 온도의 차이값, 가열판(12)과 냉각판(14)에서의 에너지량 차이값, 그리고 검사하는 진공단열재(10)의 두께를 이용하여 열전도율을 계산하고, 계산된 열전도율을 이용해서 현재 검사되는 진공단열재(10)의 단열계수값과 양호/불량 판정을 하게 된다.
제어부에서는 하기 수학식 1과 같은 열전도율 기본공식을 이용하여 열전도율(λ)을 계산한다.
Figure 112010003898261-pat00001
여기서, Q는 열류랑(W/m2)이고, d는 진공단열재(10)의 두께,
Figure 112010003898261-pat00002
는 가열판(12)과 냉각판(14)의 각 온도감지센서(60)(66)에서 측정한 온도의 차이값이다. 제어부에서는 상기 열류량(Q)을 가열판(12)과 냉각판(14)에서의 에너지량 차이값을 이용해서 얻게 된다.
제어부에서는 이렇게 얻은 현재 검사되는 진공단열재(10)의 단열계수값과 양호/불량 판정을 표시부를 통해서 표시하여주고, 메모리에 저장하여서 차후에 이용할 수도 있도록 한다.
본 발명에서는 상기와 같이 작동하는 열전도율 검사장치(2)를 이용해서 간단하게 진공단열재(10)제품의 양호 및 불량상태를 간단히 파악할 수 있으므로 작업능력을 높일 수 있고, 단열성능도 체크할 수 있으므로 개선된 양질의 제품생산을 가능케 한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 진공단열재나 보온재, 건자재 등 재료의 열전도율을 측정하는 데 이용될 수 있다.
(2)-- 열전도율 검사장치 (4)-- 본체베이스
(6)-- 상측 검사부 (8)-- 하측 검사부
(10)-- 진공단열재 (12)-- 가열판
(14)-- 냉각판 (16)-- 오링
(18)-- 브라켓 (20)-- 지지프레임
(22)-- 수직 가이드대 (24)-- 유압실린더
(26)-- 스토퍼 (28)-- 실린더
(30)-- 승강판 (32)-- 승강봉
(34)-- 지지대 (36)-- 축봉
(38)-- 위치센서 (40)-- 수직대
(42)-- 투시창 (44)-- 통공
(46)-- 수관 (48)-- 연결호스
(50)-- 순환펌프 (52)-- 삽입홈
(54)-- 배선 안내로 (56)-- 원적외선 히터
(58)-- 히터체 (60)(66)-- 온도감지센서
(62)-- 덮개 (64)-- 요입홈
(68)-- 덮개

Claims (5)

  1. 진공단열재의 열전도율 검사장치(2)에 있어서,
    본체베이스(4)의 상부에 서로 이격되어 대응하는 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)를 구비 설치하되, 상측 검사부(6)는 저부를 요입 개방되게 형성하여 양측 브라켓(18)을 통해 본체베이스(4)상의 수직 가이드대(22)에 축 결합되어 유압실린더(24)에 의해 승강작동으로 하측 검사부(8)의 바닥부와 접촉되게 구성하고, 상기 상측 검사부(6)와 하측 검사부(8)내에 가열판(12)과 냉각판(14)를 마주되게 장착하여 상측 검사부(6) 내에 갖는 가열판(12)이 하강하여 가열된 온도가 하부의 냉각판(14)에 안착된 진공단열재(10) 제품에 접촉 전달되어 상기 냉각판(14)에 장착된 온도감지센서(66)를 통해 진공단열재(10) 제품의 열전도를 측정케하여 양호 및 불량상태를 검사하도록 구성함을 특징으로 하는 진공단열재의 열전도율 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열판(12)은 일측 내면에 다수의 삽입홈(52)과 배선 안내로(54)를 형성하되, 삽입홈(52)에 원적외선 히터(56)가 내설된 히터체(58)을 내입되게 하면서 히터체(58)에 온도감지센서(60)를 구비하여 원적외선 히터(56)의 가열온도를 제어하도록 함을 특징으로 하는 진공단열재의 열전도율 검사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉각판(14)은 일측 내면에 갖는 요입홈(64)에 순환펌프(50)와 연결되는 수관(46)을 설치하고, 냉각판(14)상의 일측에는 온도감지센서(66)를 장착 구비되게 구성함을 특징으로 하는 진공단열재의 열전도율 검사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열판(12)은 상측 검사부(6)의 내측에 구비하며 양측의 승강봉(32)이 상부에 갖는 승강판(30)과 연결되게 구성하고, 상기 승강판(30)이 상측 검사부(6)의 상부에 갖는 실린더(28)와 연결되어 가열판(12)을 승강 작동하도록 구성함을 특징으로 하는 진공단열재의 열전도율 검사장치.
  5. 제4항에 있어서, 상측 검사부(6) 상부에 가열판(12)의 승강 높낮이를 제어하는 위치센서(38)가 지지대(34)상에 결합되어 위치하도록 함을 특징으로 하는 진공단열재의 열전도율 검사장치.
KR1020100005240A 2010-01-20 2010-01-20 진공단열재의 열전도율 검사장치 KR101012666B1 (ko)

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