KR101143779B1 - Thermal conductivity measurement system under high pressure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고압용 열전도도 측정장치에 관한 것으로써, 기존의 방식보다 고압에서 보다 간편하고 정확하게 시료의 열전도도를 측정할 수 있음은 물론 종래처럼 부피가 크고 무게가 무거운 고가의 열전도도 측정장비를 사용하여 많은 양의 시료를 이용한 열전도도를 측정할 필요가 없어지게 되고, 또한 소형으로 주물성형제작된 측정부재의 안전성을 확보할 수 있어 물질 개발단계에 연구용 장비로 활용할 수 있고, 나아가 상기 측정부재의 구조가 간단하기 때문에 상기 측정부재의 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 이로 인해 시중에 저가로 유통될 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a thermal conductivity measuring apparatus for high pressure, it is possible to measure the thermal conductivity of the sample more easily and accurately at a higher pressure than the conventional method, as well as expensive thermal conductivity measuring equipment that is bulky and heavy as conventional It is not necessary to measure the thermal conductivity using a large amount of sample, and also it is possible to secure the safety of the small and cast molded measuring member can be used as a research equipment in the material development stage, furthermore, the measuring member Since the structure of the simple, the manufacturing cost of the measuring member can be greatly reduced, of course, there is an effect that can be distributed at low prices on the market.
Description
본 발명은 기존의 방식보다 고압에서 보다 간편하고 정확하게 시료의 열전도도를 측정할 수 있음은 물론 종래처럼 부피가 크고 무게가 무거운 고가의 열전도도 측정장비를 사용하여 많은 양의 시료를 이용한 열전도도를 측정할 필요가 없어지게 되고, 또한 소형으로 주물성형제작된 측정부재의 안전성을 확보할 수 있어 물질 개발단계에 연구용 장비로 활용할 수 있고, 나아가 상기 측정부재의 구조가 간단하기 때문에 상기 측정부재의 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 이로 인해 시중에 저가로 유통될 수 있는 고압용 열전도도 측정장치에 관한 것이다.The present invention can measure the thermal conductivity of a sample more easily and accurately at a higher pressure than the conventional method, as well as the thermal conductivity using a large amount of sample using an expensive thermal conductivity measuring equipment that is bulky and heavy. No need to measure, and also ensure the safety of the small size cast molded measuring member can be used as research equipment in the material development stage, furthermore, because the structure of the measuring member is simple to manufacture the measuring member The present invention relates to a high-voltage thermal conductivity measuring apparatus, which can be greatly reduced in cost, and thus can be distributed at low cost in the market.
일반적으로, 열전도도는 어떤 시료에서 열이 이동하는 양을 정량적으로 나타내는 것으로, 시료 내부 임의의 점에서 등온면의 단위시간에 통과하는 열량과 이와의 비를 말하며, 열의 전달 정도를 나타내는 물질에 관한 상수인데 온도나 압력에 따라 달라지는 특징을 가지는 것이다.In general, thermal conductivity is a quantitative measure of the amount of heat transfer in a sample, and refers to the amount of heat passing in a unit time of an isothermal surface at any point in the sample and the ratio thereof, and to a material indicating the degree of heat transfer. It is a constant, but it has a characteristic that varies with temperature or pressure.
한편, 상기와 같은 열전도도는 대게 고압에서 운용될 수 있는 일반적인 열전도도 측정장비에 의해 측정되는데, 여기서 상기 열전도도 측정장비는 통상적으로 그 부피가 크고, 무게가 무거울 뿐만 아니라 고가의 장비이기 때문에 사용자가 구입하여 사용하기가 여의치 않을 뿐만 아니라 오차없이 보다 정확하게 열전도도를 측정하기가 어려울 뿐더러 연구개발단계에서 많은 시료를 준비해야 하는 폐단과 안전상의 문제점이 발생한다.On the other hand, such thermal conductivity is usually measured by a general thermal conductivity measuring equipment that can be operated at high pressure, where the thermal conductivity measuring equipment is typically bulky, heavy, and expensive, so that the user Not only is it difficult to purchase and use, but it is also difficult to measure the thermal conductivity more accurately and without errors, and there are also problems of safety and the closure of many samples at the research and development stage.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 기존의 방식보다 고압에서 보다 간편하고 정확하게 시료의 열전도도를 측정할 수 있음은 물론 종래처럼 부피가 크고 무게가 무거운 고가의 열전도도 측정장비를 사용하여 많은 양의 시료를 이용한 열전도도를 측정할 필요가 없어지게 되고, 또한 소형으로 주물성형제작된 측정부재의 안전성을 확보할 수 있어 물질 개발단계에 연구용 장비로 활용할 수 있고, 나아가 상기 측정부재의 구조가 간단하기 때문에 상기 측정부재의 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 이로 인해 시중에 저가로 유통될 수 있는 고압용 열전도도 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been created to solve the above problems, it is possible to measure the thermal conductivity of the sample more easily and accurately at high pressure than the conventional method, as well as expensive thermal conductivity measuring equipment that is bulky and heavy as conventional It is no longer necessary to measure the thermal conductivity using a large amount of sample, and also it is possible to secure the safety of the measuring member manufactured in a small size cast molding can be used as a research equipment in the material development stage, furthermore the measurement Since the structure of the member is simple, the manufacturing cost of the measuring member can be greatly reduced, and as a result, it is an object of the present invention to provide a high-temperature thermal conductivity measuring apparatus that can be distributed at low cost.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고압에서 열전도도를 측정하고자 하는 시료를 수용하는 수용공간이 내부에 형성되고, 상부에 상기 수용공간에 수용되는 시료가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 수용공간의 바닥 중심부에 수직으로 마이크로 히터 수용부가 일체형으로 돌출형성됨과 동시에 상기 수용공간의 바닥 상에 수직으로 상기 마이크로 히터 수용부와의 이격거리가 각각 상이한 2개 이상의 서모커플 수용부가 일체형으로 돌출형성될 수 있도록 주물성형되는 수용부재와, 상기 수용부재의 마이크로 히터 수용부의 내부에 수용되어 상기 수용공간에 수용된 시료로 열을 발산하는 마이크로 히터와, 상기 수용부재의 서모커플 수용부의 내부에 각각 수용되어 시료의 중심부에서 시료의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 측정하는 2개 이상의 서모커플로 이루어지는 측정부재와; 상기 측정부재의 서모커플이 아날로그신호로 출력하는 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터와; 상기 측정부재의 마이크로 히터를 제어하고, 상기 A/D컨버터가 디지털신호로 변환한 온도값 및 2개 이상의 상기 서모커플 수용부와 상기 마이크로 히터와의 이격거리를 근거로 시료의 열전도도를 연산하는 연산식이 미리 저장된 메모리가 내장되는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압용 열전도도 측정장치를 제공한다.
The present invention for achieving the above object is formed in the receiving space for accommodating the sample to be measured the thermal conductivity at high pressure therein, the inlet for the sample is accommodated in the receiving space is formed therein, the accommodation Two or more thermocouple receivers each having a different distance from the micro heater receiver vertically on the bottom of the accommodation space may be integrally protruded integrally with the micro heater receiver perpendicularly to the bottom center of the space. Receiving member to be cast molded so that the micro-heater is accommodated in the micro-heater accommodating portion of the accommodating member to dissipate heat to the sample contained in the accommodating space, and the sample is contained in the thermocouple accommodating portion of the accommodating member, respectively 2 to measure the temperature of heat conducted in both directions of the sample at the center of And the measuring member consisting of at least a thermocouple; An A / D converter for converting a temperature value output by the thermocouple of the measuring member into an analog signal into a digital signal; The micro heater of the measuring member is controlled, and the thermal conductivity of the sample is calculated based on a temperature value converted by the A / D converter into a digital signal and a separation distance between two or more of the thermocouple receiving parts and the micro heater. It provides a high-voltage thermal conductivity measuring apparatus, characterized in that it comprises a; control unit is built-in memory stored in advance the formula.
여기서, 상기 측정부재의 서모커플을 내부에 각각 수용하는 2개 이상의 상기 서모커플 수용부는 상기 마이크로 히터를 내부에 수용하는 상기 마이크로 히터 수용부와의 이격거리가 각각 상이하도록 상기 수용공간의 바닥상에 수직으로 방사상으로 배치되고, 상기 제어부에 내장되는 메모리는 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값 개수로 나누어 평균열전도도값을 출력하는 것이 바람직하다.
Here, at least two thermocouple accommodating parts accommodating the thermocouple of the measuring member therein may be disposed on the bottom of the accommodating space such that a distance from the micro heater accommodating part accommodating the micro heater is different from each other. The memory disposed vertically in the radial direction, and the memory built in the controller, adds the thermal conductivity values calculated by the equations, and divides the total total thermal conductivity value by the number of thermal conductivity values calculated by the equations to obtain an average thermal conductivity value. It is preferable to output.
이하, 본 발명의 고압용 열전도도 측정장치를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the high pressure thermal conductivity measuring apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예인 고압용 열전도도 측정장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for measuring high thermal conductivity of an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예인 고압용 열전도도 측정장치는 크게, 측정부재(10), A/D컨버터(30) 및 제어부(50)를 포함하여 구성된다.The thermal conductivity measuring apparatus for high pressure, which is an embodiment of the present invention, is largely configured to include a
먼저, 상기 측정부재(10)는 시료(5)의 열 전달 정도 즉, 열전도도를 측정하기 위한 것으로써, 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 열전도도를 측정하고자 하는 시료(5)를 수용하는 수용공간(111)이 내부에 형성되고, 상부에 상기 수용공간(111)에 수용되는 시료(5)가 유입되는 유입구(130)가 형성되고, 상기 수용공간(111)의 바닥(113) 중심부에 수직으로 마이크로 히터 수용부(115)가 일체형으로 돌출형성됨과 동시에 상기 수용공간(111)의 바닥(130) 상에 수직으로 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(r1, r2)가 각각 상이한 2개 이상의 서모커플 수용부(117)가 일체형으로 돌출형성될 수 있도록 주물성형되는 수용부재(110)와; 상기 수용부재(110)의 마이크로 히터 수용부(115)의 내부에 수용되어 상기 수용공간(111)에 수용된 시료(5)로 열을 발산하는 마이크로 히터(150)와; 상기 수용부재(110)의 서모커플 수용부(117)의 내부에 수용되어 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 측정하는 2개 이상의 서모커플(170);을 포함하여 이루어진다.First, the
여기서, 상기 유입구(130)를 통해 상기 수용공간(111)에 고압에서 수용되는 시료(5)로써, 예를 들어, 수소저장합금분말(LaNi5)에 수소기체를 주입한 금속수소화물(Metal Hydride) 등을 사용할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기타 여러 기체, 액체, 고체 및 혼합 유체 등을 사용할 수 있음은 물론이다. Here, the metal hydride (Metal Hydride) in which hydrogen gas is injected into the hydrogen storage alloy powder (LaNi5), for example, as the
단, 하기에서는 상기 수용공간(111)에 수용되는 시료(5)로 금속수소화물을 사용하였음을 밝히는 바이다.However, it will be revealed that the metal hydride was used as the
그리고, 주물성형되는 상기 수용부재(110)는 고압에서 견딜 수 있는 열전도성이 우수한 금속재질 등으로 이루어질 수 있다.In addition, the
한편, 상기 측정부재(10)와 인접한 거리에는 도면에서는 도시되지 않았으나, 예를 들어 상기 측정부재(10)의 상기 유입구(130)를 통해 상기 측정부재(10)의 수용공간(111)으로 수소기체를 공급하는 공지된 수소기체공급부가 구비될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawing, the distance adjacent to the
여기서, 상기 수소기체공급부는 예를 들어 내부에 수소기체가 저장되고, 일측에 상기 측정부재(10)의 유입구(130)의 상단에 일단이 기밀하게 연결고정되는 공급관(도 4의 131)이 구비되는 수소기체저장탱크와; 상기 수소기체저장탱크에 저장된 수소기체가 상기 공급관(131)을 지나 상기 유입구(130)를 통해 상기 수용공간(111)에 공급될 수 있도록 상기 수소기체저장탱크에 저장된 수소기체를 일정압력으로 가압하는 가압펌프;로 이루어질 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the hydrogen gas supply unit is provided with a supply pipe (131 in FIG. 4), for example, where hydrogen gas is stored therein and one end is hermetically connected to an upper end of the
보다 구체적으로, 먼저 작업자는 상기 유입구(130)를 통해 상기 수용공간(111)에 수소저장합금분말을 수용시킨 후 상기 유입구(130)에 상기 공급관(131)의 일단을 기밀하게 연결고정시켜 수소저장합금분말이 수용된 상기 수용공간(111)으로 수소기체를 일정압력으로 공급하게 된다.More specifically, first, the operator receives the hydrogen storage alloy powder in the
이로써, 수소저장합금분말(LaNi5)에 수소기체를 주입한 금속수소화물(Metal Hydride)이 상기 수용공간(111)에 수용될 수 있게 된다.As a result, a metal hydride in which hydrogen gas is injected into the hydrogen storage alloy powder LaNi5 may be accommodated in the
상기 금속수소화물이 상기 수용공간(111)에 수용된 상태에서 상기 마이크로 히터 수용부(115)의 내부에 수용된 상기 마이크로 히터(150)가 후술할 제어부의 제어에 의해 상기 수용공간(111)에 수용된 시료(5), 즉 금속수소화물의 중심부로 열을 발산하게 될 경우 시료(5)의 중심부로 발산된 열은 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 (도 1의 실선화살표 참조.) 전도(傳導)된다.A sample accommodated in the
이때, 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)의 내부에 각각 수용된 상기 서모커플은 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 측정함과 동시에 측정된 온도값을 아날로그 신호로 상기 A/D컨버터(아날로그/디지털 컨버터)로 출력하게 된다.In this case, each of the thermocouples accommodated in the two or more thermocouple
보다 구체적으로, 2개 이상의 상기 서모커플(170)은 앞서 상술한 바와 같이 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(r1, r2)가 각각 상이한 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)의 내부에 각각 수직으로 수용되는데, 여기서 설명의 편의상 2개 이상의 상기 서모커플(170)을 각각 제 1, 2서모커플(171, 173)이라 칭하고, 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)를 제 1, 2서모커플 수용부(117a, 117b)라 칭하기로 한다.More specifically, the two or
상기 제 1서모커플 수용부(117a)와 상기 마이크로 히터 수용부(150)와의 이격거리(r1)는 상기 제 2서모커플 수용부(117b)와의 이격거리(r2)보다 짧다.(r1 < r2)The first is shorter than the thermocouple receiving portion (117a) and the separation distance between the micro-heater receiving portion (150) (r 1) is a distance between the second thermocouple receiving portion (117b) (r 2). (R 1 <r 2 )
상기 제 1, 2서모커플(171, 173)은 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 각각 측정하여 아날로그 신호로 상기 A/D컨버터(30)로 출력하게 되는데, 이때 상기 제 1서모커플(171)이 상기 제 2서모커플(173)보다 상기 마이크로 히터(150)에 더 가깝게 위치하는 관계로 상기 제 1서모커플(171)이 측정한 온도(T1)가 상기 제 2서모커플(173)이 측정한 온도(T2)보다 크게 된다.(T1 > T2)The first and
이와 같이 상기 서모커플(170) 즉, 상기 제 1, 2서모커플(171, 173)이 측정한 온도가 서로 상이하기 때문에 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도변화를 보다 용이하게 측정할 수 있게 된다.
As described above, since the temperatures measured by the
도 2는 제어부(50)의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
2 is a block diagram schematically illustrating a control state of the
다음으로, 상기 A/D컨버터(30)는 상기 서모커플(170)이 아날로그 신호로 출력하는 온도값 즉, 상기 제 1, 2서모커플(171, 173)이 각각 측정하여 아날로그 신호로 출력하는 온도값(T1, T2)을 디지털 신호로 변환하는 것으로써, 예를 들어 상기 제어부(50)와 인접한 거리에 위치하거나 상기 제어부(50)에 내장될 수 있다.Next, the A /
상기 A/D컨버터(30)는 상기 서모커플(170)이 아날로그 신호로 출력하는 온도값을 디지털 신호로 변환하여 도 2에서 보는 바와 같이 상기 제어부(50)로 출력하게 된다.The A /
다음으로, 상기 제어부(50)는 상기 마이크로 히터(150)를 제어하는 것으로써, 도 2에서 보는 바와 같이 예를 들어 파워서플라이 등으로 이루어지는 전원공급부(511)로부터 전원을 공급받아 상기 마이크로 히터(150)를 제어하게 된다.Next, the
여기서, 도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 제어부(50)에는 예를 들어 on/off스위치가 구비될 수 있는데, 작업자가 상기 on/off 스위치를 on상태로 조작한 경우 상기 제어부(50)는 상기 전원공급부(511)로부터 전원을 공급받아 상기 마이크로 히터(150)가 열을 발산할 수 있도록 제어하게 되고, 이와 달리 상기 on/off 스위치를 off상태로 조작한 경우 상기 제어부(50)는 상기 전원공급부(511)가 공급하는 전원을 차단하여 상기 마이크로 히터(150)가 열을 발산하지 못하도록 제어하게 된다.Here, although not shown in the drawing, the
한편, 상기 제어부(50)에는 도 2에서 보는 바와 같이 시료(5)의 열전도도를 연산하는 연산식이 미리 저장된 메모리(510)가 내장된다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the
보다 구체적으로, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 제어부(50)는 상기 A/D컨버터(30)가 디지털 신호로 변환하여 출력하는 온도값을 수신하여 상기 메모리(510)로 송신함과 동시에 컴퓨터 등과 연결되어 컴퓨터 모니터를 통해 상기 메모리(510)로 송신하는 온도값을 그래프화하여 나타낼 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 2, the
여기서, 상기 제어부(50)가 송신하는 상기 A/D컨버터(30)가 디지털 신호로 변환하여 출력하는 온도값을 수신하는 상기 메모리(510)에 미리 저장된 상기 연산식은 상기 A/D컨버터(30)가 디지털신호로 변환한 온도값(TA, TB) 및 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)과 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(rA, rB)를 근거로 시료(5)의 열전도도를 자동연산하게 되는데, 이때 상기 메모리(510)는 자동연산된 열전도도값을 상기 제어부(50)로 다시 송신하게 된다.Here, the calculation expression stored in advance in the
상기 제어부(50)는 상기 메모리(510)가 송신하는 자동연산된 열전도도값을 수신하여 상기 컴퓨터 모니터를 통해 자동연산된 열전도도값을 숫자 등으로 나타낼 수 있다.The
여기서, 상기 메모리(510)에 미리 저장되고, 상기 A/D컨버터(30)가 디지털 신호로 변환한 온도값(TA, TB) 및 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)과 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(rA, rB)를 근거로 시료(5)의 열전도도를 자동연산하는 연산식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, the temperature value T A , T B previously stored in the
[ 연산식 ][Formula]
여기서, λ는 상기 마이크로 히터(150)에서 발산된 열이 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도될 때의 열전도도값이고, L은 상기 마이크로 히터(150)의 전체길이이고, TA는 상기 제 1서모커플(171)이 측정한 온도값(T1)이고, TB는 상기 제 2서모커플(173)이 측정한 온도값(T2)이고, Q는 상기 마이크로 히터(150)에서 발생되는 열량이고, rA는 상기 제 1서모커플 수용부(117a)와 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(r1)이고, rB는 상기 제 2서모커플 수용부(117b)와 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(r2)이다.Here, λ is a thermal conductivity value when heat emitted from the
여기서, 상기 마이크로 히터(150)에서 발생되는 열량(Q)는 상기 마이크로 히터(150)가 상기 전원공급부(511)로부터 인가받은 전압(V) x 상기 마이크로 히터(150)가 상기 전원공급부(511)로부터 인가받은 전류(A)로 나타낼 수 있다.(Q = V ㆍI)Here, the heat amount Q generated by the
이와 같이 상기 메모리(510)에 저장된 연산식이 상기 A/D컨버터(30)가 디지털신호로 변환시킨 온도값(T1, T2)과 상기 마이크로 히터(150)를 내부에 수용하는 상기 마이크로 히터 수용부(115)와 2개 이상의 상기 서모커플(170)을 내부에 각각 수용하는 상기 서모커플 수용부(117)와의 이격거리(r1, r2)를 근거로 상기 측정부재(10)의 수용공간(111)에 수용된 시료(5)의 열전도도를 연산하기 때문에 보다 간편하고 정확하게 시료(5)의 열전도도를 측정할 수 있음은 물론 종래처럼 크기가 크고 무게가 무거운 고가의 열전도도 측정장비를 사용하여 시료(5)의 열전도도를 측정할 필요가 없어지게 되고, 나아가 상기 측정부재(10)의 구조가 간단하기 때문에 상기 측정부재(10)의 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 이로 인해 시중에 저가로 유통될 수 있는 이점이 있게 된다.As described above, the calculation expression stored in the
특히, 상기 수용공간(111), 유입구(130), 마이크로 히터 수용부(115) 및 서모커플 수용부(117)가 형성될 수 있도록 상기 수용부재(110)가 주물성형되기 때문에 보다 간편하고 용이하게 한번에 상기 수용공간(111), 유입구(130), 마이크로 히터 수용부(115) 및 서모커플 수용부(117)가 형성되는 상기 수용부재(110)를 제조할 수 있는 이점 또한 있게 된다.
In particular, the receiving
도 3는 도 1의 A - A선에 따른 평면도이다.
3 is a plan view taken along line AA of FIG. 1.
다음으로, 상기 측정부재(10)의 상기 서모커플(170)을 내부에 각각 수용하는 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)는 상기 마이크로 히터(150)를 내부에 수용하는 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리가 각각 상이하도록 상기 수용공간(111)의 바닥(113) 상에 수직으로 방사상(도 3의 점선 참조.)으로 배치되는 것이 좋다.Next, at least two
나아가, 상기 제어부(50)에 내장되는 상기 메모리(510)는 상기 연산식이 연산한 각각의 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도유값 개수로 나누어 평균열전도도값을 상기 제어부(50)로 출력하는 것이 좋다.Furthermore, the
한편, 2개 이상의 상기 서모커플 수용부(117)은 도 3에서 보는 바와 같이 상기 마이크로 히터 수용부(115)와의 이격거리(r1, r2, r3, r4, r5)가 각각 상이하도록 예를 들어, 상기 수용부재(110) 바닥(113)상에 수직으로 방사상으로 5개 구비될 수 있는데, 이를 설명의 편의상 제 1, 2, 3, 4, 5서모커플 수용부(117a, 117b, 117c, 117d, 117e)칭함과 동시에 상기 제 1, 2, 3, 4, 5서모커플 수용부(117a, 117b, 117c, 117d, 117e) 내부에 수용되는 5개의 상기 서모커플(170)을 제 1, 2, 3, 4, 5서모커플(171, 173, 175, 177, 179)라 칭하기로 한다.On the other hand, two or more of the
보다 구체적으로, 상기 제어부(50)에 내장되는 상기 메모리(510)에 저장된 연산식은 예를 들어, 상기 A/D컨버터(30)가 디지털 신호로 변환시킨 온도값 즉, 상기 제 1, 2, 3, 4, 5서모커플(117a, 117b, 117c, 117d, 117e)가 측정한 온도값(T1, T2, T3, T4, T5)과 상기 마이크로 히터(150)를 내부에 수용하는 상기 마이크로 히터 수용부(115)와 상기 서모커플(171, 173, 175, 177, 179)을 내부에 수용하는 상기 서모커플 수용부(117a, 117b, 117c, 117d, 117e)와 이격거리(r1, r2, r3, r4, r5)를 근거로 각각의 열전도도값을 연산하게 된다.More specifically, the equation stored in the
이때, 상기 메모리(510)는 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값 개수로 나누어 평균열전도도값을 상기 제어부(50)로 출력하게 된다.In this case, the
이와 같이 상기 제어부(50)에 상기 메모리(510)가 상기 연산식이 연산한 각각의 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값 개수로 나누어 평균열전도도값을 출력하기 때문에 보다 더욱 정확하게 오차없이 시료(5)의 열전도도를 측정할 수 있는 이점이 있게 된다.
In this manner, the
도 4는 측정부재(10)가 물(710)이 저장된 항온조(70)의 내부에 수용된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the measuring
다음으로, 도 4의 a에서 보는 바와 같이 상기 수용부재(110)의 수용공간(111)의 바닥(113)의 중심부에는 상기 마이크로 히터 수용부(115)와 연통되는 제 1삽입구(113a)가 형성되고, 상기 제 1삽입구(113a)와의 이격거리가 상이하도록 상기 수용공간(111)의 바닥(113)상에는 상기 서모커플 수용부(117)와 연통되는 제 2삽입구(113b)가 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 4A, a
상기 제 1, 2삽입구(113a, 113b)를 통해 상기 마이크로 히터 수용부(115)와 상기 서모커플 수용부(117)의 내부에 각각 상기 마이크로 히터(150)와 상기 서모커플(170)이 삽입될 수 있고, 상기 마이크로 히터 수용부(115)와 상기 서모커플 수용부(117)의 내부에 상기 마이크로 히터(150)와 상기 서모커플(170)이 삽입된 후에는예를 들어, 상기 제 1, 2삽입구(113a, 113b)내에 별도의 캡(113c)을 나사결합시켜 상기 제 1, 2삽입구(113a, 113b)를 기밀하게 폐쇄할 수 있다.The
한편, 상기 마이크로 히터(150)는 상기 수용공간(111) 바닥(113) 중심부에 수직으로 일체형으로 돌출형성된 상기 마이크로 히터 수용부(115)의 내부에 수용되어 상기 시료(5)로 열을 간접적으로 발산하게 되고, 상기 서모커플(170)은 상기 수용공간(111) 바닥(113)상에 수직으로 일체형으로 돌출형성됨과 동시에 방사상으로 배치된 상기 서모커플 수용부(117)의 내부에 수용되어 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 고압에서 간접적으로 측정하게 된다.Meanwhile, the
다음으로, 상기 측정부재(10)는 도 4의 b에서 보는 바와 같이 일정한 온도를 유지하는 물(710)이 저장된 항온조(70)의 내부에 수용된 상태에서 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 측정하는 것이 좋다.Next, the measuring
이는 상기 측정부재(10)가 측정한 온도값이 외부온도변화에 의해 변동되는 것을 방지, 다시 말해서 상기 측정부재(10)가 정상상태에서 시료(5)의 중심부에서 시료(5)의 양단방향으로 전도되는 열의 온도를 측정케 하기 위함이다.This prevents the temperature value measured by the measuring
본 발명은 메모리에 저장된 연산식이 A/D컨버터가 디지털신호로 변환시킨 온도값과 마이크로 히터를 내부에 수용하는 마이크로 히터 수용부와 2개 이상의 서모커플을 내부에 각각 수용하는 서모커플 수용부와의 이격거리를 근거로 측정부재의 수용공간에 수용된 시료의 열전도도를 연산하기 때문에 기존의 방식보다 고압에서 보다 간편하고 정확하게 시료의 열전도도를 측정할 수 있음은 물론 종래처럼 부피가 크고 무게가 무거운 고가의 열전도도 측정장비를 사용하여 많은 양의 시료를 이용한 열전도도를 측정할 필요가 없어지게 되고, 또한 소형으로 주물성형제작된 측정부재의 안전성을 확보할 수 있어 물질 개발단계에 연구용 장비로 활용할 수 있고, 나아가 상기 측정부재의 구조가 간단하기 때문에 상기 측정부재의 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 이로 인해 시중에 저가로 유통될 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a micro-heater accommodating part accommodating a micro heater and a thermocouple accommodating part accommodating two or more thermocouples, respectively. Since the thermal conductivity of the sample contained in the receiving space of the measuring member is calculated on the basis of the separation distance, the thermal conductivity of the sample can be measured more easily and accurately at high pressure than the conventional method. It is not necessary to measure the thermal conductivity using a large amount of sample by using the thermal conductivity measuring equipment of. Also, it is possible to secure the safety of the measuring member manufactured by the small size cast molding. In addition, the manufacturing cost of the measuring member can be greatly reduced because the structure of the measuring member is simple. Well, of course this is due to an effect that can be distributed at low cost on the market.
특히, 수용공간, 유입구, 마이크로 히터 수용부 및 서모커플 수용부가 형성될 수 있도록 수용부재가 주물성형되기 때문에 보다 간편하고 용이하게 한번에 상기 수용공간, 유입구, 마이크로 히터 수용부 및 서모커플 수용부가 형성되는 상기 수용부재를 제조할 수 있는 효과가 있다.In particular, since the receiving member is molded to allow the receiving space, the inlet, the micro heater receiving portion, and the thermocouple receiving portion to be formed, the receiving space, the inlet, the micro heater receiving portion, and the thermocouple receiving portion are formed at a time more easily and easily. There is an effect to manufacture the receiving member.
그리고, 상기 제어부에 내장되는 메모리가 상기 연산식이 연산한 각각의 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값 개수로 나누어 평균열전도도값을 출력하기 때문에 보다 더욱 정확하게 오차없이 시료의 열전도도를 측정할 수 있는 효과가 있다.Since the memory built in the controller adds the respective thermal conductivity values calculated by the equation, the total thermal conductivity value is divided by the number of thermal conductivity values calculated by the equation to output the average thermal conductivity value. There is an effect that can measure the thermal conductivity of the sample more accurately without error.
도 1은 본 발명의 일실시예인 열전도도 측정장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 2는 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블록도이고,
도 3는 도 1의 A - A선에 따른 평면도이고,
도 4는 측정부재가 물이 저장된 항온조의 내부에 수용된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a thermal conductivity measuring apparatus of an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram schematically illustrating a control state of a controller;
3 is a plan view taken along a line A-A of FIG.
4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a measuring member is accommodated in a thermostat in which water is stored.
이하, 본 발명의 열전도도 측정장치를 실험예를 들어 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실험예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
Hereinafter, the thermal conductivity measuring apparatus of the present invention will be described in more detail with an experimental example. Of course, the scope of the present invention is not limited to the following experimental examples, and may be variously modified and implemented by those skilled in the art without departing from the technical gist of the present invention.
[ 실험예 ]Experimental Example
먼저, 본 열전도도 측정장치의 측정부재(10)의 수용공간(111)에 공극률 60%에 해당되는 수소저장합금분말(LaNi5)을 수용시킨 후 40atm 주입 압력으로 수소기체를 상기 수용공간(111)에 수용시켜 상기 수용공간(111)에 금속수소화물(Metal Hydride)이 수용될 수 있도록 하였다.First, the hydrogen storage alloy powder LaNi5 corresponding to a porosity of 60% is accommodated in the
그리고, 금속수소화물(Metal Hydride)이 수용된 본 열전도도 측정장치를 물(710)이 저장된 항온조(70)의 내부에 수용시킨 상태에서 상기 마이크로 히터(150)에 2.0V의 전압 및 0.373A의 전류를 인가시켜 상기 마이크로 히터(150)가 열을 발산하도록 함과 동시에 상기 마이크로 히터(150)가 발산한 열이 금속수소화물(Metal Hydride)중심부에서 금속수소화물(Metal Hydride)양단방향으로 전도될 수 있도록 하였다.In addition, the micro-heater 150 has a voltage of 2.0 V and a current of 0.373 A in a state in which the thermal conductivity measuring device in which metal hydride is accommodated is accommodated in the
단, 하기의 '표'에서 보는 바와 같이 본 열전도도 측정장치의 측정부재(10)의 수용부재(110) 바닥(113) 중심부에 구비된 마이크로 히터(150)의 전체길이가 0.015m이고, 상기 마이크로 히터(150)와의 이격거리가 각각 상이하도록 상기 측정부재(10)의 수용부재(110) 바닥(113) 상에 2개 구비된 서모커플(170) 중 제 1서모커플(171)과 상기 마이크로 히터(150)간의 이격거리가 5mm이고, 상기 서모커플(170) 중 제 2서모커플(173)과 상기 마이크로 히터(150)간의 이격거리가 10mm인 상태에서 상기 마이크로 히터(150)에 2.0V의 전압 및 0.373A의 전류를 인가시켰다.However, as shown in the following 'Table', the total length of the
나아가, 2.0V의 전압 및 0.373A의 전류를 인가받은 상기 마이크로 히터(150)가 발산한 열이 금속수소화물(Metal Hydride)중심부에서 금속수소화물(Metal Hydride)양단방향으로 전도될 시 상기 제 1, 2서모커플(171, 173)은 금속수소화물(Metal Hydride)중심부에서 금속수소화물(Metal Hydride)양단방향으로 전도되는 열의 온도값을 측정하게 되는데, 이때 상기 제 1, 2서모커플(171, 173)이 측정한 온도값은 하기의 '표 1'에서 보는 바와 같이 각각 38K, 34K였다.
Further, when the heat emitted from the
Experimental condition
이격거리1st thermocouple with micro heater
이격거리Between the second thermocouple and the micro heater
그리고, 금속수소화물(Metal Hydride)중심부에서 금속수소화물(Metal Hydride)양단방향으로 전도되는 열의 열전도도를 상기 마이크로 히터(150)가 열을 발산할 수 있도록 제어하는 제어부(50)에 미리 내장된 앞서 상술한 연산식을 통해 다음과 같이 연산하였다.In addition, the micro-heater 150 is pre-built in the
한편, 기존의 논문자료들에 의하면 금속수소화물(Metal Hydride)의 열전도도값(λ)은 대게 1.2 ~ 1.4W/mㆍK이다.On the other hand, according to the existing papers, the thermal conductivity value (λ) of metal hydride (Metal Hydride) is usually 1.2 ~ 1.4W / mK.
여기서, 본 발명의 실험예 나온 금속수소화물(Metal Hydride)의 열전도도값(1.37W/mㆍK)과 기존 논문자료들에서 측정된 열전도도값(1.2 ~ 1.4W/mㆍK)이 큰 차이가 없음을 알 수 있음으로, 본 열전도도 측정장치가 오차없이 금속수소화물(Metal Hydride)의 열전도도를 측정하였음을 알 수 있게 된다.Here, the thermal conductivity value (1.37 W / m · K) of the metal hydride (Metal Hydride) of the experimental example of the present invention and the thermal conductivity values (1.2 to 1.4 W / m · K) measured in the existing literature are large. As it can be seen that there is no difference, it can be seen that the present thermal conductivity measuring apparatus measures the thermal conductivity of metal hydride (Metal Hydride) without error.
5; 시료, 10; 측정부재,
110; 수용부재, 111; 수용공간,
113; 바닥, 113a; 제 1삽입구,
113b; 제 2삽입구, 113c; 캡,
115; 마이크로 히터 수용부, 117; 서모커플 수용부,
130; 유입구, 131; 공급관,
150; 마이크로 히터, 170; 서모커플,
171; 제 1서모커플, 173; 제 2서모커플,
175; 제 3서모커플, 177; 제 4서모커플,
179; 제 5서모커플, 30; A/D컨버터,
50; 제어부, 510; 메모리,
511; 전원공급부, 70; 항온조,
710; 물.5; Sample, 10; Measuring Member,
110; Receiving
113;
113b; Second insertion hole, 113c; cap,
115; Micro heater receptacle, 117; Thermocouple Receptacle,
130; Inlet, 131; Supply Pipe,
150; Micro heater, 170; Thermocouple,
171; First thermocouple, 173; 2nd Thermocouple,
175; Third thermocouple, 177; 4th Thermocouple,
179; A fifth thermocouple, 30; A / D converter,
50;
511; A
710; water.
Claims (2)
상기 측정부재의 서모커플이 아날로그신호로 출력하는 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터와;
상기 측정부재의 마이크로 히터를 제어하고, 상기 A/D컨버터가 디지털신호로 변환한 온도값 및 2개 이상의 상기 서모커플 수용부와 상기 마이크로 히터와의 이격거리를 근거로 시료의 열전도도를 연산하는 연산식이 미리 저장된 메모리가 내장되는 제어부;를 포함하여 구성되고,
상기 측정부재의 서모커플을 내부에 각각 수용하는 2개 이상의 상기 서모커플 수용부는 상기 마이크로 히터를 내부에 수용하는 상기 마이크로 히터 수용부와의 이격거리가 각각 상이하도록 상기 수용공간의 바닥상에 수직으로 방사상으로 배치되고,
상기 제어부에 내장되는 메모리는 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값을 합산한 후 합산된 총열전도도값을 상기 연산식이 각각 연산한 열전도도값 개수로 나누어 평균열전도도값을 출력하는 것을 특징으로 하는 고압용 열전도도 측정장치.An accommodating space for accommodating a sample for measuring thermal conductivity at a high pressure is formed therein, an inlet through which a sample accommodating the accommodating space is formed, and a micro heater accommodating portion perpendicular to the bottom center of the accommodating space. An accommodation member formed by molding the two or more thermocouple receiving portions, each of which is formed integrally with each other and at a distance from the micro heater receiving portion vertically on the bottom of the accommodation space, to be integrally formed with the extrusion member; The micro heater, which is contained in the micro heater accommodating portion of the member and dissipates heat to the sample contained in the accommodating space, and the heat of the heat contained in the thermocouple accommodating portion of the accommodating member, respectively, is conducted in both ends of the sample at the center of the sample. A measuring member comprising two or more thermocouples for measuring temperature;
An A / D converter for converting a temperature value output by the thermocouple of the measuring member into an analog signal into a digital signal;
The micro heater of the measuring member is controlled, and the thermal conductivity of the sample is calculated based on a temperature value converted by the A / D converter into a digital signal and a separation distance between two or more of the thermocouple receiving parts and the micro heater. And a control unit in which a memory in which a calculation expression is stored in advance is built.
Two or more of the thermocouple receiving portions respectively accommodating the thermocouples of the measuring member are vertically on the bottom of the receiving space such that the separation distances from the micro heater accommodating portions accommodating the micro heaters are different from each other. Placed radially,
The memory built in the control unit outputs an average thermal conductivity value by dividing the total thermal conductivity value calculated by each of the calculation formulas by the number of thermal conductivity values calculated by the calculation formula, respectively, and outputting an average thermal conductivity value. Thermal conductivity measuring device
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