KR101414159B1 - 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 - Google Patents
소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101414159B1 KR101414159B1 KR1020120089000A KR20120089000A KR101414159B1 KR 101414159 B1 KR101414159 B1 KR 101414159B1 KR 1020120089000 A KR1020120089000 A KR 1020120089000A KR 20120089000 A KR20120089000 A KR 20120089000A KR 101414159 B1 KR101414159 B1 KR 101414159B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- compression
- plunger
- pressure
- compressor
- Prior art date
Links
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 140
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 140
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title abstract description 23
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 134
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
- 239000003708 ampul Substances 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910052612 amphibole Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0078—Testing material properties on manufactured objects
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
본 발명은 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 내부 일단에 압축챔버를 구비하고, 저압가스가 주입되는 가스주입부, 압축된 고압가스가 토출되는 가스 토출부를 구비하고, 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더; 압축실린더 내부에 구비되는 플런저; 및 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되어 플런저와 접촉되어 플런저를 이동시키는 가압부와 가압부와 연결되며 내주면에 제1나사산과 맞물리도록 형성된 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기;를 포함하여 압축기의 구동에 의해 플런저를 병진이동시켜 압축챔버에 주입된 가스를 압축하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 수소를 포함하는 침식성 가스 환경에서 재료의 침식이나 손상거동을 측정하기 위하여 초소형 앰풀형(중공형) 시험편에 고압가스를 공급할 수 있는 소형 기계식 가스 압축장치에 관한 것이다.
현재 수소가스 환경에서 재료의 침식이나 손상거동을 측정하기 위하여 앰풀형(중공형)시험편을 제작하여, 고압으로 수소를 포함하는 침식성가스를 충전 후 재료시험을 수행하는 기술이 개발되었다.
또한, 실시간 수소 환경 재료역학시험 외에도 재료와 수소가스와의 반응을 원자현미경, 전자현미경, X-선 회절분석기, 라만분광기기 등의 기법으로 관찰하거나 분석하기 위해서는 수소 가스를 포함하는 초소형 앰풀형 시험편의 활용이 빈번해지고 있다.
수소-재료 간의 상호작용을 가속화시키기 위해서는 고압화가 필요한 반면에 고압수소의 위험도로 인해 앰풀의 용량을 ml 이하로 제한하고, 또한 전자현미경 등에서 요구되는 소형 시험편 지지대에 탑재할 수 있는 초소형 앰풀 시험편의 활용이 확대되고 있다.
특히 분석기에 탑재 상태로 측정 중인 앰풀 시험편에 보다 고압의 수소가스를 주입해야할 필요가 발생하기도 하지만, 종래에 사용되어 오던 연속식 압축기는 대다수가 대용량이며 이러한 초소형 앰풀 시험편에 적용할 수 없는 문제점이 존재하였다.
따라서 이러한 초소형 앰풀 시험편에 고압의 수소가스를 공급할 수 있는 기계식 가스 압축기가 요구되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면 소규모의 준정적인(quasi-static) 압축을 통해 측정 중, 앰풀 시험편에 연속적인 가스압의 승압이나 감압이 가능하며, 압축거동을 지지하는 기계식 나사산과 가압부가 압축실린더의 외부와 내부에 별개로 형성됨으로 인하여 플런저가 이송될 수 있는 거리에 제한이 없고, 결과적으로 단속식(one-batch)이지만 높은 압축비를 얻을 수 있으며, 소규모 실린더 형태의 압축장치에 해당하기 때문에 다양한 시험기 및 분석기와의 융합활용이 가능하고, 수소환경에서 재료손상 측정의 한가지 방법이 될 수 있는 박판시험편의 파열 시험에 접목하여 준정적으로 파손을 유발하는 고압가스의 공급장치로 활용될 수 있는 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1목적은 가스 압축장치에 있어서, 내부 일단에 압축챔버를 구비하고, 저압가스가 주입되는 가스주입부, 압축된 고압가스가 토출되는 가스 토출부를 구비하고, 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더; 압축실린더 내부에 구비되는 플런저; 및 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되어 플런저와 접촉되어 플런저를 이동시키는 가압부와 가압부와 연결되며 내주면에 제1나사산과 맞물리도록 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기;를 포함하여 압축기의 구동에 의해 플런저를 병진이동시켜 압축챔버에 주입된 가스를 압축하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치로서 달성될 수 있다.
가압부에는 전단에 구비되는 반구형 조인트부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
플런저 외면에 구비되어 플런저 외면과 압축실린더 내면 사이 공간을 결속시키는 기밀부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
기밀부재는 탄성체로 구성된 복수의 오-링을 포함하는 기밀체인 것을 특징으로 할 수 있다.
압축기를 가압부의 길이방향 축을 중심으로 회전시키는 감속모터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
압축챔버 내로 주입된 가스의 압력을 실시간으로 측정하는 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
가스 주입부에 구비되어 압축챔버 내로 주입되는 가스의 유량을 조절하기 위한 제1밸브; 및 가스 토출부에 구비되어 압축챔버에서 압축되어 토출되는 가스의 유량을 조절하기 위한 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
압력측정부로부터 측정된 데이터를 기반으로 감속모터를 제어하여 압축챔버 내의 압력을 조절하는 압력제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
압력측정부로부터 측정된 데이터를 기반으로 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 유량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 가스 주입부에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더 내의 압축챔버로 가스를 주입하고 가스주입부와 가스토출부를 닫는 단계; 감속모터에 의해 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되는 가압부와 가압부와 연결되며 내주면에 제1나사산과 맞물리도록 형성된 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기를 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 단계; 압축기의 회전에 의해 가압부와 플런저가 접촉되고, 압축실린더 내부에 구비된 플런저가 이동되는 단계; 및 플런저의 이동에 의해 압축챔버 내로 주입된 가스가 압축되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 가스 압축방법으로서 달성될 수 있다.
압력측정부가 실시간으로 압축챔버의 압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
압력제어부가 압력측정부에서 측정된 데이터를 기반으로 감속모터를 제어하여 압축챔버의 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 앞서 언급한 소형 기계식 가스 압축장치; 가스 압축장치의 가스 토출부에 의해 고압가스가 유입되고, 내부에 샘플재료가 구비되는 앰풀형 시험편; 및 앰풀형 시험편 내에 구비된 샘플이 고압가스에 의해 발생되는 손상 거동을 측정하기 위한 분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석시스템으로서 달성될 수 있다.
고압가스는 수소 또는 침식성 가스인 것을 특징으로 할 수 있다.
분석장치는 원자현미경, 전자 현미경, X선 회절분석기 또는 라만분광기인 것을 특징으로 할 수 있다.
앰풀형 시험편으로 유입되는 고압가스의 유량은 1mL이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 가스 주입부에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더 내의 압축챔버로 가스를 주입하고 가스주입부와 가스토출부를 닫는 단계; 감속모터에 의해 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되는 가압부와 가압부와 연결되며 내주면에 제1나사산과 맞물리도록 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기를 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 단계; 압축기의 회전에 의해 가압부와 접촉되고, 압축실린더 내부에 구비된 플런저가 이동되는 단계; 플런저의 이동에 의해 압축챔버 내로 주입된 가스가 압축되는 단계; 압축된 고압가스가 가스 토출부에 의해 토출되어 앰풀형 시험편 내부로 유입되는 단계; 고압가스에 의해 앰풀형 시험편 내부에 구비된 샘플이 반응하는 단계; 및 분석장치가 샘플의 손상 거동을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 소규모의 준정적인 압축을 통해 측정 중, 앰풀 시험편에 연속적인 가스압의 승압이나 감압이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 압축거동을 지지하는 기계식 나사산과 가압부가 압축실린더의 외부와 내부에 별개로 형성됨으로 인하여 플런져가 이송될 수 있는 거리에 제한이 없고, 결과적으로 단속식(one-batch)이지만 높은 압축비를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.
소규모 실린더 형태의 압축장치에 해당하기 때문에 다양한 시험기 및 분석기와의 융합활용이 가능하고, 수소환경에서 재료손상 측정의 한가지 방법이 될 수 있는 박판시험편의 bursting 또는 blister 시험에 접목하여 준정적으로 파손을 유발하는 고압가스의 공급장치로 활용될 수 있는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 사시도,
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 압축방법의 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 갖는 분석 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 갖는 분석 시스템을 이용한 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치의 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 압축방법의 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 갖는 분석 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치를 갖는 분석 시스템을 이용한 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 분해 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 단면도를 도시한 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)는 압축실린더(10), 플런저(20), 가압부(31)와 기계식결속부(32)를 갖는 압축기(30) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다. 이러한 압축장치(1)에 의해 초소형 앰풀 시험편(80)에 단속식(one-batch)으로 고압가스를 공급할 수 있게 된다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압축실린더(10)는 내부 일단에 저압의 가스(본 발명의 구체적 실시예에서는 수소 가스를 사용하였다.)가 공급되는 압축챔버(12)를 구비하고 있으며, 이러한 저압가스가 주입되는 가스 주입부(13)와 후에 압축된 고압가스를 토출시키는 가스 토출부(14)가 구비됨을 알 수 있다. 또한, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압축실린더(10)의 외주면에는 제1나사산(11)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 제1나사산(11)은 후에 설명되는 압축기(30)의 기계식 결속부(32)에 형성된 제2나사산(33)과 맞물리게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 압축실린더(10)의 압축챔버(12) 내부의 압력을 실시간으로 측정하는 압력측정부(50)를 구비하며, 가스주입부(13) 일측에는 도 2에 도시된 바와 같이, 압축챔버(12) 내로 주입되는 가스의 유량을 조절할 수 있도록 구성된 제1밸브(15)를 포함하고 있으며, 가스 토출부(14) 일측에는 토출되는 압축된 고압 가스의 유량을 조절하기 위한 제2밸브(16)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 플런저(plunger,20)는 압축실린더(10) 내부에 구비되며, 플런저(20)의 이동에 따라 압축챔버(12)의 내부공간의 부피가 결정되게 된다. 플런저(20)는 후에 설명되는 바와 같이, 압축기(30)의 이동에 따라 압축실린더(10) 내부에서 병진운동을 하게 된다.
또한, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플런저(20)의 외면에는 플런저(20)와 압축실린더(10)의 내면 사이의 공간을 결속시키기 위한 기밀부재가 설치되어 질 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 구체적 실시예에 따른 기밀부재는 탄성체로 구성된 오-링(O-ring, 21)을 포함하는 기밀체를 사용하였다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 압축기(30)는 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압축실린더(10)는 압축실린더(10)의 타단 측에서 내부로 삽입되어 앞서 설명한 플런저(20)와 접촉되어 플런저(20)를 이동시키는 가압부(31)와 이러한 가압부(31)의 후단과 연결되며 내부면에 앞서 언급한 제1나사산(11)과 맞물리는 제2나사산(33)이 형성된 기계식결속부(32)를 구비하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)는 이러한 압축기(30)를 가압부(31)의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 감속모터(40)를 포함하고 있다. 감속모터(40)에 의해 압축기(30)를 회전시키게 되면 압축기(30)의 회전운동에 의해 압축기(30)의 기계식결속부(32)에 형성된 제2나사산(33)과 압축실린더(10) 외면에 형성된 제1나사산(11)이 맞물리면서 압축기(30)의 가압부(31)가 병진운동을 하게 된다.
이러한 가압부(31)의 병진운동에 의해 가압부(31)의 전단 끝단에 접촉되는 플런저(20)가 이동되게 되고, 플런저(20)의 이동에 따라 압축챔버(12) 내로 주입된 가스가 압축되게 된다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 가압부(31)의 전단에는 도 2에 도시된 바와 같이 반구형 조인트부(34)가 형성되어 있다. 즉, 가압부(31)의 전단 끝단은 반구형태로 되어 있기 때문에 가압부(31)와 플런저(20)가 접촉되는 부분이 최소화되어 가압부(31)의 회전운동이 압축실린더(10) 내부에 구비된 플런저(20)에 전달되지 않게 하여 기밀도를 높일 수 있도록 플런저(20)와 가압부(31)를 분리하고 가압부(31)의 회전운동의 전달을 최소화 할 수 있게 된다.
이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 이용한 가스 압축방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 블록도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 이용한 압축방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 가스 주입부(13)에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산(11)이 형성된 압축실린더(10) 내의 압축챔버(12)로 가스를 주입하고 가스주입부(13)와 가스토출부(14)를 닫게 된다(S1).
그리고, 감속모터(40)에 의해 압축실린더(10)의 내부 타단으로 삽입되는 가압부(31)와 가압부(31)와 연결되며 내주면에 제1나사산(11)과 맞물리도록 형성된 제2나사산(33)이 형성된 기계식결속부(32)를 구비한 압축기(30)를 길이방향 축을 기준으로 회전시키게 된다(S2).
이러한 압축기(30)의 회전에 의해 가압부(31)는 회전과 동시에 제1나사산(11)과 제2나사산(33)이 맞물리게 되면서 전방으로 이동되게 된다(S3). 그리고, 압축기(30)의 회전에 의해 가압부(31)와 플런저가 접촉되고, 압축실린더(10) 내부에 구비된 플런저(20) 역시 전방으로 이동되게 된다(S4).
또한, 이러한 플런저(20)의 이동에 의해 압축챔버(12) 내로 주입된 가스가 압축되게 된다(S5). 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)는 압력제어부(60)와 유량제어부(70)로 구성된 제어수단을 포함하여 작동중에 압축챔버(12) 내부의 압력을 실시간으로 측정하는 압력측정부(50)로부터 측정된 데이터가 실시간으로 압력제어부(60)와 유량제어부(70)로 전송되게 되고, 압력제어부(60)는 이러한 측정데이터를 기반으로 하여 감속모터(40)를 제어하여 압축챔버(12) 내부의 가스 압력이 설정된 압력이 되도록 조절할 수 있고, 유량제어부(70)는 이러한 측정데이터를 기반으로 제1밸브(15)와 제2밸브(16)를 제어하여 주입되는 유량 및 압축챔버(12)의 내부압력을 조절할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 갖는 분석 시스템(100) 및 분석방법에 대해 설명하도록 한다. 이러한 분석 시스템(100) 및 분석방법은 앞서 설명한 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 그대로 포함하고 있다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 갖는 분석 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기계식 가스 압축장치(1)를 갖는 분석 시스템(100)을 이용한 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 분석시스템(100)은 앞서 언급한 소형 기계식 가스 압축장치(1)가 그대로 이용되므로 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 구성에 대한 설명은 생략하기로 하고, 이러한 소형 기계식 가스 압축장치(1)에 의해 가압된 고압가스는 압축장치(1)의 가스토출부(14)를 통해 초소형 앰풀형 시험편(80)으로 주입되게 된다.
초소형 앰풀형 시험편(80)은 부피가 1mL이하에 해당하며, 내부에 분석에 대상이 되는 샘플재료(81)가 구비되며 샘플재료(81)를 감싸는 외부챔버(82)가 구비되어 있다. 이러한 외부챔버(82)의 내면과 샘플재료(81) 사이에는 극미세한 공간이 형성되어 있다. 따라서 소형 기계식 가스 압축장치(1)의 가스토출부(14)를 통해 고압가스가 유입되면 이러한 극미세한 공간에 고압가스가 채워지게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 분석시스템(100)은 고압가스가 유입된 초소형 앰풀형 시험편(80) 내부에 존재하는 샘플재료(81)의 손상거동에 따른 데이터를 분석하는 분석장치(90)가 포함되어 있음을 알 수 있다. 이러한 분석장치(90)는 원자현미경, 전자현미경, X 선 회절분석기 또는 라만분광기 등으로 구성될 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 분석시스템(100)을 이용한 분석방법을 설명하도록 한다. 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 가스 주입부(13)에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산(11)이 형성된 압축실린더(10) 내의 압축챔버(12)로 가스를 주입하고 가스주입부(13)와 가스토출부(14)를 닫게 된다(S10). 그리고, 감속모터(40)를 구동시켜, 압축실린더(10)의 내부 타단으로 삽입되는 가압부(31)와 이러한 가압부(31)와 연결되며 내주면에 제1나사산(11)과 맞물리도록 제2나사산(33)이 형성된 기계식결속부(32)를 구비한 압축기(30)를 길이방향 축을 기준으로 회전시키게 된다(S20).
이러한 압축기(30)의 회전에 의해 가압부(31)가 회전 및 전진하게 되고(S30), 가압부(31)의 전방 끝단과 접촉되고 압축실린더(10) 내부에 구비된 플런저(20)가 이동되게 된다(S40). 따라서 플런저(20)의 이동에 의해 압축챔버(12) 내로 주입된 가스가 압축되게 된다(S50).
그리고, 플런저(20)에 의해 압축된 고압가스가 가스 토출부(14)에 의해 토출되어 앰풀형 시험편(80) 내부로 유입되게 된다(S60). 앞서 언급한 바와 같이, 초소형 앰풀형 시험편(80)은 내부에 분석대상이 되는 샘플재료(81)가 구비되고, 샘플재료(81)의 외면과 앰풀형 시험편(80)의 내부면 사이는 극미세공간을 구비하여 이러한 미세공간으로 고압가스가 주입되게 된다. 그리고, 고압가스에 의해 앰풀형 시험편(80) 내부에 구비된 샘플재료(81)가 반응하게 되고 분석장치(90)가 샘플을 분석하여 샘플의 손상 거동을 측정하게 된다(S70, S80).
1:소형 기계식 가스 압축장치
10:압축실린더
11:제1나사산
12:압축챔버
13:가스주입부
14:가스토출부
15:제1밸브
16:제2밸브
20:플런저
21:오-링
30:압축기
31:가압부
32:기계식결속부
33:제2나사산
34:반구형 조인트부
40:감속모터
50:압력측정부
60:압력제어부
70:유량제어부
80:앰풀형 시험편
81:샘플재료
82:외부챔버
90:분석장치
100:분석시스템
10:압축실린더
11:제1나사산
12:압축챔버
13:가스주입부
14:가스토출부
15:제1밸브
16:제2밸브
20:플런저
21:오-링
30:압축기
31:가압부
32:기계식결속부
33:제2나사산
34:반구형 조인트부
40:감속모터
50:압력측정부
60:압력제어부
70:유량제어부
80:앰풀형 시험편
81:샘플재료
82:외부챔버
90:분석장치
100:분석시스템
Claims (17)
- 가스 압축장치에 있어서,
내부 일단에 압축챔버를 구비하고, 저압가스가 주입되는 가스주입부, 압축된 고압가스가 토출되는 가스 토출부를 구비하고, 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더;
상기 압축실린더 내부에 구비되는 플런저; 및
상기 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되어 상기 플런저와 접촉되어 상기 플런저를 이동시키는 가압부와 상기 가압부와 연결되며 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리도록 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기;를 포함하여 상기 압축기의 구동에 의해 상기 플런저를 병진이동시켜 상기 압축챔버에 주입된 가스를 압축하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 가압부의 전단에 구비되어 상기 플런저의 병진운동과 상기 기계식 결속부의 회전운동을 분리시키기 위해 반구형 조인트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 플런저 외면에 구비되어 상기 플런저 외면과 상기 압축실린더 내면 사이 공간을 결속시키는 기밀부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 기밀부재는 탄성체로 구성된 복수의 오-링을 포함하는 기밀체인 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 압축기를 상기 가압부의 길이방향 축을 중심으로 회전시키는 감속모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 5항에 있어서,
시험편이 결속된 상기 압축챔버 내로 주입된 가스의 압력을 실시간으로 측정하는 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 가스 주입부에 구비되어 상기 압축챔버 내로 주입되는 가스의 유량을 조절하기 위한 제1밸브; 및
상기 가스 토출부에 구비되어 상기 압축챔버에서 압축되어 토출되는 가스의 유량을 조절하기 위한 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 압력측정부로부터 측정된 데이터를 기반으로 상기 감속모터를 제어하여 상기 압축챔버 내의 압력을 조절하는 압력제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 압력측정부로부터 측정된 데이터를 기반으로 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 유량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치.
- 가스 주입부에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더 내의 압축챔버로 가스를 주입하고 상기 가스주입부와 가스토출부를 닫는 단계;
감속모터에 의해 상기 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되는 가압부와 상기 가압부와 연결되며 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리도록 형성된 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기를 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 단계;
상기 압축기의 회전에 의해 상기 가압부와 플런저가 접촉되고, 상기 압축실린더 내부에 구비된 상기 플런저가 이동되는 단계; 및
상기 플런저의 이동에 의해 상기 압축챔버 내로 주입된 가스가 압축되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 가스 압축방법.
- 제 10항에 있어서,
압력측정부가 실시간으로 상기 압축챔버의 압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 가스 압축방법.
- 제 11항에 있어서,
압력제어부가 상기 압력측정부에서 측정된 데이터를 기반으로 상기 감속모터를 제어하여 상기 압축챔버의 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 기계식 가스 압축장치를 이용한 가스 압축방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 소형 기계식 가스 압축장치;
상기 가스 압축장치의 가스 토출부에 의해 고압가스가 유입되고, 내부에 샘플재료가 구비되는 앰풀형 시험편; 및
상기 앰풀형 시험편 내에 구비된 샘플이 상기 고압가스에 의해 발생되는 손상 거동을 측정하기 위한 분석장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석시스템.
- 제 13항에 있어서,
상기 고압가스는 수소를 포함하는 침식성 가스인 것을 특징으로 하는 분석시스템.
- 제 13항에 있어서,
상기 분석장치는 원자현미경, 전자 현미경, X선 회절분석기 또는 라만분광기인 것을 특징으로 하는 분석시스템.
- 제 13항에 있어서,
상기 앰풀형 시험편으로 유입되는 상기 고압가스의 유량은 1mL이하인 것을 특징으로 하는 분석시스템.
- 가스 주입부에 의해 외주면에 특정간격을 갖는 제1나사산이 형성된 압축실린더 내의 압축챔버로 가스를 주입하고 상기 가스주입부와 가스토출부를 닫는 단계;
감속모터에 의해 상기 압축실린더의 내부 타단으로 삽입되는 가압부와 상기 가압부와 연결되며 내주면에 상기 제1나사산과 맞물리도록 제2나사산이 형성된 기계식결속부를 구비한 압축기를 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 단계;
상기 압축기의 회전에 의해 상기 가압부와 접촉되고, 상기 압축실린더 내부에 구비된 플런저가 이동되는 단계;
상기 플런저의 이동에 의해 상기 압축챔버 내로 주입된 가스가 압축되는 단계;
압축된 고압가스가 상기 가스 토출부에 의해 토출되어 앰풀형 시험편 내부로 유입되는 단계;
상기 고압가스에 의해 상기 앰풀형 시험편 내부에 구비된 샘플이 반응하는 단계; 및
분석장치가 상기 샘플의 손상 거동을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120089000A KR101414159B1 (ko) | 2012-08-14 | 2012-08-14 | 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120089000A KR101414159B1 (ko) | 2012-08-14 | 2012-08-14 | 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140022635A KR20140022635A (ko) | 2014-02-25 |
| KR101414159B1 true KR101414159B1 (ko) | 2014-07-01 |
Family
ID=50268515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120089000A KR101414159B1 (ko) | 2012-08-14 | 2012-08-14 | 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101414159B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH089985B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1996-01-31 | 岩田塗装機工業株式会社 | 無給油式往復圧縮機及び膨張機 |
| KR20080056193A (ko) * | 2005-10-07 | 2008-06-20 | 더 비오씨 그룹 인코포레이티드 | 터보 펌프를 사용한 광역 압력 제어 장치 및 방법 |
| KR20100060531A (ko) * | 2008-11-27 | 2010-06-07 | 현대자동차일본기술연구소 | 정유압식 자동변속기를 이용한 하이브리드 시스템 |
| KR101104683B1 (ko) | 2009-11-25 | 2012-01-16 | 고등기술연구원연구조합 | 차량의 전동식 테일게이트 |
-
2012
- 2012-08-14 KR KR1020120089000A patent/KR101414159B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH089985B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1996-01-31 | 岩田塗装機工業株式会社 | 無給油式往復圧縮機及び膨張機 |
| KR20080056193A (ko) * | 2005-10-07 | 2008-06-20 | 더 비오씨 그룹 인코포레이티드 | 터보 펌프를 사용한 광역 압력 제어 장치 및 방법 |
| KR20100060531A (ko) * | 2008-11-27 | 2010-06-07 | 현대자동차일본기술연구소 | 정유압식 자동변속기를 이용한 하이브리드 시스템 |
| KR101104683B1 (ko) | 2009-11-25 | 2012-01-16 | 고등기술연구원연구조합 | 차량의 전동식 테일게이트 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140022635A (ko) | 2014-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106996403B (zh) | 一种可精确控制压力的流体动力装置和加压方法 | |
| KR101703840B1 (ko) | 고압 공기를 이용한 파이로 장치의 성능시험을 위한 장치 | |
| CN106525598B (zh) | 一种简易的岩石三轴压缩试验仪器 | |
| CN204461904U (zh) | 一种隔膜压缩机金属薄膜片弯曲疲劳测量装置 | |
| JP2008544279A (ja) | 少量の流体を取り扱うための方法及び装置 | |
| US8616076B2 (en) | Test device for testing flexible separators | |
| JP2016130691A (ja) | 超臨界流体−液体クロマトグラフとその分析方法 | |
| CN105527140B (zh) | 一种金刚石对顶砧样品锁紧装置及其监测方法 | |
| US10126198B2 (en) | Hydraulic pressure calibrator and calibration method | |
| KR101414159B1 (ko) | 소형 기계식 가스 압축장치, 압축방법, 그 압축장치를 갖는 분석 시스템 및 분석방법 | |
| JP2009540283A (ja) | 試料特性決定用小型高圧セル | |
| CN209085907U (zh) | 波纹管寿命测试工装 | |
| EP2166345B1 (en) | Device and method for introducing gas for analysis device | |
| JP2016020880A (ja) | 内圧疲労試験機 | |
| JP7565414B2 (ja) | 空気圧シリンダ及びそれを備えた測定装置 | |
| RU2655043C1 (ru) | Устройство для испытания образца материала на сжатие при высоких гидростатических давлениях | |
| CN102866065A (zh) | 连续加压装置 | |
| RU2510002C1 (ru) | Стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород | |
| TWI600854B (zh) | valve | |
| US20180224409A1 (en) | Flow path structure and measuring device for liquid to be measured | |
| CN105910901A (zh) | 一种橡胶试件的压缩应力松弛试验装置 | |
| KR101848040B1 (ko) | 출력 피드백 기능을 갖는 실린더 | |
| JP2006105678A (ja) | 気密検査装置および気密検査方法 | |
| WO2022134346A1 (zh) | 介质输注结构、介质输注方法、微剂量分泌泵、胰岛素泵 | |
| RU2542639C2 (ru) | Рычажная установка для статических и динамических испытаний материалов в условиях одноосного сжатия |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170517 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180528 Year of fee payment: 5 |