KR101596794B1 - Apparatus for measuring heating value and method of measuring heating value - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대상 발열체 상에 열전도가 가능하게 설치된 적어도 하나의 열전소자를 구비하는 측정부; 상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 전부 외부로 전달되도록 상기 열전소자가 접촉된 상기 대상 발열체의 일 측면을 제외한 영역을 감싸는 형태인 단열 케이스; 및 상기 열전소자에 소정의 전력을 인가하여 상기 열전소자의 온도를 낮추어 상기 대상 발열체의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어하고, 상기 대상 발열체의 온도 제어에 사용된 총 전력량을 연산하는 제어연산부;를 포함하는, 발열량 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 발열량 측정 장치에 상기 대상 발열체를 준비하는 단계; 상기 대상 발열체에서 발열이 발생하여 상기 대상 발열체의 온도가 변화하는 단계; 상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 상기 열전달부로 전달되는 단계; 상기 측정부에서 상기 열전소자의 온도를 모니터링하여 상기 제어연산부로 온도 데이터를 송신하는 단계; 및 상기 제어연산부에서 상기 대상 발열체의 온도를 기설정된 온도 조건으로 제어하기 위해 상기 열전소자에 인가될 전력을 연산하며, 전력공급장치를 통해 상기 열전소자에 전력을 인가하고, 인가된 총 전력량을 측정하여 상기 대상 발열체의 발열량을 연산하는 단계;를 포함하는, 발열량 측정 방법을 제공한다.
The present invention relates to a measuring apparatus comprising: a measuring unit having at least one thermoelectric element provided on a target heating element so as to be able to conduct heat; A heat insulating case enclosing a region excluding one side of the target heat generating element to which the thermoelectric element is contacted so that heat generated from the target heat generating element is transmitted to the outside through the thermoelectric element; And a control operation unit for controlling the temperature of the target heating element to a predetermined temperature condition by lowering the temperature of the thermoelectric element by applying a predetermined electric power to the thermoelectric element and calculating a total amount of electric power used for temperature control of the target heating element The present invention provides a calorific value measuring device including
Preparing the target heating element in the heating target; The temperature of the target heating element changes due to the generation of heat in the target heating element; The heat generated from the target heating element is transmitted to the heat transfer unit via the thermoelectric element; Monitoring the temperature of the thermoelectric element in the measurement unit and transmitting the temperature data to the control operation unit; Calculating a power to be applied to the thermoelectric element in order to control the temperature of the target heating element to a predetermined temperature condition in the control operation part, applying power to the thermoelectric element through the power supply device, And calculating a calorific value of the target heating element.

Description

발열량 측정 장치 및 발열량 측정 방법{Apparatus for measuring heating value and method of measuring heating value}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring a calorific value and a method for measuring a calorific value,

본 발명은 열을 발생하는 대상체의 발열량 측정 장치 및 발열량 측정 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기 자동차용 리튬이온 배터리 또는 반도체 칩 등 중소형 크기를 갖는 발열체의 발열량 측정 장치 및 발열량 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a calorific value measurement device and a calorific value measurement method for a target object generating heat, and more particularly, to a calorific value measurement device and a calorific value measurement method for a small- .

전기 자동차용 리튬이온 배터리, LED 및 반도체 소자를 이용한 조명기기, 모바일 기기, 컴퓨터의 고성능화, 고집적화에 따라 기기 내에서 발생하는 열로 인해 부품 및 기기의 온도가 상승하고 이로 인해 기기의 기능 저하, 신뢰성 저하, 수명 단축 등의 문제를 발생시킨다.Due to the high performance and high integration of lighting devices, mobile devices and computers using lithium ion batteries for electric vehicles, LEDs, and semiconductor devices, the heat generated in the equipment increases the temperature of parts and equipment, , Shortening the life span, and the like.

정해진 면적 또는 공간 내에서 열 방출을 극대화시키기 위한 여러 노력들의 일환으로 우수한 발열 소재 개발 및 기구 설계에 노력을 기울이고 있다. 따라서, 발열 소재 및 기기들의 발열 특성을 평가하는 것은 산업적으로 매우 중요함에도 불구하고, 현재 발열특성을 효율적으로 평가할 수 있는 측정 방법 및 장치가 부족한 상황이다.As part of our efforts to maximize heat dissipation within a defined area or space, we are working on developing excellent thermal materials and designing mechanisms. Therefore, although it is very important in industry to evaluate the heat generation characteristics of the heat generation materials and devices, there is a lack of a measurement method and apparatus capable of efficiently evaluating the heat generation characteristics.

동일한 발열 소재 또는 발열 패키지라 하더라도 사용하는 측정 장치와 측정 조건에 따라 매우 상반된 특성을 나타낸다. 현재, 발열 특성을 평가하는 방법은 크게 소재의 열전도도(thermal conductivity)를 측정하는 방법과, LED(light emitting diode) 또는 반도체 패키지에서 각 접합 계면에서의 열 저항을 측정하는 방법(thermal resistance) 등이 있다. 실제로 산업현장 또는 연구실에서 발열소재 및 각종 패키지의 발열 능력을 평가함에 있어서, 측정 장치와 측정 조건에 따라 상이한 데이터를 나타내기 때문에 그 얻어진 결과에 대한 신뢰성을 평가하기가 어렵다.Even with the same exothermic material or exothermic package, it exhibits very contradictory characteristics depending on the measuring device used and the measurement conditions. Currently, methods for evaluating the heat generation characteristics include a method of measuring the thermal conductivity of a material and a method of measuring a thermal resistance at a junction interface in an LED (light emitting diode) or a semiconductor package . In actuality, it is difficult to evaluate the reliability of the obtained results because different data are displayed depending on the measuring apparatus and measurement conditions in evaluating the heat generating ability of the heat generating material and various packages in the industrial field or the laboratory.

또한, 기존에 이용되고 있는 발열 측정 장치의 경우, 발열을 측정하기 위해 비교적 긴 시간이 필요하며, 높은 발열량을 측정하기에 적합한 장치가 대부분이다. 따라서, 중소형 또는 짧은 시간 단위로 변하는 발열량을 측정하기에는 적합하지 않다.In addition, in the case of a conventional heat measuring apparatus, a relatively long time is required for measuring the heat generation, and most of the devices are suitable for measuring a high heat generation amount. Therefore, it is not suitable for measuring the calorific value varying in small, medium, or short time units.

한국공개특허 제 2014-0025758호 (2014.03.05)Korean Patent Publication No. 2014-0025758 (Apr.

본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 열전소자가 갖는 빠른 응답특성 및 열전소자의 신뢰성 등의 장점을 이용하여 중소형 크기를 갖는 발열체의 발열량을 측정하는 장치 및 발열량 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring a calorific value of a heating element having a small or medium size by taking advantage of advantages of a quick response characteristic of a thermoelectric element and reliability of a thermoelectric element . However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, 대상 발열체 상에 열전도가 가능하게 설치된 적어도 하나의 열전소자를 구비하는 측정부; 상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 전부 외부로 전달되도록 상기 열전소자가 접촉된 상기 대상 발열체의 일 측면을 제외한 영역을 감싸는 형태인 단열 케이스; 및 상기 열전소자에 소정의 전력을 인가하여 상기 열전소자의 온도를 낮추어 상기 대상 발열체의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어하고, 상기 대상 발열체의 온도 제어에 사용된 총 전력량을 연산하는 제어연산부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat generating apparatus comprising: a measuring unit having at least one thermoelectric element provided on a target heat generating element so as to be capable of heat conduction; A heat insulating case enclosing a region excluding one side of the target heat generating element to which the thermoelectric element is contacted so that heat generated from the target heat generating element is transmitted to the outside through the thermoelectric element; And a control operation unit for controlling the temperature of the target heating element to a predetermined temperature condition by lowering the temperature of the thermoelectric element by applying a predetermined electric power to the thermoelectric element and calculating a total amount of electric power used for temperature control of the target heating element .

상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 전달되도록 상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치된 열전달부;를 더 포함할 수 있다.And a heat transfer part arranged to be in direct contact with the thermoelectric element so that heat generated from the target heat generating element is transferred through the thermoelectric element.

상기 대상 발열체의 발열량은 상기 제어연산부에서 하기 수학식 1에 의하여 연산되는, 발열량 측정 장치.Wherein the calorific value of the target heat generator is calculated by the control calculation unit according to the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014045309831-pat00001
Figure 112014045309831-pat00001

(여기에서, 상기 Qpump는 상기 대상 발열체의 발열량이고, 상기 k1, k2, k3는 모델계수이며, 상기 I는 상기 열전소자에 의하여 소모되는 전류이고, 상기 Tcool는 상기 열전소자와 상기 열전달부 사이의 접촉면 온도이고, 상기 Thot는 상기 열전소자와 상기 대상 발열체 사이의 접촉면 온도임)(Here, the Q pump is the heating value of the target heating-element, the k 1, k 2, k 3 is a model coefficient, wherein I is the current consumed by the thermoelectric element, and the T cool is the thermoelectric element T hot is the contact surface temperature between the thermoelectric element and the target heat generating element,

상기 열전소자는 상기 열전달부와 서로 이격되지 않고 서로 맞닿아 배치될 수 있다.The thermoelectric elements may be disposed in contact with each other without being separated from the heat transfer part.

상기 열전달부는, 상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치되며, 방열패드(thermal pad), 방열그리스(thermal grease) 및 히트싱크(heat sink) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 방열 구조체를 포함할 수 있다.The heat transfer part may include a heat dissipation structure disposed in direct contact with the thermoelectric element and having at least one of a thermal pad, a thermal grease, and a heat sink.

상기 열전달부는, 상기 방열 구조체 상에 배치되며, 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치를 더 포함할 수 있다.The heat transfer unit may further include a cooling device disposed on the heat dissipation structure and having at least one of a cooling pin and a cooling fan.

상기 열전달부는, 상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치되며, 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치를 포함할 수 있다.The heat transfer unit may include a cooling device disposed in direct contact with the thermoelectric element and having at least one of a cooling pin and a cooling fan.

상기 대상 발열체는 상기 열전소자에 열전도가 가능하도록 접촉될 수 있는 구조체 중 하나를 포함할 수 있다.The target heating element may include one of structures that can be brought into contact with the thermoelectric element so as to be thermally conductive.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 발열량 측정 방법은 상기 발열량 측정 장치에 상기 대상 발열체를 준비하는 단계; 상기 대상 발열체에서 발열이 발생하여 상기 대상 발열체의 온도가 변화하는 단계; 상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 상기 열전달부로 전달되는 단계; 상기 측정부에서 상기 열전소자의 온도를 모니터링하여 상기 제어연산부로 온도 데이터를 송신하는 단계; 및 상기 제어연산부에서 상기 대상 발열체의 온도를 기설정된 온도 조건으로 제어하기 위해 상기 열전소자에 인가될 전력을 연산하며, 전력공급장치를 통해 상기 열전소자에 전력을 인가하고, 인가된 총 전력량을 측정하여 상기 대상 발열체의 발열량을 연산하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a calorific value, comprising: preparing the target calorific material in the calorific value measurement apparatus; The temperature of the target heating element changes due to the generation of heat in the target heating element; The heat generated from the target heating element is transmitted to the heat transfer unit via the thermoelectric element; Monitoring the temperature of the thermoelectric element in the measurement unit and transmitting the temperature data to the control operation unit; Calculating a power to be applied to the thermoelectric element in order to control the temperature of the target heating element to a predetermined temperature condition in the control operation part, applying power to the thermoelectric element through the power supply device, And calculating a calorific value of the target heating element.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발열량 측정 장치 및 발열량 측정 방법을 제공한다. 전기 자동차용 리튬이온 배터리 및 반도체 칩 등의 발열량을 열전소자의 특성공식을 이용하여 보다 정확하고 빠르게 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, a calorific value measuring device and a calorific value measuring method are provided. It is possible to more precisely and quickly measure the calorific value of the lithium ion battery and the semiconductor chip for electric vehicles by using the characteristic formula of the thermoelectric element.

또한, 별도의 구성을 추가할 필요가 없어 구조가 간단하며, 제작 비용이 비교적 저렴한 경제적인 효과도 얻을 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Further, there is no need to add a separate structure, so that the structure is simple, and an economical effect of relatively low manufacturing cost can be obtained. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 이용하여 발열량 측정 방법을 개략적으로 도해하는 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치의 구성을 도해하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치의 구성요소를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 발열량 측정 장치의 구성요소를 결합한 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 보여주는 사진이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실험예에 따른 발열량 측정 데이터 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of measuring a calorific value using a calorific value measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for measuring a calorific value according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing a calorific value measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view schematically showing components of a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a calorific value measuring device incorporating components of the calorific value measuring device of FIG. 5;
7 is a photograph showing a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
8A to 8C are diagrams showing results of calorific value measurement data according to an experimental example of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 이용하여 발열량 측정 방법을 개략적으로 도해하는 공정 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of measuring a calorific value using a calorific value measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발열량 측정 방법은 다음과 같다. 발열량 측정 장치의 내부에 대상 발열체를 준비하는 단계(S10), 대상 발열체에서 발열이 발생하여 대상 발열체의 온도가 변화하는 단계(S20), 대상 발열체로부터 발생된 열이 열전소자를 거쳐 열전달부로 전달되는 단계(S30), 측정부에서 열전소자의 온도를 모니터링하고, 열전소자의 온도 데이터를 제어연산부로 송신하는 단계(S40) 및 제어연산부에서 열전소자에 인가될 전력을 연산한 후 열전소자에 전력을 인가하여 대상 발열체의 발열량을 연산하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a calorific value measurement method according to an embodiment of the present invention is as follows. A step (S10) of preparing a target heating element inside the calorific value measurement apparatus, a step (S20) of changing the temperature of the target heating element due to the generation of heat in the target heating element, the heat generated from the target heating element is transmitted to the heat transfer part In operation S30, the measuring unit monitors the temperature of the thermoelectric element and transmits the temperature data of the thermoelectric element to the control operation unit. In operation S40, the control operation unit calculates the power to be applied to the thermoelectric element, And calculating a calorific value of the target heating element (S50).

대상 발열체의 발열량 측정 방법에 대한 각 단계별 상세한 설명은 발열량 측정 장치의 구성을 나타내는 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술한다.A detailed description of each step of the calorific value measurement method of the target calorific material will be described later with reference to Figs. 2 to 6 showing the configuration of the calorific value measurement apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치의 구성을 도해하는 구성도이다.2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 도 2의 실선은 전기적인 신호의 흐름을 도시한 것이고, 도 2의 점선은 열흐름을 도시한 것이다. 발열량 측정 장치(1)는 크게 측정부(10)와 제어연산부(20)로 구성될 수 있다. 먼저, 측정부(10)를 살펴보면, 예를 들어, 발열량을 측정해야하는 대상 발열체(12), 대상 발열체(12)와 직접 접촉되는 열전소자(14), 열전소자(14)의 온도를 모니터링 할 수 있는 온도센서(18) 및 열전소자(14)의 과열을 방지하고, 열전도율을 향상시키는 열전도부(15)를 포함할 수 있다.Referring to Fig. 2, the solid line in Fig. 2 shows the flow of electrical signals, and the dotted line in Fig. 2 shows the heat flow. The calorific value measurement device 1 can be largely constituted by the measurement part 10 and the control calculation part 20. [ The temperature of the thermoelectric element 14 that is in direct contact with the target heat generating element 12 can be monitored by monitoring the temperature of the thermoelectric element 14, And a heat conduction unit 15 for preventing the temperature sensor 18 and the thermoelectric element 14 from overheating and improving the thermal conductivity.

또한, 상기 온도센서(18)는 열전소자의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에 설치될 수 있으며, 설계에 따라 온도 감지가 가능한 위치에 설치되거나 상부와 하부 모두에 설치될 수도 있다.The temperature sensor 18 may be installed at either the top or the bottom of the thermoelectric element, or may be installed at a position where temperature sensing is possible or may be installed at both the top and bottom of the thermoelectric device.

제어연산부(20)는 측정된 열전소자(14)의 온도 데이터를 기반으로 열전소자(14)에 공급될 전력공급을 제어하는 제어부(22), 열전소자(14)에서 소비되는 전력 소모량과 온도를 이용하여 대상 발열체(12)의 발열량을 연산하는 연산부(24), 온도센서(18)에서 측정된 열전소자(14)의 온도 데이터를 저장하거나 처리하는 DAQ 모듈(26) 및 열전소자(14)에 전력을 공급하는 전력공급장치(28)를 포함할 수 있다.The control operation unit 20 includes a control unit 22 for controlling power supply to be supplied to the thermoelectric elements 14 based on the measured temperature data of the thermoelectric elements 14, A DAQ module 26 for storing or processing the temperature data of the thermoelectric element 14 measured by the temperature sensor 18 and a thermoelectric element 14 for storing the temperature data of the thermoelectric element 14 measured by the temperature sensor 18, And a power supply 28 for supplying power.

도 2에 도시된 발열량 측정 장치(1)의 구성에 의한 발열량 측정 방법을 자세히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 대상 발열체(12)를 발열량 측정 장치(1)의 측정부(10)에 위치시킨다. 대상 발열체(12)는 열전소자에 열전도가 가능하도록 접촉될 수 있는 구조체 중 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 전기 자동차용 리튬이온 배터리 또는 반도체 칩 중에 하나를 포함할 수 있다.The method of measuring the calorific value by the configuration of the calorific value measurement apparatus 1 shown in FIG. 2 will be described in detail as follows. First, the target heat emitting body 12 is placed in the measurement section 10 of the calorific value measurement apparatus 1. The target heating element 12 may include one of structures that can be brought into contact with the thermoelectric element so as to be capable of conducting heat, and may include one of, for example, a lithium ion battery for an electric vehicle or a semiconductor chip.

밀폐된 측정부(10) 내에서 대상 발열체(12)가 발열하기 시작하면, 상기 대상 발열체(12)에 열전도가 가능하게 설치된 열전소자(14)에 열이 전도될 수 있다. 그 열에 의해 열전소자(14) 하부면의 온도가 높아질 수 있으며, 상대적으로 열전소자(14) 상부면은 온도가 낮을 수 있다. 상기 열전소자(14)가 과열되는 것을 방지하기 위해 열전도부(15)를 접촉하도록 배치할 수 있고, 열전소자(14)의 열전도율을 높혀 보다 빠르게 온도변화를 감지하고, 대상 발열체(12)의 발열량을 연산하는데 도움을 준다.When the target heating element 12 starts to generate heat in the closed measuring part 10, heat can be conducted to the thermoelectric element 14 provided to the target heating element 12 so as to be able to conduct heat. The temperature of the lower surface of the thermoelectric element 14 may be increased by the heat, and the temperature of the upper surface of the thermoelectric element 14 may be relatively lower. It is possible to dispose the thermoelectric conversion element 15 so as to contact the thermoelectric conversion element 14 in order to prevent the thermoelectric conversion element 14 from being overheated and to sense the temperature change more rapidly by increasing the thermal conductivity of the thermoelectric conversion element 14, .

이 때, 온도센서(18)로 열전소자(14)의 상부 또는 하부의 온도를 모니터링 할 수 있다. 온도센서(18)는 예를 들어, 저항 온도 센서(Resistance Temperature Detectors)를 사용할 수 있다. 저항 온도 감지기는 소자의 저항 값으로 온도를 측정하는데 사용되는 센서이며, 대부분의 저항 온도 센서는 세라믹 또는 유리 코어로 감싼 구성이다. 저항 소자는 일반적으로 매우 불안정하므로, 저항 소자를 보호하기 위해 커버로 덮어 사용한다.At this time, the temperature of the upper portion or the lower portion of the thermoelectric element 14 can be monitored by the temperature sensor 18. The temperature sensor 18 may use, for example, resistance temperature detectors. The resistance temperature sensor is the sensor used to measure the temperature by the resistance value of the device, and most resistance temperature sensors are wrapped with a ceramic or glass core. The resistance element is generally very unstable, so cover it with a cover to protect the resistance element.

또한, 저항 온도 센서는 다른 온도 센서에 비해 상대적으로 정확도가 높고, 안정성 및 반복성이 뛰어나며, 전기 노이즈에 영향을 받지 않아 정밀한 온도 측정을 요하는 곳에서 사용하기에 적합하다.In addition, the resistance temperature sensor is relatively more accurate than other temperature sensors, is excellent in stability and repeatability, and is not affected by electrical noise, making it suitable for use in applications requiring precise temperature measurement.

상기 온도센서(18)로 측정된 열전소자(14)의 온도 데이터는 DAQ 모듈(26)에서 저장되어 처리된다. DAQ 모듈(26)에서 축적된 온도 데이터는 제어부(22)와 연산부(24)로 전달되어 다음 프로세스를 진행할 수 있도록 돕는 기능을 한다.The temperature data of the thermoelectric element 14 measured by the temperature sensor 18 is stored and processed in the DAQ module 26. [ The temperature data stored in the DAQ module 26 is transferred to the control unit 22 and the operation unit 24 to help the next process proceed.

먼저, 대상 발열체(12)의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어하기 위해 제어부(22)에 전달된 온도 데이터를 기반으로 열전소자(14)에 인가할 전력량을 연산부(24)에서 연산하게 된다. 연산된 전력량만큼 제어부(22)에서 전력공급장치(28)를 통해 열전소자(14)에 전력을 인가할 수 있다.First, an operation unit 24 calculates an amount of power to be applied to the thermoelectric element 14 based on the temperature data transmitted to the control unit 22 in order to control the temperature of the target heat emitting body 12 to a predetermined temperature condition. Power can be applied to the thermoelectric element 14 through the power supply unit 28 in the control unit 22 as much as the calculated power amount.

인가된 전력에 의해 열전소자(14)의 온도가 낮아질 수 있으며, 소모된 전력량에 따라 열의 이동이 발생할 수 있다. 따라서, 대상 발열체(12)의 항온상태가 유지될 수 있으며, 지속적으로 대상 발열체(12)에서 발생된 열은 열전소자(14)를 따라 외부로 전달될 수 있다.The temperature of the thermoelectric element 14 may be lowered by the applied electric power, and the heat may move depending on the amount of consumed electric power. Therefore, the constant temperature state of the target heating element 12 can be maintained, and the heat generated from the target heating element 12 can be continuously transmitted to the outside along the thermoelectric element 14. [

이와 동시에 연산부(24)에서는 열전소자(14)에서 소모된 전력량의 총량을 연산하여 대상 발열체(12)의 발열량을 연산할 수 있다. 이러한 일련의 과정을 수회 반복하여 대상 발열체(12)의 발열량을 정확하게 측정할 수 있다. 연산부(24)에서 연산되는 대상 발열체(12)의 발열량은 하기의 수학식 1에 의해 연산될 수 있다.At the same time, the calculation unit 24 calculates the total amount of power consumed by the thermoelectric elements 14 to calculate the calorific value of the target heating body 12. [ By repeating this series of processes several times, the calorific value of the target heat emitting body 12 can be accurately measured. The calorific value of the target heat emission element 12 calculated by the calculation section 24 can be calculated by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014045309831-pat00002
Figure 112014045309831-pat00002

(여기에서, Qpump는 대상 발열체(12)의 발열량이고, k1, k2, k3는 모델계수이며, I는 열전소자(14)에 의하여 소모되는 전류이고, Tcool는 열전소자(14)와 열전도부(15) 사이의 접촉면의 온도이고, Thot는 열전소자(14)와 대상 발열체(12) 접촉면의 온도임)(Wherein, the Q pump is the heating value of the target heating element (12), k 1, k 2, k 3 is a model coefficient, I is the current consumed by the thermal element (14), T cool is the thermal element (14 And T hot is the temperature of the contact surface between the thermoelectric element 14 and the target heat generating element 12)

상기 수학식 1은 열전소자(14)의 발열공식으로, 수학식 1에서 우변의 첫 번째 항 k1ITEM 의 경우, 열전소자(14)의 냉각 성능을 나타내는 값이고, 우변의 두 번째 항 k2I2 TEM 의 경우, 열전소자(14)의 자체발열을 나타내는 값이며, 마지막으로 우변의 세 번째 항 k3(Tcool-Thot)의 경우, 전도에 의한 값이다.( 1 ) is a value representing the cooling performance of the thermoelectric element 14 in the case of the first term k 1 I TEM on the right side of the equation (1), and the second term k In the case of 2 I 2 TEM , the value is a value indicating the self-heating of the thermoelectric element 14. Finally, in the case of the third term k 3 (T cool -T hot ) on the right side, it is a value by conduction.

여기에서, 교정(calibration)을 통해 모델계수 k1, k2, k3를 구하면, 열전소자(14)가 대상 발열체(12)의 온도를 일정하게 제어할 때, 소모되는 전류값을 이용하여 대상 발열체(12)의 발열량을 역으로 계산할 수 있다. 상기 모델계수를 얻는 방법은 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 후술한다.Here, when the model coefficients k 1 , k 2 , and k 3 are obtained through calibration, when the thermoelectric element 14 constantly controls the temperature of the target heat emitting body 12, The calorific value of the heating element 12 can be calculated inversely. A method of obtaining the model coefficient will be described later with reference to Figs. 8A to 8C.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for measuring a calorific value according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발열량 측정 장치는 단열 구조체(34) 내부에 대상 발열체(12)를 구비할 수 있다. 대상 발열체(12) 상에 열전소자(14)를 열전도가 가능하도록 배치할 수 있으며, 대상 발열체(12)와 열전소자(14) 사이에 온도센서(18)를 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the apparatus for measuring a calorific value according to an embodiment of the present invention may include a target heating element 12 in a heat insulating structure 34. It is possible to arrange the thermoelectric element 14 on the target heat emitting body 12 so as to allow heat conduction and to form the temperature sensor 18 between the target heat emitting body 12 and the thermoelectric element 14. [

열전소자(14) 상에 열전도부(15)를 형성할 수 있으며, 열전소자(14)와 열전도부(15) 사이에 온도센서(18)를 형성할 수 있다. 열전도부(15)는 크게 냉각장치(36) 또는 방열 구조체로 구분할 수 있다. 방열 구조체는 예를 들어, 방열패드(thermal pad), 방열그리스(thermal grease) 및 히트싱크(heat sink) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또, 냉각장치(36)는 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 열전도부(15)는 냉각장치 또는 방열 구조체 중 하나를 포함할 수 있으나, 상기 냉각장치 또는 방열 구조체를 복수개 연결하여 열전도율을 더 향상 시켜 열전소자(14)의 냉각을 더 빠르게 할 수도 있다.The thermally conductive member 15 can be formed on the thermoelectric element 14 and the temperature sensor 18 can be formed between the thermoelectric element 14 and the thermally conductive member 15. [ The heat conduction part 15 can be largely divided into a cooling device 36 or a heat radiation structure. The heat-radiating structure may include at least one of a thermal pad, a thermal grease, and a heat sink, for example. In addition, the cooling device 36 may include at least one of a cooling pin and a cooling fan. The heat conduction unit 15 may include one of a cooling device and a heat dissipation structure. However, a plurality of the cooling devices or the heat dissipation structure may be connected to further improve the thermal conductivity to further cool the thermoelectric device.

예를 들어, 열전소자(14) 상에 방열패드(thermal pad), 방열그리스(thermal grease) 및 히트싱크(heat sink) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 방열 구조체가 직접 접촉되도록 배치되거나 열전소자(14) 상에 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치가 직접 접촉되도록 배치될 수 있다. 또, 열전소자(14) 상에 방열 구조체가 직접 접촉되도록 배치되며, 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치를 더 포함할 수도 있다. 상기 세 가지 경우 모두 열전소자(14)가 지나치게 과열되어 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 방열 구조체와 냉각장치가 모두 구성된 경우 발열량 측정 장치의 열전도율이 더 향상되어 열전소자(14)의 온도 제어를 더 빠르게 수행할 수 있다.For example, the heat dissipation structure having at least one of a thermal pad, a thermal grease, and a heat sink may be disposed directly on the thermoelectric element 14, The cooling device having at least one of a cooling pin and a cooling fan may be disposed in direct contact with the cooling device. The cooling device may further include a cooling device disposed on the thermoelectric element 14 so as to be in direct contact with the heat-radiating structure and having at least one of a cooling pin and a cooling fan. In all three cases, it is possible to prevent the thermoelectric element 14 from being overheated and damaged. When the heat radiating structure and the cooling device are both configured, the thermal conductivity of the calorific value measuring device is further improved, You can do it quickly.

또한, 열전도부(15)는 대상 발열체(12)와 열전도부(15) 사이의 영역을 적절한 온도로 제어하는 기능을 한다. 열전도부(15)에 의해 측정부(10) 내부가 과열되지 않아 열전소자(14)의 특성 공식으로부터 높은 정확도의 열발생량을 측정하는 것을 돕는다.The heat conduction unit 15 also functions to control the temperature between the heat conduction unit 15 and the target heat emitting body 12 to an appropriate temperature. The inside of the measuring portion 10 is not overheated by the heat conduction portion 15, which helps to measure a high accuracy heat generation amount from the characteristic formula of the thermoelectric element 14. [

상기 열전도부(15)는 대상 발열체(12) 또는 열전소자(14)가 어느 일정 온도 이상으로 과열될 경우에만 작동할 수도 있으며, 이와 반대로 열전도부(15)가 상시 작동할 경우, 대상 발열체(12)의 발열량을 정확하게 연산하기 전에 대상 발열체(12)의 온도를 낮출 수 있다. 이 경우, 상대적인 값으로 보정하여 대상 발열체(12)의 발열량을 비교할 수 있다.The heat conduction unit 15 may operate only when the target heat generating element 12 or the thermoelectric element 14 is overheated to a predetermined temperature or more. On the contrary, when the heat conduction unit 15 is always operated, The temperature of the target heat emitting body 12 can be lowered before the heat generation amount of the heat generating body 12 is accurately calculated. In this case, the calorific value of the target heating element 12 can be compared with a relative value.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing a calorific value measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2 및 도 4를 참조하면, 대상 발열체(12)가 발열량 측정 장치(1)의 중앙에 위치할 수 있다. 이 때, 열전소자(14)가 대상 발열체(12)의 상부와 하부면에 직접 접촉할 수 있다. 대상 발열체(12)로부터 발생된 열이 모두 열전소자(14)를 거쳐 전달되도록 열전소자가 접촉된 영역 이외의 모든 영역은 단열 케이스(34)에 의하여 열이 차단될 수 있다. 또, 열전소자(14) 상에 열전도부가 직접 접촉되도록 배치되어 열전소자에서 전달되는 열전도율을 더 향상시킬 수 있다.2 and 4, the target heating element 12 may be located at the center of the calorific value measurement device 1. [ At this time, the thermoelectric elements 14 can directly contact the upper and lower surfaces of the target heat emitting body 12. All the regions other than the region where the thermoelectric element is in contact so that the heat generated from the target heat emitting body 12 is transmitted through the thermoelectric element 14 can be blocked by the heat insulating case 34. [ Further, the thermally conductive member can be disposed in direct contact with the thermoelectric element 14 to further improve the thermal conductivity transmitted from the thermoelectric element.

또한, 대상 발열체(12)와 열전소자(14) 사이에 온도센서(18)가 형성될 수 있으며, 열전소자(14)에 전력을 인가할 수 있도록 케이블이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 대상 발열체(12)에서 발열이 발생될 때, 대상 발열체(12)에서 발생된 열은 Q의 화살표 방향으로 열전소자(14)를 통하여 외부로 전달될 수 있다. 대상 발열체(12)에 접촉된 온도센서(18)에서 온도 변화가 감지되면, DAQ 모듈(26)로 온도 데이터가 전달되고, DAQ 모듈(26)로부터 제어부(22)와 연산부(24)에 각각 온도 데이터를 전달된다.A temperature sensor 18 may be formed between the target heating element 12 and the thermoelectric element 14 and a cable may be formed to apply electric power to the thermoelectric element 14. [ For example, when heat is generated in the target heat generating element 12, the heat generated in the target heat generating element 12 can be transmitted to the outside through the thermoelectric element 14 in the arrow direction of Q. [ The temperature data is transmitted to the DAQ module 26 and the temperature data is transmitted from the DAQ module 26 to the control unit 22 and the operation unit 24 from the temperature sensor 18, Data is transmitted.

연산부(24)에서 열전소자(14)에 인가할 전력량을 연산한 후 제어부(22)에서 전력공급장치(28)를 통해 열전소자(14)에 전력을 인가할 수 있다. 이렇게 인가된 전력에 의해 열전소자(14)의 온도가 낮아지게 되고, 대상 발열체(12)의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어할 수 있도록 도와준다.The calculation unit 24 calculates the amount of power to be applied to the thermoelectric element 14 and then the control unit 22 can apply electric power to the thermoelectric element 14 through the power supply unit 28. [ The temperature of the thermoelectric element 14 is lowered by the applied electric power and it is possible to control the temperature of the target heat generating element 12 to a predetermined temperature condition.

제어연산부(20)가 일련의 과정을 거쳐 대상 발열체(12)의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어하는 동안 제어연산부(20)의 연산부(24)에서 전력공급장치(28)에서 인가된 전력량 또는 열전소자(14)에서 소모되는 총 전력량을 측정하여 대상 발열체(12)의 발열량을 연산할 수 있다.The control operation unit 20 controls the temperature of the target heating body 12 to a predetermined temperature condition through a series of processes so that the operation amount of the electric power supplied from the electric power supply unit 28 or the amount of electric power It is possible to calculate the calorific value of the target heating element 12 by measuring the total amount of power consumed in the element 14. [

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치의 구성요소를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 6은 도 5의 발열량 측정 장치의 구성요소를 결합한 발열량 측정 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.5 is a perspective view schematically showing components of a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a calorific value measuring device incorporating components of the calorific value measuring device of FIG. 5;

도 5와 도 6을 참조하면, 발열량 측정 장치(1)의 구성요소를 살펴보면 다음과 같다. 먼저 발열량 측정 장치를 지지할 수 있는 프레임(30)이 하단부에 형성될 수 있다. 그 위로 절연체(32)가 프레임 상에 조립될 수 있다. 이 절연체(32)는 발열량 측정 장치에서 전달되는 열을 차단하기 위한 용도로 단열 케이스의 2차 보호 기능을 할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, components of the calorific value measurement device 1 will be described below. A frame 30 capable of supporting the calorific value measurement device may be formed at the lower end. Over which the insulator 32 can be assembled on the frame. The insulator 32 can serve as a secondary protection function of the heat insulating case for blocking heat transmitted from the calorific value measuring device.

절연체(32) 상에 단열 케이스(34)를 결합할 수 있다. 단열 케이스(34)는 예를 들어, 테프론을 사용할 수 있다. 단열 케이스(34)의 구조는 대상 발열체(12)의 적어도 일부를 둘러싸는 구조이다. 이는 대상 발열체(12)와 열전도가 가능하게 설치된 열전소자(14)로만 열이 전달되어 외부로 빠져나갈 수 있도록 열전소자(14)가 접촉한 영역을 제외한 나머지 영역은 모두 단열 케이스(34)에 의해 차단될 수 있다.The heat insulating case 34 can be coupled onto the insulator 32. [ For example, Teflon may be used as the heat insulating case 34. [ The structure of the heat insulating case (34) surrounds at least a part of the heat generating element (12). This is because all the regions other than the region where the thermoelectric element 14 is in contact with the target heat generating element 12 and the thermoelectric element 14 provided with heat conduction so that the heat can be transmitted to the outside can be all performed by the heat insulating case 34 Can be blocked.

대상 발열체(12)는 상기 단열 케이스(34)의 내부에 위치할 수 있으며, 대상 발열체(12)의 상부에 적어도 하나 이상의 열전소자(14)가 서로 이격되지 않고 서로 맞닿아 배치될 수 있다. 또, 상기 열전소자(14)는 방열 구조체(16)와 서로 이격되지 않고 서로 맞닿아 배치될 수 있다. 냉각장치(36)는 냉각성능을 향상시키기 위하여 상기 방열 구조체(16) 상에 배치할 수 있다.The target heat generating element 12 may be located inside the heat insulating case 34 and at least one thermoelectric element 14 may be disposed on the upper side of the heat generating element 12 so as to be in contact with each other without being separated from each other. In addition, the thermoelectric elements 14 can be disposed in contact with each other without being separated from the heat radiating structural body 16. The cooling device 36 may be disposed on the heat-radiating structure 16 to improve the cooling performance.

도 6에 의하면, 상술한 구성요소들이 모두 결합한 발열량 측정 장치(10)의 모식도로써 대상 발열체(12) 및 열전소자(14)를 포함하는 측정부(10)는 외부에서 보이지 않게 밀폐되어 있는 구조임을 확인할 수 있다.6 is a schematic diagram of a calorific value measuring apparatus 10 in which all of the above-described components are combined. The measuring unit 10 including the target heating body 12 and the thermoelectric elements 14 is a structure that is hermetically sealed from the outside Can be confirmed.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열량 측정 장치를 보여주는 사진이다.7 is a photograph showing a calorific value measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 도 6의 발열량 측정 장치(1)의 모식도에서 볼 수 있듯이, 하단부에 단열 케이스(34)가 배치되어 있고, 단열 케이스(34)의 모서리에 프레임(30)이 형성되고, 단열 케이스(34)의 상부에 냉각장치(36)가 형성되어 있는 발열량 측정 장치(1)를 볼 수 있다.Referring to FIG. 7, a heat insulating case 34 is disposed at a lower end portion, a frame 30 is formed at an edge of the heat insulating case 34, It is possible to see the calorific value measurement device 1 in which the cooling device 36 is formed on the upper part of the heat insulating case 34. [

[실험예][Experimental Example]

발열량 측정 장치(1)의 내부에 배터리를 배치한다. PID 제어기를 사용해 열전소자(14)의 온도를 제어하기 위해 사용한다. 상기 수학식 1을 참조하여 배터리에서 소모되는 전류와 온도의 차이를 측정하여 10개의 기준 발열량을 이용해 실험적으로 k1, k2, k3 모델계수를 각각 구한다. 구해진 모델계수를 적용하여 실제 열전소자에서 소모된 전력량과 추정된 발열량을 비교한다.A battery is disposed inside the calorific value measurement device (1). And is used to control the temperature of the thermoelectric element 14 by using the PID controller. Referring to Equation (1), the difference between the current consumed by the battery and the temperature is measured, and the k1, k2, and k3 model coefficients are experimentally obtained using ten reference calorific values. The calculated model coefficient is applied to compare the amount of power consumed in the actual thermoelectric device with the estimated calorific value.

이 때, 배터리에서 발생하는 모든 발열은 외부로 빠져나간다고 가정하면, 배터리의 온도를 열전소자(14)를 이용하여 일정하게 제어할 수 있다. 배터리의 온도를 일정하게 제어하기 위해 열전소자(14)의 냉각에 소모되는 전력량을 연산하여 배터리의 발열량을 측정할 수 있다.At this time, assuming that all the heat generated in the battery escapes to the outside, the temperature of the battery can be constantly controlled by using the thermoelectric element 14. The calorific value of the battery can be measured by calculating the amount of power consumed in cooling the thermoelectric element 14 to control the temperature of the battery constantly.

기준 발열량(W)Reference heating value (W) 열전소자에서 소모되는 전류(A)Current consumed in the thermoelectric device (A) 온도차(℃)Temperature difference (℃) 1One 0.50.5 0.11730.1173 1.8871.887 22 1One 0.18050.1805 2.2332.233 33 1.51.5 0.26440.2644 3.0803.080 44 22 0.35070.3507 3.9963.996 55 2.52.5 0.45390.4539 5.0405.040 66 33 0.55280.5528 6.2406.240 77 3.53.5 0.67930.6793 7.6567.656 88 44 0.80290.8029 9.4409.440 99 4.54.5 0.95300.9530 11.3111.31 1010 55 1.18701.1870 14.7214.72

표 1에 나타낸 것처럼, 기준 발열량을 토대로 열전소자(14)에서 소모되는 전류를 측정하고, 그에 따른 온도편차를 계산하면, 실험적으로 k1, k2, k3 모델계수를 구할 수 있다. 수학식 1에 대입하여 약 95% 신뢰구간에 포함되는 모델계수의 값은 k1=-1.291, k2=9.673, k3=-0.3156 임을 알 수 있다. 이 때, R-스퀘어(R-square) 값이 0.9996으로 신뢰도가 높음을 확인할 수 있다. 또, 평균 제곱근 편차(RMSE) 값이 0.0359로 오차 역시 낮은 수치임을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the k1, k2, and k3 model coefficients can be obtained experimentally by measuring the current consumed by the thermoelectric element 14 based on the reference calorific value and calculating the temperature deviation therefrom. The values of the model coefficients included in the 95% confidence interval by substituting into Equation 1 are k1 = -1.291, k2 = 9.673, and k3 = -0.3156. At this time, it can be confirmed that the reliability is high because the R-square value is 0.9996. In addition, the mean square root deviation (RMSE) value is 0.0359, indicating that the error is also a low value.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실험예에 따른 발열량 측정 데이터 결과를 나타내는 도면이다.8A to 8C are diagrams showing results of calorific value measurement data according to an experimental example of the present invention.

도 8a 내지 도 8c는 상기 모델계수를 구한 후 수학식 1에 대입 후 배터리의 발열량을 측정한 결과와 실험을 토대로 추정한 발열량의 값을 비교한 그래프이다. 먼저, 도 8a는 시간 변화에 따른 발열량을 살펴본 것으로, 평균 제곱근 편차 값이 0.0714W로 실험값과 추정값이 거의 일치함을 확인할 수 있다.FIGS. 8A to 8C are graphs comparing the results of measuring the calorific value of the battery after substituting the model coefficient and the estimated calorific value based on the experiment. First, FIG. 8A shows a calorific value according to a time change, and an average square root deviation value is 0.0714 W, which indicates that the experimental value and the estimated value are almost the same.

도 8b는 시간 변화에 따른 전류의 증가를 살펴본 것으로, 도 8a의 데이터 값과 비교하면, 발열량이 증가함에 따라 배터리의 온도를 일정하게 유지하기 위해 열전소자에서 소모된 전류값이 동일한 시간범위에서 동일하게 증가함을 확인할 수 있다.FIG. 8B is a graph showing an increase in current with time. As compared with the data shown in FIG. 8A, in order to keep the temperature of the battery constant as the calorific power increases, the current values consumed in the thermoelectric elements are equal , Respectively.

도 8c는 시간 변화에 따른 온도편차를 살펴본 것으로, 도 8a와 도 8b와 같이 동일한 시간범위내에서 동일하게 온도편차값이 증가함을 확인할 수 있다.FIG. 8C is a graph showing the temperature deviation with time, and it can be seen that the temperature deviation value is increased in the same time range as in FIGS. 8A and 8B.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 열전소자를 이용한 발열량 측정 장치(1)를 제조할 수 있다. 열전소자가 냉각 및 가열을 모두 수행할 수 있어, 기존의 발열량 측정 장치와 비교시 그 구조가 크게 단순화할 수 있다.As described above, in the present invention, the calorific value measurement apparatus 1 using the thermoelectric element can be manufactured. Since the thermoelectric element can perform both cooling and heating, its structure can be greatly simplified in comparison with a conventional calorimeter.

또한, 대상 발열체(12)의 발열량을 계산하기 위한 공식이 실제 제작된 장비가 변화되거나 변형에 관계없이 대상 발열체(12)의 온도를 일정하게 유지하는데 사용된 열전소자(14)의 특성공식 즉, 수학식 1로 대체되어 대상 발열체(12)의 발열량을 연산하는 과정이 크게 단순화할 수 있다.In addition, the formula for calculating the calorific value of the target heating element 12 is a characteristic formula of the thermoelectric element 14 used to keep the temperature of the target heating element 12 constant regardless of changes in the equipment actually manufactured, The process of calculating the calorific value of the target heating element 12 can be greatly simplified.

열전소자(14)는 기존의 냉각 및 가열장치에 비하여 수 ms 수준의 짧은 반응속도를 지니고 있다. 이러한 열전소자(14)의 특성을 이용하여 제작된 발열량 측정장치(1)는 기존의 장치에 비하여 더욱 짧은 시간 단위 및 높은 정밀도로 대상 발열체(12)의 발열량을 측정할 수 있다.The thermoelectric element 14 has a short reaction rate of several milliseconds compared with the conventional cooling and heating apparatuses. The calorific value measurement device 1 manufactured using the characteristics of the thermoelectric elements 14 can measure the calorific value of the target calorific material 12 with a shorter time unit and with a higher accuracy than the conventional device.

기존에 발열량 측정이 요구되었던 산업분야가 내열기관, 공장설비 등의 대형 장치를 대상으로 했다. 그러나 최근에는 휴대용 전자기기(스마트폰 등), 반도체(CPU 및 메모리 등) 또는 에너지 저장장치(배터리 및 연료전지) 등이 얼마만큼의 열을 발생하고, 이를 어떻게 해소할 것이냐가 중요하다.The industrial field that required the measurement of the calorific value was targeted at large devices such as heat-resisting engine and factory facilities. In recent years, however, how much heat is generated by portable electronic devices (such as smart phones), semiconductors (such as CPUs and memories) or energy storage devices (such as batteries and fuel cells) is important.

상기 분야의 장치들은 기존에 비해 상대적으로 적은 발열량을 가지며 또한 빠르게 변하는 열적특성을 지니고 있다. 따라서, 본 발명에 의하여 개발되는 장비들은 상대적으로 중소형 또는 적은 발열량을 가지는 장비, 즉, 열전소자 또는 전도체에 직접접촉이 가능한 모든 발열체를 포함할 수 있으며, 상술한 대상 발열체들이 어떠한 열특성을 지니는지를 조사하여 연구하는 것이 필요한 모든 분야에 적용이 가능하다.The devices in the field have a relatively low calorific value and a rapidly changing thermal characteristic as compared with the conventional devices. Accordingly, the equipment developed according to the present invention may include a relatively small or small heating device, that is, any heating element capable of being in direct contact with a thermoelectric element or a conductor, and the thermal characteristics of the target heating elements It is applicable to all fields where research and research is necessary.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1 : 발열량 측정 장치 10 : 측정부
12 : 대상 발열체 14 : 열전소자
15 : 열전달부 16 : 방열 구조체
18 : 온도센서 20 : 제어연산부
22 : 제어부 24 : 연산부
26 : DAQ 모듈 28 : 전력공급장치
30 : 프레임 32 : 절연체
34 : 단열 케이스 36 : 냉각장치
1: calorific value measuring device 10: measuring part
12: target heating element 14: thermoelectric element
15: heat transfer part 16: heat dissipation structure
18: temperature sensor 20: control operation section
22: control unit 24:
26: DAQ module 28: power supply
30: Frame 32: Insulator
34: Insulation case 36: Cooling device

Claims (9)

대상 발열체 상에 열전도가 가능하게 설치된 적어도 하나의 열전소자를 구비하는 측정부;
상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 전부 외부로 전달되도록 상기 열전소자가 접촉된 상기 대상 발열체의 일 측면을 제외한 영역을 감싸는 형태인 단열 케이스; 및
상기 열전소자에 소정의 전력을 인가하여 상기 열전소자의 온도를 낮추어 상기 대상 발열체의 온도를 기설정된 온도조건으로 제어하고, 상기 대상 발열체의 온도 제어에 사용된 총 전력량을 연산하는 제어연산부;
를 포함하고,
상기 대상 발열체로부터 발생된 열이 상기 열전소자를 거쳐 전달되도록 상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치된 열전달부;를 더 포함하며,
상기 대상 발열체의 발열량은 상기 제어연산부에서 하기 수학식 1에 의하여 연산되는, 발열량 측정 장치.
[수학식 1]
Figure 112015089261466-pat00003

(여기에서, 상기 Qpump는 상기 대상 발열체의 발열량이고, 상기 k1, k2, k3는 모델계수이며, 상기 I는 상기 열전소자에 의하여 소모되는 전류이고, 상기 Tcool는 상기 열전소자와 상기 열전달부 사이의 접촉면 온도이고, 상기 Thot는 상기 열전소자와 상기 대상 발열체 사이의 접촉면 온도임)
A measuring unit having at least one thermoelectric element provided on the target heat generating body so as to be capable of conducting heat;
A heat insulating case enclosing a region excluding one side of the target heat generating element to which the thermoelectric element is contacted so that heat generated from the target heat generating element is transmitted to the outside through the thermoelectric element; And
A control operation unit for controlling the temperature of the target heating element to a predetermined temperature condition by applying a predetermined electric power to the thermoelectric element to lower the temperature of the thermoelectric element and calculating a total amount of electric power used for temperature control of the target heating element;
Lt; / RTI >
And a heat transfer part arranged to be in direct contact with the thermoelectric element so that heat generated from the target heat generating element is transferred through the thermoelectric element,
Wherein the calorific value of the target heat generator is calculated by the control calculation unit according to the following equation (1).
[Equation 1]
Figure 112015089261466-pat00003

(Here, the Q pump is the heating value of the target heating-element, the k 1, k 2, k 3 is a model coefficient, wherein I is the current consumed by the thermoelectric element, and the T cool is the thermoelectric element T hot is the contact surface temperature between the thermoelectric element and the target heat generating element,
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 열전소자는 상기 열전달부와 서로 이격되지 않고 서로 맞닿아 배치되는, 발열량 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric elements are disposed in contact with each other without being separated from the heat transfer part.
제 1 항에 있어서,
상기 열전달부는,
상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치되며, 방열패드(thermal pad), 방열그리스(thermal grease) 및 히트싱크(heat sink) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 방열 구조체를 포함하는, 발열량 측정 장치.
The method according to claim 1,
The heat-
And a heat dissipation structure disposed in direct contact with the thermoelectric element and having at least one of a thermal pad, a thermal grease, and a heat sink.
제 5 항에 있어서,
상기 열전달부는,
상기 방열 구조체 상에 배치되며, 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치를 더 포함하는, 발열량 측정 장치.
6. The method of claim 5,
The heat-
Further comprising a cooling device disposed on the heat-radiating structure and having at least one of a cooling pin and a cooling fan.
제 1 항에 있어서,
상기 열전달부는,
상기 열전소자와 직접 접촉되도록 배치되며, 냉각핀(cooling pin) 또는 냉각팬(cooling fan) 중 적어도 어느 하나를 구비하는, 냉각장치를 포함하는, 발열량 측정 장치.
The method according to claim 1,
The heat-
And a cooling device disposed in direct contact with the thermoelectric element and having at least one of a cooling pin and a cooling fan.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 발열체는 상기 열전소자에 열전도가 가능하도록 접촉될 수 있는 구조체 중 하나를 포함하는, 발열량 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the target heating element includes one of structures that can be brought into contact with the thermoelectric element so as to be able to conduct heat.
삭제delete
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