KR101642950B1

KR101642950B1 - 열량계

Info

Publication number: KR101642950B1
Application number: KR1020160024226A
Authority: KR
Inventors: 장지훈; 박성준
Original assignee: 장지훈; 박성준
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2016-07-29

Abstract

본 발명은 정확성과 더불어 용이하면서도 경제성을 갖춘 열량계를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 열량계는, 감압실을 포함하는 감압부; 상기 감압실에 구비되며 반응실을 포함하는 반응부; 및 상기 반응실을 2개 이상의 계로 구획하거나 상기 2개 이상의 계를 혼합시키는 개폐부를 포함한다.

Description

열량계{calorimeter}

본 발명은 열량을 측정하는 열량계에 관한 것이다.

일반적으로, 열량계는, 비열, 숨은열, 반응열 기타의 열량을 측정하는 장치로서, 예를 들어 물체의 열용량(c*m)을 알고 온도변화(ΔT)를 측정하면 열량(Q)을 구할 수 있다.

물리적 또는 화학적 반응 시 동반하는 열의 측정은 화학에서 주된 관심사다. 반응에 동반되는 열을 측정하기 위한 도구로서 간이 열량계, 봄베 열량계, 시차주사 열량계 등 다양한 열량계가 사용된다. 교육적 목적으로는 간이 열량계가 주로 사용되며, 이를 통해 용해열, 중화반응열을 측정할 수 있다.

기존 간이 열량계는, 단열소재로서 스티로폼 등을 사용하고 있으나, 이는 열 차단 효율이 떨어지기 때문에 정확한 반응열 측정에는 부적합하다. 또한, 측정되는 장소의 온도와 습도 등 환경에 따라 측정되는 열량의 오차가 발생하기 때문에 사후 보정도 어렵다. 이를 개선시키기 위한 여러 열량계가 존재하나, 이는 가격이 비싼 소재를 사용하기에 유지 또는 보수가 어렵고, 접근성이 떨어지기 때문에 교육적 목적으로 사용하기 어렵다.

본 발명의 기술적 과제는, 정확성과 더불어 용이하면서도 경제성을 갖춘 열량계를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 열량계는, 감압실을 포함하는 감압부; 상기 감압실에 구비되며 반응실을 포함하는 반응부; 및 상기 반응실을 2개 이상의 계로 구획하거나 상기 2개 이상의 계를 혼합시키는 개폐부를 포함한다.

상기 감압부는, 상기 감압실의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함할 수 있다.

상기 감압부는, 상기 감압실 및 상부 개방부를 가지는 감압 용기; 및 상기 감압 용기의 상기 상부 개방부를 덮는 감압 용기 리드를 더 포함할 수 있고, 상기 압력계는 상기 감압 용기 리드에 구비될 수 있다.

상기 감압부는, 상기 감압 용기 리드에 형성되는 통기공; 및 상기 통기공에 구비되며 상기 감압 용기의 내부로는 공기의 유입을 차단하고 상기 감압 용기의 외부로는 공기의 배출을 허용하는 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 반응부는, 상기 반응실 및 상부 개방부를 가지는 반응 용기; 및 상기 반응 용기의 상기 상부 개방부를 덮는 반응 용기 리드를 포함할 수 있다.

상기 개폐부는, 상기 반응실을 상기 2개 이상의 계로 구획시키는 칸막이; 및 상기 반응 용기 리드 중 상기 칸막이의 상단에 상응하는 부분에 형성되어 상기 칸막이를 통과시키는 칸막이 통과공을 포함할 수 있고, 상기 감압실이 감압되면 상기 반응실과의 압력 차에 의해 상기 칸막이가 상기 칸막이 통과공을 통해 상기 반응실의 외부로 이동되어 상기 2개 이상의 계를 혼합시키고, 상기 감압실의 감압이 해제되면 상기 칸막이가 하중에 의해 상기 반응실의 내부로 이동되어 상기 2개 이상의 계를 구획시킬 수 있다.

상기 칸막이 통과공을 기준으로 상기 반응 용기 리드와 상기 칸막이 사이에는 실링 부재가 구비될 수 있다.

상기 개폐부는, 상기 칸막이를 상기 반응실의 내부로 누르는 칸막이 누름부를 더 포함할 수 있다.

상기 칸막이 누름부는, 상기 반응 용기 리드 중 상기 반응 용기의 상부 개방부를 향하는 면의 반대 면에 구비되는 지지 브라켓; 및 상기 지지 브라켓의 저면과 상기 칸막이의 상단면 사이에 구비되어 상기 칸막이를 누르는 탄성체를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 열량계는, 상기 반응부를 상기 감압실에서 공중 부양시키는 공중 부양 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 공중 부양 유닛은, 상기 반응부의 저면에 구비되는 제1 자석; 및 상기 제1 자석에 상응하도록 구비되며 상기 제1 자석을 상향으로 미는 제2 자석을 포함할 수 있다.

상기 제2 자석은 전자석일 수 잇다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 열량계는, 상기 각각의 계에 구비되는 온도계를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열량계는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 감압부와, 반응부와, 그리고 개폐부를 포함하고, 반응부가 감압부의 감압실에 구비되는 기술구성을 제공하므로, 감압부를 통해 반응부가 주위의 환경(온도 등)에 영향을 덜 받을 수 있어 열량 측정의 정확성을 높일 수 있고, 개폐부 등을 통해 용해열, 중화반응열 등을 측정할 때 용이할 수 있으며, 또한 단순한 구성으로 가격이 저렴하고 유지보수가 용이할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 공중 부양 유닛을 더 포함하는 기술구성을 제공하므로, 반응부가 감압실에서 공중 부양된 상태로 놓이게 되어 반응부가 주위의 환경(온도 등)에 영향을 보다 덜 받을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열량계를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 열량계의 감압부 및 제2 자석을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 열량계의 반응부 및 개폐부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 열량계의 반응부 및 제1 자석을 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열량계를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 열량계의 감압부 및 제2 자석을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 열량계의 반응부 및 개폐부를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 4는 도 1의 열량계의 반응부 및 제1 자석을 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열량계(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 감압부(110)와, 반응부(120)와, 그리고 개폐부(130)를 포함한다. 이하, 도 1 내지 도 4를 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

감압부(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 설정 진공도를 유지하기 위한 구성요소로, 설정 진공도의 감압실(111)을 포함하는 구성요소이다. 따라서, 감압실(111)의 진공도를 유지함으로써 감압실(111)에 수용되는 반응부(120)의 열 손실을 최소화할 수 있다.

이러한 감압부(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 감압실(111)이 설정 진공도로 유지되고 있는지를 확인하기 위해, 감압실(111)의 압력을 측정하는 압력계(112)를 더 포함할 수 있다.

나아가, 감압부(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 감압 용기(113)와 감압 용기 리드(114)를 더 포함할 수 있다. 감압 용기(113)는 감압실(111) 및 상부 개방부(미도시)를 가지고, 감압 용기 리드(114)는 감압 용기(113)의 상부 개방부를 덮는다. 따라서, 감압 용기 리드(114)를 열고 감압 용기(113)의 상부 개방부를 통해 반응부(120)를 감압실(111)로 수용시킬 수 있다. 특히, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 압력계(112)는 감압 용기 리드(114)에 구비될 수 있다.

이와 더불어, 감압부(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 통기공(115)과 밸브(116)를 더 포함할 수 있다. 통기공(115)은 감압 용기 리드(114)에 형성되고, 밸브(116)는 통기공(115)에 구비되며 감압 용기(113)의 내부로는 공기의 유입을 차단하고 감압 용기(113)의 외부로는 공기의 배출을 허용한다. 따라서, 공기 흡입기(미도시)를 밸브(116)에 끼워 감압 용기(113)의 내부 공기를 외부로 뺄 수 있고, 감압실(111)이 설정 진공도에 이르러 공기 흡입기를 정지시키면 밸브(116) 자체에서 외부 공기의 유입을 차단할 수 있다.

반응부(120)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용해열 또는 중화반응열 등을 측정할 수 있도록 반응할 물질을 수용하는 구성요소로, 감압실(111)에 수용되며 반응할 물질을 수용하는 반응실(121)을 포함한다.

예를 들어, 반응부(120)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반응 용기(122)와 반응 용기 리드(123)를 포함할 수 있다. 반응 용기(122)는 반응실(121) 및 상부 개방부(미도시)를 가지고, 반응 용기 리드(123)는 반응 용기(122)의 상부 개방부를 덮는다. 따라서, 반응 용기 리드(123)를 열고 반응 용기(122)의 상부 개방부를 통해 반응할 물질을 반응실(121)로 수용시킬 수 있다.

특히, 반응부(120)는, 비열이 크고, 열 전이가 좋으며, 그리고 가벼운 금속(예를 들어, 알루미늄 소재 등)으로 구성될 수 있다.

개폐부(130)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반응실(121)을 2개 이상의 계로 구획하거나 2개 이상의 계를 혼합시키는 구성요소이다. 따라서, 2개 이상의 반응할 물질을 각 계에 수용시킨 후 혼합시킬 수 있다.

예를 들어, 개폐부(130)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 칸막이(131)와 칸막이 통과공(132)을 포함할 수 있다. 칸막이(131)는 반응실(121)을 2개 이상의 계로 구획시키고, 칸막이 통과공(132)은 반응 용기 리드(123) 중 칸막이(131)의 상단에 상응하는 부분에 형성되어 칸막이(131)를 통과시키는 역할을 한다. 따라서, 감압실(111)이 감압되면 반응실(121)과의 압력 차에 의해 칸막이(131)가 칸막이 통과공(132)을 통해 반응실(121)의 외부로 이동되어 2개 이상의 계가 혼합될 수 있고, 감압실(111)의 감압이 해제되면 칸막이(131)가 하중에 의해 반응실(121)의 내부로 이동되어 2개 이상의 계가 구분될 수 있다. 특히, 감압과 동시에 계가 혼합되므로, 비교적 정확하게 열량 측정이 이루어질 수 있다.

나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 칸막이 통과공(132)을 기준으로 반응 용기 리드(123)와 칸막이(131) 사이에는 실링 부재(133)가 구비될 수 있다. 따라서, 반응실(121)의 공기가 진공 상태의 감압실(111)로 유입되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 누기를 차단하여 압력 차에 의한 칸막이(131)의 이동을 원활하게 할 수 있다.

이와 더불어, 개폐부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 칸막이(131)를 반응실(121)의 내부로 누르는 칸막이 누름부(134)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 칸막이 누름부(134)는, 지지 브라켓(134a)과 탄성체(134b)를 포함할 수 있다. 지지 브라켓(134a)은 반응 용기 리드(123) 중 반응 용기(122)의 상부 개방부를 향하는 면의 반대 면에 구비되고, 탄성체(134b)는 지지 브라켓(134a)의 저면과 칸막이(131)의 상단면 사이에 구비되어 칸막이(131)를 그 탄성력으로 누르는 역할을 한다. 특히, 감압실(111)과 반응실(121) 간의 압력 차에 의해 칸막이(131)가 원활하게 이동되도록 탄성체(134b)의 탄성력은 위 압력 차에 의해 생기는 힘보다 작게 설계된다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 열량계(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 공중 부양 유닛(140)을 더 포함할 수 있다.

공중 부양 유닛(140)은, 반응부(120)를 감압실(111)에서 공중 부양시키는 구성요소로, 제1 자석(141)과 제2 자석(142)을 포함할 수 있다. 제1 자석(141)은 반응부(120)의 저면에 구비되고, 제2 자석(142)은 제1 자석(141)에 상응하도록 감압부(110)의 저면에 구비되며 제1 자석(141)을 상향으로 미는 역할을 한다. 특히, 제2 자석(142)은 전원의 공급으로 동작되는 전자석일 수 잇다.

따라서, 전원의 공급으로 제2 자석(142)이 이에 마주하는 제1 자석(141)의 부분과 같은 극성을 이루게 되면서 서로 척력이 발생되고, 이 척력으로 인해 반응부(120)가 감압실(111) 내에서 부양될 수 있어, 반응부(120)가 감압부(110)에 대해 비 접촉 상태로 유지될 수 있다. 궁극적으로, 반응부(120)로 열이 전달되는 것을 막을 수 있어 보다 정확한 열량 측정이 가능할 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 열량계(100)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 계에 구비되는 온도계(150)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 온도계(150)를 통해 분리된 2개 이상의 열적 평형을 확인할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열량계(100)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 감압부(110)와, 반응부(120)와, 그리고 개폐부(130)를 포함하고, 반응부(120)가 감압부(110)의 감압실(111)에 구비되는 기술구성을 제공하므로, 감압부(110)를 통해 반응부(120)가 주위의 환경(온도 등)에 영향을 덜 받을 수 있어 열량 측정의 정확성을 높일 수 있고, 개폐부(130) 등을 통해 용해열 또는 중화반응열 등을 측정할 때 용이할 수 있으며, 또한 단순한 구성으로 가격이 저렴하고 유지보수가 용이할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 공중 부양 유닛(140)을 더 포함하는 기술구성을 제공하므로, 반응부(120)가 감압실(111)에서 공중 부양된 상태로 놓이게 되어 반응부(120)가 주위의 환경(온도 등)에 영향을 보다 덜 받을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 열량계 110: 감압부
111: 감압실 112: 압력계
113: 감압 용기 114: 감압 용기 리드
115: 통기공 116: 밸브
120: 반응부 121: 반응실
122: 반응 용기 123: 반응 용기 리드
130: 개폐부 131: 칸막이
132: 칸막이 통과공 133: 실링 부재
134: 칸막이 누름부 134a: 지지 브라켓
134b: 탄성체 140: 공중 부양 유닛
141: 제1 자석 142: 제2 자석
150: 온도계

Claims

감압실을 포함하는 감압부;
상기 감압실에 구비되며 반응실을 포함하는 반응부; 및
상기 반응실을 2개 이상의 계로 구획하거나 상기 2개 이상의 계를 혼합시키는 개폐부를 포함하고,
상기 반응부는,
상기 반응실 및 상부 개방부를 가지는 반응 용기; 및
상기 반응 용기의 상기 상부 개방부를 덮는 반응 용기 리드를 포함하고,
상기 개폐부는,
상기 반응실을 상기 2개 이상의 계로 구획시키는 칸막이; 및
상기 반응 용기 리드 중 상기 칸막이의 상단에 상응하는 부분에 형성되어 상기 칸막이를 통과시키는 칸막이 통과공을 포함하고,
상기 감압실이 감압되면 상기 반응실과의 압력 차에 의해 상기 칸막이가 상기 칸막이 통과공을 통해 상기 반응실의 외부로 이동되어 상기 2개 이상의 계를 혼합시키고, 상기 감압실의 감압이 해제되면 상기 칸막이가 하중에 의해 상기 반응실의 내부로 이동되어 상기 2개 이상의 계를 구획시키는
열량계.
제1항에서,
상기 감압부는,
상기 감압실의 압력을 측정하는 압력계
를 더 포함하는
열량계.
제2항에서,
상기 감압부는,
상기 감압실 및 상부 개방부를 가지는 감압 용기; 및
상기 감압 용기의 상기 상부 개방부를 덮는 감압 용기 리드를 더 포함하고,
상기 압력계는 상기 감압 용기 리드에 구비되는
열량계.
제3항에서,
상기 감압부는,
상기 감압 용기 리드에 형성되는 통기공; 및
상기 통기공에 구비되며 상기 감압 용기의 내부로는 공기의 유입을 차단하고 상기 감압 용기의 외부로는 공기의 배출을 허용하는 밸브
를 더 포함하는
열량계.
삭제
삭제
제1항에서,
상기 칸막이 통과공을 기준으로 상기 반응 용기 리드와 상기 칸막이 사이에는 실링 부재가 구비되는
열량계.
제1항에서,
상기 개폐부는,
상기 칸막이를 상기 반응실의 내부로 누르는 칸막이 누름부
를 더 포함하는
열량계.
제8항에서,
상기 칸막이 누름부는,
상기 반응 용기 리드 중 상기 반응 용기의 상부 개방부를 향하는 면의 반대 면에 구비되는 지지 브라켓; 및
상기 지지 브라켓의 저면과 상기 칸막이의 상단면 사이에 구비되어 상기 칸막이를 누르는 탄성체
를 포함하는
열량계.
제1항에서,
상기 열량계는,
상기 반응부를 상기 감압실에서 공중 부양시키는 공중 부양 유닛
을 더 포함하는
열량계.
제10항에서,
상기 공중 부양 유닛은,
상기 반응부의 저면에 구비되는 제1 자석; 및
상기 제1 자석에 상응하도록 구비되며 상기 제1 자석을 상향으로 미는 제2 자석
을 포함하는
열량계.
제11항에서,
상기 제2 자석은 전자석인
열량계.
제1항에서,
상기 열량계는,
상기 각각의 계에 구비되는 온도계
를 더 포함하는
열량계.