KR102415109B1 - 열특성 테스트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시편에 대해 가열과 냉각을 반복하여 시편의 내열성을 시험할 수 있는 열특성 테스트 장치에 관한 것으로서, 고정형으로 설치되어, 적어도 하나의 시편이 거치되는 상면에 길이 방향으로 길게 형성되는 슬롯(Slot) 형상의 복수개의 홈부가 소정의 간격으로 형성되고, 하부가 필로티(Piloti) 구조를 가질 수 있도록 하면이 복수개의 기둥부에 의해 지지되는 고정 스테이지와, 상기 고정 스테이지를 선택적으로 수용할 수 있도록 하면의 적어도 일부분이 개방된 챔버 형상으로 형성되어 상기 고정 스테이지를 기준으로 승하강 가능하게 설치되고, 내부에 히터가 설치되어 하강 위치로 이동 시 내부 공간에 수용되는 상기 고정 스테이지에 거치된 상기 시편을 가열하는 가열부 및 상기 가열부의 적어도 일측에 회동 가능하게 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 외측면을 따라 정렬되고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 회동하여 상기 가열부의 하면을 따라 정렬되어 상기 가열부의 하면의 개방된 부분을 폐쇄하고 상기 고정 스테이지 상으로 냉각 가스를 분사하는 냉각부를 포함할 수 있다.

Description

열특성 테스트 장치{Thermal property test equipment}

본 발명은 열특성 테스트 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 시편에 대해 가열과 냉각을 반복하여 시편의 내열성을 시험할 수 있는 열특성 테스트 장치에 관한 것이다.

가스터빈(Gas turbine)은, 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관으로서, 압축기, 연소기 및 터빈으로 이루어져있다. 가스터빈은, 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로 이끌어 여기서 연료를 분산해서 연소시킨다. 이때 생긴 고온, 고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈을 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 고온에서 운전되는 가스터빈에 사용되는 부품은, 고온, 고압의 연소가스에 노출되며 터빈의 고회전에 의해 기계적인 응력도 받는 환경에서 사용될 수 있다. 또한, 가스터빈 발전은, 매일 기동과 정지를 반복하면서 운전되기 때문에 가스터빈에 사용되는 부품은 가열과 냉각이 반복되어 원래의 재료적인 특성이 보다 빨리 저하될 수 있다.

이에 따라, 가스터빈에서 사용되는 부품들의 재료적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 보다 나은 재질로 제조되거나 또는 표면 처리된 부품은 실제 가스터빈에 적용되기 전에 미리 시험을 거쳐 안정성이 증명되어야 한다. 이와 같이, 부품의 안정성을 증명하는 시험 중에서 대표적인 것이 열특성 테스트이다.

일반적으로, 열특성 테스트는, 스테이지 상에 복수개의 시편을 거치한 후, 스테이지를 내부 공간이 고온으로 가열된 챔버 형태의 가열부에 넣었다가 일정 시간 이후에 스테이지를 가열부로부터 다시 꺼내어 냉각하는 과정을 반복적으로 수행하면서 이루어질 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 열특성 테스트 장치는, 가열부는 고정되어 있고 복수개의 시편이 거치된 스테이지가 이동하는 구조로서, 스테이지의 이동 중에 거치된 시편에 움직임이 발생할 경우 시편의 정렬이 흐트러져 복수개의 시편의 열특성 테스트가 동일한 조건에서 이루어지지 않을 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 시편의 가열 후 다시 시편을 냉각시키기 위해서 다시 스테이지를 가열부의 외부로 인출하여 자연 냉각을 하거나, 별도의 냉각 장치를 이용하여 시편을 냉각시킴으로써, 시편의 급속 냉각이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 스테이지에 안착된 복수의 시편의 급속 가열 및 급속 냉각을 동일한 조건으로 용이하게 실시할 수 있어, 열특성 테스트의 시험 시간을 단축시키고 열특성 테스트의 정밀도를 증가시킬 수 있는 열특성 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열특성 테스트 장치가 제공된다. 상기 열특성 테스트 장치는, 고정형으로 설치되어, 적어도 하나의 시편이 거치되는 상면에 길이 방향으로 길게 형성되는 슬롯(Slot) 형상의 복수개의 홈부가 소정의 간격으로 형성되고, 하부가 필로티(Piloti) 구조를 가질 수 있도록 하면이 복수개의 기둥부에 의해 지지되는 고정 스테이지; 상기 고정 스테이지를 선택적으로 수용할 수 있도록 하면의 적어도 일부분이 개방된 챔버 형상으로 형성되어 상기 고정 스테이지를 기준으로 승하강 가능하게 설치되고, 내부에 히터가 설치되어 하강 위치로 이동 시 내부 공간에 수용되는 상기 고정 스테이지에 거치된 상기 시편을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부의 적어도 일측에 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 측면에 위치하고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 상기 가열부의 하면을 따라 위치하여 상기 가열부의 하면의 개방된 부분을 폐쇄하고 상기 고정 스테이지 상으로 냉각 가스를 분사하는 냉각부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고정 스테이지는, 전체적으로 판 형상으로 형성되어 상면에 적어도 하나의 상기 시편이 거치되는 플레이트부; 상기 플레이트부의 상면에 길이 방향으로 길게 슬롯 형상으로 오목하게 형성되는 상기 복수개의 홈부; 및 상기 플레이트부의 하면을 지지하는 상기 복수개의 기둥부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가열부는, 내부에 상기 고정 스테이지를 수용할 수 있도록 챔버 형상으로 형성되고, 하면의 적어도 일부분이 개방된 개방부를 가지는 하우징; 상기 하우징의 내측면을 따라 형성되는 복수개의 열선을 포함하는 상기 히터; 및 상기 하우징을 상기 고정 스테이지를 기준으로 승하강 시키는 구동부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 가열부의 적어도 일측에 회동 가능하게 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 외측면을 따라 정렬되고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 회동하여 상기 가열부의 하면을 따라 정렬되어 상기 하우징의 상기 개방부를 폐쇄할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 하우징의 상기 개방부의 적어도 일부분과 대응되게 형성되어, 상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 상기 하우징 일측의 외측벽을 따라 정렬되고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단의 제 1 힌지부를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 1 셔터; 및 상기 하우징의 상기 개방부의 나머지 타부분과 대응되게 형성되어, 상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 상기 하우징 타측의 외측벽을 따라 정렬되고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단의 제 2 힌지부를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 2 셔터;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는, 상기 하우징이 상기 하강 위치에서 상기 상승 위치로 이동 시, 일단에 형성된 상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부를 기준으로 상기 하우징의 내측 방향으로 각각 회동하여, 상기 제 1 셔터의 타단과 상기 제 2 셔터의 타단이 마주하여 접촉된 상태로 상기 하우징의 하면을 따라 정렬되어 상기 개방부를 폐쇄할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 셔터는, 타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되는 제 1 실링 부재가 형성되고, 상기 제 2 셔터는, 타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되고 상기 제 1 실링 부재와 접촉되는 제 2 실링 부재가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 셔터는, 타단에 제 1 단턱부가 형성되고, 상기 제 2 셔터는, 타단에 상기 제 1 단턱부와 마주하는 형태의 제 2 단턱부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는, 상기 냉각 가스가 유동할 수 있도록 내부에 가스 채널이 형성되고, 상기 고정 스테이지와 마주보는 일면에 상기 가스 채널을 따라 복수의 가스 분사 노즐이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는, 상기 고정 스테이지와 마주보는 일면과 대향되는 타면에 열차단 부재가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부는, 상기 하우징이 상기 상승 위치로 이동 시, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터가 상기 하우징의 내측 방향으로 회동할 수 있도록 탄성력을 인가하는 탄성 부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부는, 상기 하우징이 상기 상승 위치로 이동 시, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터가 상기 하우징의 내측 방향으로 회동할 수 있도록 구동력을 인가하는 구동 모터가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 가열부의 적어도 일측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 외측면 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 가열부의 측방에 위치하고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 상기 가열부 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 가열부의 하면에 위치하여 상기 하우징의 상기 개방부를 폐쇄할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 하우징의 상기 개방부의 적어도 일부분과 대응되게 형성되는 제 1 셔터; 및 상기 하우징의 상기 개방부의 나머지 타부분과 대응되게 형성되는 제 2 셔터;를 포함하고, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는, 상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 하우징의 양측방에 위치하고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 하우징의 상기 개방부와 대응되는 위치에 위치하여 상기 개방부를 폐쇄할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시편이 거치되는 고정 스테이지가 고정된 상태에서 내부 공간이 고온으로 가열된 챔버 형태의 가열부가 고정 스테이지를 향해서 이동하는 구조로서, 고정 스테이지에 거치된 시편에 움직임이 발생하여 시편의 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있고, 고정 스테이지에 별도의 구동부가 설치되지 않아 고정 스테이지의 경량화를 달성할 수 있다.

또한, 시편이 거치되는 고정 스테이지의 상면에 슬롯 형상의 복수개의 홈부가 형성되어 시편의 가열이나 냉각 시 복수개의 홈부를 통해서 시편의 하면으로도 열의 흐름이나 냉각 가스의 흐름을 발생시킴으로서 시편의 급속한 가열과 냉각 및 균일한 가열과 냉각이 가능하고, 고정 스테이지의 하부가 필로티 구조를 가짐으로서 시편의 급속한 가열과 냉각을 도울 수 있으며, 고정 스테이지의 전체적인 체적이 감소되어 고정 스테이지의 불필요한 부분을 가열하거나 냉각하는데 소모되는 에너지와 시간을 절감하는 효과를 가질 수 있다.

또한, 가열부가 고정 스테이지의 상부로 이동하여 고정 스테이지를 비수용 시 가열부 하면의 개방부를 폐쇄하는 셔터를 구비하여, 시편의 냉각 중 가열부의 열기가 시편으로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 시편에 냉각 가스를 분사하는 냉각부가 셔터에 일체화되어 설치됨으로써 별도의 냉각 장치를 구비하지 않아, 전체적인 장비의 구조를 단순화하고 장비의 설치 공간 또한 절감할 수 있는 효과를 가지는 열특성 테스트 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열특성 테스트 장치의 각 동작 과정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(100)의 각 동작 과정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(100)는, 크게, 고정 스테이지(10)와, 가열부(20) 및 냉각부(30)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고정 스테이지(10)는, 고정형으로 설치되어, 적어도 하나의 시편(S)이 거치되는 상면에 길이 방향으로 길게 형성되는 슬롯(Slot) 형상의 복수개의 홈부(12)가 소정의 간격으로 형성되고, 하부가 필로티(Piloti) 구조를 가질 수 있도록 하면이 복수개의 기둥부(13)에 의해 지지될 수 있다.

더욱 구체적으로, 고정 스테이지(10)는, 전체적으로 판(Plate) 형상으로 형성되어 상면에 적어도 하나의 시편(S)이 거치되는 플레이트부(11)와, 플레이트부(11)의 상면에 길이 방향으로 길게 슬롯 형상으로 오목하게 형성되는 복수개의 홈부(12) 및 플레이트부(11)의 하면을 지지하는 복수개의 기둥부(13)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 고정 스테이지(10)는, 시편(S)이 거치되는 플레이트부(11)의 상면에 복수개의 홈부(12)가 형성되어, 시편(S)의 가열 시에는 복수개의 홈부(12)를 통해서 시편(S)의 하부로도 열의 흐름이 발행하여, 시편(S)을 상면, 측면은 물론 하면에서도 가열하는 것이 가능한 구조일 수 있으며, 시편(S)의 냉각 시에는 복수개의 홈부(12)를 통해서 시편(S)의 하부로도 냉각 가스(G)의 흐름이 발생하여, 시편(S)의 상면, 측면은 물론 하면에서도 냉각하는 것이 가능한 구조일 수 있다. 이에 따라, 시편(S)의 상면과 측면 및 하면을 동시에 가열 또는 냉각하는 구조로서, 시편(S)의 급속한 가열과 급속한 냉각 및 균일한 가열과 균일한 냉각이 가능할 수 있다.

이러한, 복수개의 홈부(12)는, 고정 스테이지(10)의 폭 방향이나 길이 방향을 따라서 소정의 간격으로 형성되어 고정 스테이지(10)의 상면 상에서 일직선 형태의 홈부가 패턴을 이루는 형태로 형성되거나, 고정 스테이지(10)의 폭 방향과 길이 방향으로 수직하게 교차하도록 형성되어, 고정 스테이지(10)의 상면 상에서 격자 형태의 패턴을 이루는 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 고정 스테이지(10)는, 플레이트부(11)의 하면이 복수개의 기둥부(13)에 의해 지지되는 필로티 구조로서, 시편(S)의 급속한 가열과 냉각을 도울 수 있으며, 고정 스테이지(10)의 전체적인 체적이 감소되어 고정 스테이지(10)의 불필요한 부분을 가열하거나 냉각하는데 소모되는 에너지와 시간을 절감할 수 있다.

이러한, 고정 스테이지(10)는, 적어도 하나의 시편(S)이 상면에 거치되어 지지될 수 있는 적절한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다. 예컨대, 이러한 고정 스테이지(10)는, 스틸, 스테인리스, 알루미나, 실리카, 지르코니아 및 이의 화합물 중 어느 하나 이상의 재질을 선택하여 구성되는 구조체일 수 있다. 그러나, 고정 스테이지(10)는, 도 1에 반드시 국한되지 않고, 상면에 적어도 하나의 시편(S)이 거치되어 지지될 수 있는 매우 다양한 재질의 부재들이 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가열부(20)는, 고정 스테이지(10)를 선택적으로 수용할 수 있도록 하면의 적어도 일부분이 개방된 챔버 형상으로 형성되어 고정 스테이지(10)를 기준으로 승하강 가능하게 설치되고, 내부에 히터(22)가 설치되어 하강 위치로 이동 시 내부 공간(A)에 수용되는 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)을 가열할 수 있다.

더욱 구체적으로, 가열부(20)는, 내부에 고정 스테이지(10)를 수용할 수 있도록 챔버 형상으로 형성되고, 하면의 적어도 일부분이 개방된 개방부(21a)를 가지는 하우징(21)과, 하우징(21)의 내측면을 따라 형성되는 복수개의 열선(H)을 포함하는 히터(22) 및 하우징(21)을 고정 스테이지(10)를 기준으로 승하강 시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

예컨대, 가열부(20)의 하우징(21)은, 고정 스테이지(10)를 수용하는 내부 공간(A)이 형성될 수 있도록 전체적으로 원통 형상이나, 육면체 형상 등으로 형성되는 일종의 챔버(Chamber) 형태의 구조물일 수 있다. 또한, 하우징(21)의 내측면을 따라 복수개의 열선(H)을 포함하는 히터(22)가 배치됨으로써, 가열부(20)가 내부 공간(A)에 수용되는 시편(S)을 가열하는 전기로(Electric furnace)로서의 역할을 할 수 있다.

또한, 도시되진 않았지만, 하우징(21)의 일측에 상기 구동부가 설치되어, 하우징(21)을 고정 스테이지(10)의 상방으로 이동시켜 고정 스테이지(10)가 하우징(21)의 외부로 노출되도록 하거나, 다시 하우징(21)을 고정 스테이지(10)로 향해서 하방으로 이동시켜 하우징(21)이 고정 스테이지(10)를 수용하도록 할 수 있다.

이러한, 상기 구동부는, 구동력을 인가하는 구동 모터를 포함할 수 있으며, 하우징(21)과 랙과 피니언의 기어조합이나, 벨트와 풀리 조합이나, 체인과 스프로켓 조합으로 연결되어, 상기 구동 모터의 구동력을 전달할 수 있으며, 이외에도, 상기 구동부는, 전기 실린더나, 유압 실린더나, 공압 실린더를 포함하여 하우징(21)을 직접적으로 승하강 구동 시킬 수도 있다.

이때, 하우징(21)의 하면에 형성된 개방부(21a)는, 하우징(21)의 승하강 시 고정 스테이지(10)가 용이하게 통과할 수 있도록, 고정 스테이지(10)가 통과되는 경로 상에서 고정 스테이지(10) 보다 큰 사이즈로 형성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉각부(30)는, 가열부(20)의 적어도 일측에 회동 가능하게 설치되어, 가열부(20)가 상기 하강 위치로 이동하여 고정 스테이지(10)를 수용 시에는 가열부(20)의 외측면을 따라 정렬되고, 가열부(20)가 상승 위치로 이동하여 고정 스테이지(10)를 비수용 시에는 회동하여 가열부(20)의 하면을 따라 정렬되어 가열부(20)의 하면의 개방된 부분을 폐쇄하고 고정 스테이지(10) 상으로 냉각 가스(G)를 분사할 수 있다.

더욱 구체적으로, 냉각부(30)는, 하우징(21)의 개방부(21a)의 적어도 일부분과 대응되게 형성되어, 하우징(21)이 상기 하강 위치에 위치 시에는 하우징(21) 일측의 외측벽을 따라 정렬되고, 하우징(21)이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단에 형성된 제 1 힌지부(31a)를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 1 셔터(31) 및 하우징(21)의 개방부(21a)의 나머지 타부분과 대응되게 형성되어, 하우징(21)이 상기 하강 위치에 위치 시에는 하우징(21) 타측의 외측벽을 따라 정렬되고, 하우징(21)이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단에 형성된 제 2 힌지부(32a)를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 2 셔터(32)를 포함할 수 있다.

이러한, 냉각부(30)의 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)는, 가열부(20)의 하우징(21)이 상기 상승 위치로 상승하여, 외부로 노출된 고정 스테이지(10) 상에 거치된 시편(S)을 냉각 시에, 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄하여 하우징(21) 내부 공간(A)의 열기가 시편(S)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 하는 동시에 냉각 가스(G)를 분사하여 시편(S)을 급속 냉각시키는 냉각 장치로서의 역할을 하는 것으로서, 하우징(21)이 상기 하강 위치에서 상기 상승 위치로 이동 시, 일단에 형성된 제 1 힌지부(31a) 및 제 2 힌지부(32a)를 기준으로 하우징(21)의 내측 방향으로 각각 회동하여, 제 1 셔터(31)의 타단과 제 2 셔터(32)의 타단이 마주하여 접촉된 상태로 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 개방부(21a)를 폐쇄할 수 있다.

이때, 제 1 힌지부(31a) 및 제 2 힌지부(32a)는, 하우징(21)이 상기 상승 위치로 이동 시, 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 내측 방향으로 회동할 수 있도록 구동력을 인가하는 구동 모터(M)가 일측에 설치될 수 있다. 그러나, 제 1 힌지부(31a) 및 제 2 힌지부(32a)는, 반드시 도 1에 국한되지 않고, 탄성력을 인가하는 탄성 부재가 일측에 설치되어, 별도의 구동 장치 없이 상기 탄성 부재의 탄성력으로 회동할 수도 있다.

또한, 제 1 셔터(31)의 타단과 제 2 셔터(32)의 타단이 마주한 부분의 밀폐가 용이하게 이루어질 수 있도록, 제 1 셔터(31)는, 타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되는 제 1 실링 부재(31b)가 형성되고, 제 2 셔터(32)는, 타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되는 제 2 실링 부재(32b)가 형성될 수 있다.

이에 따라, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 개방부(21a)를 폐쇄 시, 서로 마주보는 타단 부분에 제 1 실링 부재(31b)와 제 2 실링 부재(32b)가 형성되어, 제 1 셔터(31)의 타단과 제 2 셔터(32)의 타단이 마주한 부분의 밀폐가 완전하게 이루어질 수 있다.

또한, 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)는, 상술한 바와 같이, 냉각 장치로서의 역할을 할 수 있도록, 냉각 가스(G)가 유동할 수 있는 가스 채널(C)이 내부에 형성되고, 고정 스테이지(10)와 마주보는 일면에 가스 채널(C)을 따라 복수의 가스 분사 노즐(N)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 개방부(21a)를 폐쇄 시, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)의 복수의 가스 분사 노즐(N)을 통해서 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)을 향해 냉각 가스(G)를 분사함으로써, 가열부(20)에서 가열된 시편(S)을 급속 냉각시킬 수 있다.

또한, 냉각부(30)는, 도 1에 반드시 국한되지 않고, 슬라이딩 구동 방식으로 설치될 수도 있다. 예컨대, 도시되진 않았지만, 냉각부(30)는, 가열부(20)의 적어도 일측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 가열부(20)가 상기 하강 위치로 이동하여 고정 스테이지(10)를 수용 시에는 가열부(20)의 외측면 방향으로 슬라이딩 이동하여 가열부(20)의 측방에 위치하고, 가열부(20)가 상승 위치로 이동하여 고정 스테이지(10)를 비수용 시에는 가열부(20) 방향으로 슬라이딩 이동하여 가열부(20)의 하면에 위치하여 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄할 수 있다.

더욱 구체적으로, 냉각부(30)는, 하우징(21)의 개방부(21a)의 적어도 일부분과 대응되게 형성되는 제 1 셔터(31) 및 하우징(21)의 개방부(21a)의 나머지 타부분과 대응되게 형성되는 제 2 셔터(32)를 포함하고, 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)는, 하우징(21)이 상기 하강 위치에 위치 시에는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동하여, 하우징(21)의 양측방에 위치하고, 하우징(21)이 상기 상승 위치에 위치 시에는 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 하우징(21)의 개방부(21a)와 대응되는 위치에 위치하여 개방부(21a)를 폐쇄할 수 있다.

따라서, 시편(S)의 열특성 테스트 시, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 스테이지(10)의 상면에 복수개의 시편(S)을 일정간격으로 배치한 후, 가열부(20)의 하우징(21)을 상기 하강 위치로 하강시켜 내부 공간(A)에 고정 스테이지(10)를 수용한 상태로 고정 스테이지(10) 상에 거치된 시편(S)을 소정의 온도로 가열하고, 상기 소정의 온도를 소정의 시간 동안 유지시킬 수 있다. 이때, 시편의 가열 온도와 가열 시간은 시편(S)의 시험 조건에 따라 사용자에 의해 선택적으로 설정될 수 있다.

이어서, 상기 소정의 시간이 경과한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정 스테이지(10)를 외부로 노출시켜 시편(S)을 냉각시킬 수 있도록, 가열부(20)의 하우징(21)을 상기 상승위치로 이동시킬 수 있다.

이때, 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 내측 방향을 향해서 서로 마주보는 방향으로 회동하여, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬됨으로써, 하우징(21)의 개방부(21a)가 폐쇄될 수 있다.

이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)의 복수의 가스 분사 노즐(N)을 통해서 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)을 향해 냉각 가스(G)를 분사함으로써, 가열부(20)에서 가열된 시편(S)을 급속 냉각시킬 수 있다.

이어서, 상술한 도 1 내지 도 3의 과정을 사전에 설정된 횟수 만큼 수회 반복함에 따라, 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)의 열특성 테스트가 완료될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(100)는, 시편(S)이 거치되는 고정 스테이지(10)가 고정된 상태에서 내부 공간(A)이 고온으로 가열된 챔버 형태의 가열부(20)가 고정 스테이지(10)를 향해서 이동하는 구조로서, 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)에 움직임이 발생하여 시편(S)의 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있고, 고정 스테이지(10)에 별도의 구동부가 설치되지 않아 고정 스테이지(10)의 경량화를 달성할 수 있다.

또한, 시편(S)이 거치되는 고정 스테이지(10)의 상면에 슬롯 형상의 복수개의 홈부(12)가 형성되어 시편(S)의 가열이나 냉각 시 복수개의 홈부(12)를 통해서 시편(S)의 하면으로도 열의 흐름이나 냉각 가스의 흐름을 발생시킴으로서 시편(S)의 급속한 가열과 냉각 및 균일한 가열과 냉각이 가능하고, 고정 스테이지(10)의 하부가 필로티 구조를 가짐으로서 시편(S)의 급속한 가열과 냉각을 도울 수 있으며, 고정 스테이지(10)의 전체적인 체적이 감소되어 고정 스테이지(10)의 불필요한 부분을 가열하거나 냉각하는데 소모되는 에너지와 시간을 절감하는 효과를 가질 수 있다.

또한, 가열부(20)가 고정 스테이지(10)의 상부로 이동하여 고정 스테이지(10)를 비수용 시 가열부(20) 하면의 개방부(21a)를 폐쇄하는 셔터(31, 32)를 구비하여, 시편(S)의 냉각 중 가열부(20)의 열기가 시편(S)으로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 시편(S)에 냉각 가스(G)를 분사하는 냉각부(30)가 셔터(31, 32)에 일체화되어 설치됨으로써 별도의 냉각 장치를 구비하지 않아, 전체적인 장비의 구조를 단순화하고 장비의 설치 공간 또한 절감하는 효과를 가질 수 있다.

예컨대, 가열부(20)가 고정 스테이지(10)의 상부로 이동하여 고정 스테이지(10)를 비수용 시 가열부(20) 하면의 개방부(21a)를 폐쇄하지 않고 그대로 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)의 냉각을 진행하게 되면, 상술한 바와 같이 가열부(20) 내부 공간(A)의 열기가 시편(S)으로 전달되어 시편(S)이 냉각되는 것을 지연시키거나 방해할 수 있으며, 동시에 가열부(20)의 내부 공간(A)으로 외부 공기가 유입되어 내부 공간(A)의 온도가 저하될 수 있다.

이러한 경우, 시편(S)의 냉각 단계가 종료되고, 다시 시편(S)을 가열하기 위해 가열부(20)가 하강하여 고정 스테이지(10)를 수용한 후 소정의 가열 온도로 급속히 가열하기 위해서는 낮아진 가열부(20)의 온도 상승과 함께 냉각 단계에서 냉각된 고정 스테이지(10)의 가열이 동시에 일어나야 하므로, 가열 단계에서 매우 많은 시간이 소요되고, 매우 높은 전력 소모가 필요한 문제점이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(100)와 같이, 시편(S)의 냉각 단계 시 가열부(20)의 개방부(21a)를 폐쇄할 수 있는 셔터(31, 32)를 구비하면, 가열부(20) 내부 공간(A)의 온도를 기준 가열 온도로 그대로 유지하는 것이 가능할 수 있으므로, 시편(S)의 냉각 단계 후 다시 가열 단계의 진행 시 가열부(20)의 내부 공간(A)에 다시 수용된 고정 스테이지(10)만 가열하게 되므로, 짧은 시간 안에 시편(S)을 원하는 온도로 급속 가열할 수 있는 장점을 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(200)의 냉각부(30)의 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)는, 고정 스테이지(10)와 마주보는 일면과 대향되는 타면에 열차단 부재(31d, 32d)가 형성될 수 있다.

예컨대, 가열부(20)의 하우징(21)이 상기 상승 위치로 상승하여, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄 시, 하우징(21) 내부 공간(A)의 열기가 개방부(21a)를 통해서 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)로 직접적으로 전달될 경우, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 지나치게 가열되어 내부의 가스 채널(C)을 통해 유동되는 냉각 가스(G) 또한 가열됨으로써, 시편(S)의 급속 냉각이 용이하게 이루지지 않을 수 있다.

따라서, 제 1 셔터(31) 및 제 2 셔터(32)의 개방부(21a)측 타면에 열차단 부재(31d, 32d)를 설치함으로써, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄 시, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 지나치게 가열되는 것을 방지할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(200)는, 내부 공간(A)이 고온으로 가열된 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄하는 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 지나치게 가열되는 것을 방지하여, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)를 통해 분사되는 냉각 가스(G)의 온도를 저온으로 유지함으로써, 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)의 냉각 효율을 더욱 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(300)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(300)의 제 1 셔터(31)는, 타단에 제 1 단턱부(31c)가 형성되고, 제 2 셔터(32)는, 타단에 제 1 단턱부(31c)와 마주하는 형태의 제 2 단턱부(32c)가 형성될 수 있다.

예컨대, 가열부(20)의 하우징(21)이 상기 상승 위치로 상승하여, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄 시, 제 1 셔터(31)의 타단과 제 2 셔터(32)의 타단이 마주한 부분의 밀폐가 용이하게 이루어질 수 있도록, 서로 마주보는 형태의 제 1 단턱부(31c)와 제 2 단턱부(32c)가 형성될 수 있다.

따라서, 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)가 하우징(21)의 하면을 따라 정렬되어 개방부(21a)를 폐쇄 시, 제 1 셔터(31)의 제 1 단턱부(31c)와 제 2 셔터(32)의 제 2 단턱부(32c)가 형합됨으로써, 제 1 셔터(31)의 타단과 제 2 셔터(32)의 타단이 마주한 부분의 밀폐가 완전하게 이루어질 수 있다.

그러므로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열특성 테스트 장치(300)는, 내부 공간(A)이 고온으로 가열된 하우징(21)의 개방부(21a)를 폐쇄하는 제 1 셔터(31)와 제 2 셔터(32)의 밀폐력을 더욱 향상시켜, 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)의 냉각 시 시편(S)이 하우징(21) 내부 공간(A)의 열기에 의한 영향을 받는 것을 최소화함으로써, 고정 스테이지(10)에 거치된 시편(S)의 냉각 효율을 더욱 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

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.

10: 고정 스테이지
20: 가열부
21: 하우징
21a: 개방부
22: 히터
30: 냉각부
31: 제 1 셔터
31a: 제 1 힌지부
31b: 제 1 실링 부재
31c: 제 1 단턱부
31d: 열차단 부재
32: 제 2 셔터
32a: 제 2 힌지부
32b: 제 2 실링 부재
32c: 제 2 단턱부
32d: 열차단 부재
A: 내부 공간
C: 가스 채널
N: 분사 노즐
S: 시편
G: 냉각 가스
H: 열선
M: 구동 모터
100, 200, 300: 열특성 테스트 장치

Claims (14)

1. 고정형으로 설치되어, 적어도 하나의 시편이 거치되는 상면에 길이 방향으로 길게 형성되는 슬롯(Slot) 형상의 복수개의 홈부가 소정의 간격으로 형성되고, 하부가 필로티(Piloti) 구조를 가질 수 있도록 하면이 복수개의 기둥부에 의해 지지되는 고정 스테이지;
   상기 고정 스테이지를 선택적으로 수용할 수 있도록 하면의 적어도 일부분이 개방된 챔버 형상으로 형성되어 상기 고정 스테이지를 기준으로 승하강 가능하게 설치되고, 내부에 히터가 설치되어 하강 위치로 이동 시 내부 공간에 수용되는 상기 고정 스테이지에 거치된 상기 시편을 가열하는 가열부; 및
   상기 가열부의 적어도 일측에 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 측면에 위치하고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 상기 가열부의 하면을 따라 위치하여 상기 가열부의 하면의 개방된 부분을 폐쇄하고 상기 고정 스테이지 상으로 냉각 가스를 분사하는 냉각부;를 포함하고,
   상기 고정 스테이지는,
   전체적으로 판 형상으로 형성되어 상면에 적어도 하나의 상기 시편이 거치되는 플레이트부;
   상기 플레이트부의 상면에 길이 방향으로 길게 슬롯 형상으로 오목하게 형성되는 상기 복수개의 홈부; 및
   상기 플레이트부의 하면을 지지하는 상기 복수개의 기둥부;
   를 포함하는, 열특성 테스트 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열부는,
   내부에 상기 고정 스테이지를 수용할 수 있도록 챔버 형상으로 형성되고, 하면의 적어도 일부분이 개방된 개방부를 가지는 하우징;
   상기 하우징의 내측면을 따라 형성되는 복수개의 열선을 포함하는 상기 히터; 및
   상기 하우징을 상기 고정 스테이지를 기준으로 승하강 시키는 구동부;
   를 포함하는, 열특성 테스트 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   상기 가열부의 적어도 일측에 회동 가능하게 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 외측면을 따라 정렬되고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 회동하여 상기 가열부의 하면을 따라 정렬되어 상기 하우징의 상기 개방부를 폐쇄하는, 열특성 테스트 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   상기 하우징의 상기 개방부의 적어도 일부분과 대응되게 형성되어, 상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 상기 하우징 일측의 외측벽을 따라 정렬되고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단의 제 1 힌지부를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 1 셔터; 및
   상기 하우징의 상기 개방부의 나머지 타부분과 대응되게 형성되어, 상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 상기 하우징 타측의 외측벽을 따라 정렬되고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 일단의 제 2 힌지부를 기준으로 회동 가능하게 설치되는 제 2 셔터;
   를 포함하는, 열특성 테스트 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는,
   상기 하우징이 상기 하강 위치에서 상기 상승 위치로 이동 시, 일단에 형성된 상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부를 기준으로 상기 하우징의 내측 방향으로 각각 회동하여, 상기 제 1 셔터의 타단과 상기 제 2 셔터의 타단이 마주하여 접촉된 상태로 상기 하우징의 하면을 따라 정렬되어 상기 개방부를 폐쇄하는, 열특성 테스트 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 셔터는,
   타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되는 제 1 실링 부재가 형성되고,
   상기 제 2 셔터는,
   타단에 탄성을 가지는 재질로 형성되고 상기 제 1 실링 부재와 접촉되는 제 2 실링 부재가 형성되는, 열특성 테스트 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 셔터는,
   타단에 제 1 단턱부가 형성되고,
   상기 제 2 셔터는,
   타단에 상기 제 1 단턱부와 마주하는 형태의 제 2 단턱부가 형성되는, 열특성 테스트 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는,
   상기 냉각 가스가 유동할 수 있도록 내부에 가스 채널이 형성되고, 상기 고정 스테이지와 마주보는 일면에 상기 가스 채널을 따라 복수의 가스 분사 노즐이 형성되는, 열특성 테스트 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는,
    상기 고정 스테이지와 마주보는 일면과 대향되는 타면에 열차단 부재가 형성되는, 열특성 테스트 장치.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부는,
    상기 하우징이 상기 상승 위치로 이동 시, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터가 상기 하우징의 내측 방향으로 회동할 수 있도록 탄성력을 인가하는 탄성 부재가 설치되는, 열특성 테스트 장치.
12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 힌지부 및 상기 제 2 힌지부는,
    상기 하우징이 상기 상승 위치로 이동 시, 상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터가 상기 하우징의 내측 방향으로 회동할 수 있도록 구동력을 인가하는 구동 모터가 설치되는, 열특성 테스트 장치.
13. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 가열부의 적어도 일측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어, 상기 가열부가 상기 하강 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 수용 시에는 상기 가열부의 외측면 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 가열부의 측방에 위치하고, 상기 가열부가 상승 위치로 이동하여 상기 고정 스테이지를 비수용 시에는 상기 가열부 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 가열부의 하면에 위치하여 상기 하우징의 상기 개방부를 폐쇄하는, 열특성 테스트 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 하우징의 상기 개방부의 적어도 일부분과 대응되게 형성되는 제 1 셔터; 및
    상기 하우징의 상기 개방부의 나머지 타부분과 대응되게 형성되는 제 2 셔터;를 포함하고,
    상기 제 1 셔터 및 상기 제 2 셔터는,
    상기 하우징이 상기 하강 위치에 위치 시에는 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 하우징의 양측방에 위치하고, 상기 하우징이 상기 상승 위치에 위치 시에는 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 상기 하우징의 상기 개방부와 대응되는 위치에 위치하여 상기 개방부를 폐쇄하는, 열특성 테스트 장치.

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