KR20110012750A - 열전도계수 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전도계수 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열전도계수 측정장치는, 진공 챔버, 진공 챔버 내부에 설치되고, 시편을 포함하여, 시편의 열전도계수를 측정하는 열전도계수 측정부, 열전도계수 측정부의 윗 쪽 또는 아래 쪽의 진공 챔버 내부에 설치되어, 열전도계수 측정부에 하중을 조절하여 가하는 하중 조절부를 포함한다.
열전도계수, 시편, 진공 챔버, 하중 조절부

Description

열전도계수 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING COEFFICIENT OF HEAT TRANSFER}
본 발명은 열전도계수 측정장치에 관한 것이다.
진공 단열체는, 기존 단열재의 성능보다 5배 내지 10배 정도 뛰어난 단열성능을 가지는 것으로서, 일본과 독일을 중심으로 수 년 전부터 연구되기 시작하였다. 진공 단열체는, 뛰어난 단열성능을 가지고 있기 때문에, 이를 적용해 냉난방 에너지를 획기적으로 절감시킬 수 있고, 얇은 두께로 형성이 가능하기 때문에 내부 공간의 활용도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 진공 단열체는, 건물 및 가전기기, 자동차 등 다양한 분야에 적용이 가능하며, 보다 뛰어난 단열성능을 구현하기 위해 그에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 진공 단열체의 단열성능은, 내부진공도와 외부에서 작용하는 압력에 따라 달라질 수 있다. 그런데, 진공단열체의 열전도계수는 매우 작은 값을 가지므로, 정밀하게 측정하는 것이 매우 힘들다.
종래에는, 진공단열체나 다른 물체 등의 열전도계수를 측정하기 위한 방법으로서, HFM(Heat Flow Meter) 장치를 이용한 방법이나 GHP(Guarded Hot Plate)를 이용한 방법이 사용되었으며, 그 방법들 중 GHP(Guarded Hot Plate) 장치를 이용한 방법이 더 높은 정확도를 가진다고 알려져 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 GHP(Guarded Hot Plate)장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 GHP(Guarded Hot Plate)장치는, 냉판(10) 및 열판(50), 가드판(30), 보조 단열재(40), 히터(60)를 포함한다. 열전도계수를 측정하고자 하는 진공단열체(20)는 냉판(10)과 히터(60) 사이에 위치하게 된다. 이때, 히터(60)와 가드판(30), 열판(50)의 온도가 똑같이 유지되면 히터(60)에서 발생하는 열은 진공단열체(20) 방향으로만 전달되어 냉판(10)까지 이르게 된다. 따라서, 히터(60)에서 발생하는 열량, 진공단열체(20) 위아래의 온도차, 진공단열체(20)의 두께, 측정면적을 통해 진공단열체(20)의 열전도계수를 구할 수가 있다.
그러나, GHP(Guarded Hot Plate)장치를 이용하여 진공단열체의 열전도계수를 측정하는 방법은, 진공 단열체의 단열성능 측정에 있어서 선호되는 방법이긴 하지만, 진공 포장되어 완성품 형태로 제작된 진공단열체의 열전도계수를 대기압 조건 하에서만 측정할 수 있을 뿐이므로, 그 내부의 진공도에 따라 측정되는 열전도계수가 달라지거나, 대기압이 아닌 다른 하중 하에서의 열전도계수를 측정할 수 없는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부를 설치하는 것에 의하여, 진공 챔버 내부의 진공도를 변화시켜가며 그 변화된 진공도에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있는 열전도계수 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부의 하부에 하중 조절부를 설치하는 것에 의하여, 소정의 진공도를 유지하면서 시편에 하중을 가하여 그 가해진 하중에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있는 열전도계수 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부와 그 하부에 하중 조절부를 설치하는 것에 의하여, 시편의 다양한 진공도 및 하중하에서의 시편의 열전도계수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 열전도계수 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 진공 챔버, 진공 챔버 내부에 설치되고, 시편을 포함하여, 시편의 열전도계수를 측정하는 열전도계수 측정부, 열전도계수 측정부의 윗 쪽 또는 아래 쪽의 진공 챔버 내부에 설치되어, 열전도계수 측정부에 하중을 조절하여 가하는 하중 조절부를 포함한다.
따라서, 청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부를 설치하고 있기 때문에, 진공 챔버 내부의 진공도를 변화시켜가며 그 변화된 진공도에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다. 따라서, 진공단열체 내부의 진공도를 변화시켜가며 열전도계수를 측정하는 효과를 가져올 수 있다. 또한, 본 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부의 하부에 하중 조절부를 설치하고 있기 때문에, 시편에 하중을 가하여 그 가해진 하중에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다. 따라서, 대기압만이 아닌 임의의 하중 하에서의 진공단열체의 열전도계수를 측정하는 효과를 가져올 수 있다.
청구항 2에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 있어서, 열전도계수 측정부는, 열판, 열판 상에 배치된 보조 단열재, 보조 단열재 상에 배치된 히터, 보조 단열재 상이고, 히터의 좌우측에 소정 간격 떨어져 배치된 가드판, 히터 및 가드판의 윗 쪽에 소정 간격 떨어져 배치된 냉판을 포함하고, 냉판과 히터 및 가드판 사이에 끼워진 시편의 열전도계수를 측정한다.
따라서, 청구항 2에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하여 그 시편을 냉판과 히터 및 가드판사이에 끼워서 히터로부터 냉판으로 흐르는 열량을 측정하고, 그 측정된 열량을 이용하여 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다.
청구항 3에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 2에 관한 발명인 열 전도계수 측정장치에 있어서, 열전도계수 측정부는, 히터 및 시편 상에 설치되어 그 온도를 감지하는 다수의 온도센서를 더 포함한다.
따라서, 청구항 3에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 히터 및 시편 상에 설치된 온도 센서를 통하여 히터 상의 온도와 시편 상의 온도의 차이를 감지할 수 있다.
청구항 4에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 2 또는 청구항 3에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 있어서, 열전도계수 측정부는, 냉판과 가드판 사이에 시편의 두께 변화를 감지하는 적어도 하나 이상의 변위센서를 더 포함한다.
따라서, 청구항 4에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 냉판과 가드판 사이에 적어도 하나 이상의 변위 센서를 설치하고 있기 때문에, 진공 챔버를 열지 않아도 하중에 의한 시편의 두께 변화를 측정할 수 있다.
청구항 5에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 있어서, 하중 조절부는, 그 상면 중앙부위에 관통홀이 형성된 용기부, 용기부 내부에 위치되고, 그 상면의 중앙부위에 돌출부가 형성되고, 그 하면은 평평하게 형성된 이동부, 이동부의 하면과 용기부의 내부의 하부 표면사이에 설치된 지지부를 포함하며, 이동부의 돌출부는 용기부의 관통홀에 끼워져 상하로 움직일 수 있다.
따라서, 청구항 5에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 이동부의 돌출부가 용기부의 관통홀에 끼워져 상하로 움직이고 있기 때문에, 시편에 가해지는 하중을 조절할 수 있다.
청구항 6에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 있어서, 진공 챔버의 외측중 열전도 계수 측정부에 대향되는 위치에, 냉수를 공급하는 냉수 공급홀과 냉수를 배수하는 냉수 배수홀이 형성되고, 또한 온수를 공급하는 온수 공급홀과 온수를 배수하는 온수 배수홀이 형성되어 되어 있다.
따라서, 청구항 6에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버의 외측 중 열전도계수 측정부의 냉판에 대향되는 위치에 냉수를 공급하거나 배수하는 홀을 형성하여 외부로부터 냉판에 냉수를 공급하거나 냉판으로부터 외부로 냉수를 배수시킬 수 있다. 또한, 본 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버의 외측중 열전도계수 측정부의 가드판에 대향되는 위치에 온수를 공급하거나 배수하는 홀을 형성하여 외부로부터 가드판에 온수를 공급하거나 가드판으로부터 외부로 온수를 배수시킬 수 있다.
청구항 7에 관한 발명인 열전도계수 측정장치는, 청구항 1에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 있어서, 진공 챔버의 외측중 하중 조절부에 대향되는 위치에 유체를 공급하는 유체 공급홀이 형성되어 있다.
따라서, 청구항 7에 관한 발명인 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버의 외측중 하중 조절부의 이동부의 하면과 용기부의 내부 하면과의 사이에 대향되는 위치에 유체를 공급하는 홀을 형성하여 그 홀을 통해 공급된 유체를 통하여 이동부를 상하로 움직이게 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부를 설치하고 있기 때문에, 진공 챔버 내부의 진공도를 변화시켜가며 그 변화된 진공도에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부의 하부에 하중 조절부를 설치하고 있기 때문에, 소정의 진공도를 유지하면서 시편에 하중을 가하여 그 가해진 하중에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부와 그 하부에 하중 조절부를 설치하고 있기 때문에, 시편의 다양한 진공도 및 하중하에서의 시편의 열전도계수를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명 되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전도계수 측정 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 여기서, 점선으로 간략하게 표시된 열전도계수 측정부(200) 및 하중 조절부(300)에 관하여는 도 3 및 도 4에서 각각 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도계수 측정 장치는, 진공 챔버(100), 진공 챔버(100) 내부에 설치된 열전도계수 측정부(200) 및 하중 조절부(300)를 포함한다.
진공 챔버(100)는, 그 내부에 진공도를 유지시키는 기능을 한다. 도시되어 있지는 않지만, 진공 챔버(100)는 진공 펌프 및 진공 게이지에 연결될 수 있다. 진공 펌프는 진공 챔버(100)에 연결되어 진공 챔버(100) 내부를 진공상태로 만들 수 있다. 또한, 진공 게이지는 진공 챔버(100)에 연결되어 진공 챔버(100) 내부의 진공도를 조절할 수 있다. 본 발명에서는, 진공단열체의 내부구조체를 그 시편으로 하고, 진공 펌프 및 진공 게이지를 통하여 진공 챔버(100) 내부의 진공도를 조절해가면서 그 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다. 진공 챔버(100)는, 그 외측중 열전도계수 측정부(200)의 냉판(도 3참조)에 대향되는 위치에 냉수를 공급 및 배수하는 냉수 공급홀(120a) 및 냉수 배수홀(120b)이 형성되어 있다. 또한, 진공 챔버(100)는, 그 외측중 열전도계수 측정부(200)의 가드판 및 열판(도 3참조)에 대향되는 위치에 온수를 공급 및 배수하는 온수 공급홀(121a, 122a) 및 온수 배수홀(121b, 122b)이 형성되어 있다. 진공 챔버(100)는, 그 외측중 하중 조절부(300) 의 이동부와 용기부의 사이(도 4참조)에 대향되는 위치에 유체를 공급하는 유체공급홀(150)이 형성되어 있다. 진공 챔버(100)는, 그 외측 중 소정 위치에, 열전도계수 측정부(100)의 히터, 온도센서 및 변위센서 등을 작동시키기 위하여 연결된 전기배선을 통과시키는 배선홀(140)도 형성되어 있다. 여기서, 냉수 공급홀(120a) 및 냉수 배수홀(120b), 온수 공급홀(121a, 122a) 및 온수 배수홀(121b, 122b), 유체공급홀(150) 및 배선홀(140)은 각각 페룰(ferrule, 130) 등의 부품을 이용하여 진공 챔버(100)의 외측 벽에 기밀처리되는 것이 바람직하다.
열전도계수 측정부(200)는, 진공 챔버(100) 내부에 설치되고, 시편(도 3참조)을 포함하여, 그 시편의 열전도계수를 측정한다. 이때, 시편은, 진공단열체의 내부구조체를 의미한다. 즉, 시편은 내부구조체만 조립된 상태에서의 그 내부구조체를 의미하는 것이고, 이는 열전도도 및 강성을 고려하여 폴리머(polymer) 등의 물질로 구성된다. 열전도계수 측정부(200)는, GHP(Guarded Hot Plate)장치를 의미한다. 일반적으로, GHP(Guarded Hot Plate)장치는, 시편 통과 열량을 히터에 주어지는 전력으로부터 구하고, 정상상태에서 시험편 내의 온도를 측정하여 열전도율을 구하는 장치이다. GHP(Guarded Hot Plate)장치는, 더블 사이드 모드(double side mode) GHP 장치와, 싱글 사이드 모드(single side mode) GHP 장치로 분류된다. 더블 사이드 모드(double side mode) GHP 장치는, 상하에 서로 이격되어 배치된 보조열판과 그 사이에 배치된 히터를 포함하여, 윗 쪽 보조열판과 히터사이, 아래쪽 보조열판과 히터사이에 동일한 시편을 각각 배치하여 두 개의 시편의 열전도계수를 측정하는 장치이다. 싱글 사이드 모드(single side mode) GHP 장치는, 하나의 시편 의 열전도계수를 측정하는 장치이다. 싱글 사이드 모드(single side mode) GHP 장치는, 열판, 열판 상에 배치된 보조 단열재, 보조 단열재 상에 배치된 히터, 보조 단열재 상이고, 히터의 좌우측에 소정 간격 떨어져 배치된 가드판, 히터 및 가드판의 윗 쪽에 소정 간격 떨어져 배치된 냉판을 포함하여, 냉판과 히터 및 가드판 사이에 끼워진 시편의 열전도계수를 측정한다. 본 발명에서는, 진공 챔버(100) 내부에 배치된 열전도계수 측정부(200)로서, 싱글 사이드 모드 GHP장치를 일 예로 들어 설명하기로 한다. 열전도계수 측정부(200)의 구성 및 동작에 관한 보다 상세한 설명은 도 3에서 하기로 한다.
하중 조절부(300)는, 진공 챔버(100) 내부이고, 열전도계수 측정부(200)의 하부에 배치된다. 또한, 하중 조절부(300)는, 진공 챔버(100) 내부이고, 열전도계수 측정부(200)의 상부에도 배치될 수 있다. 하중 조절부(300)는, 용기부, 이동부, 지지부를 포함하여, 이동부의 하면과 용기부의 내부표면 사이에 공급된 유체에 의하여, 이동부를 상하로 이동시켜, 열전도계수 측정부(200)에 하중을 전달한다. 이때, 하중 조절부(300)를 통하여 전달된 하중에 의하여 변화된 시편의 두께는, 냉판과 히터 사이에 설치된 변위센서(270)에 의하여 측정된다. 하중 조절부(300)의 구성 및 동작에 관한 보다 상세한 설명은 도 4에서 하기로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 열전도계수 측정장치에 의하면, 진공 챔버(100) 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부(200)와 그 하부에 하중 조절부(300)를 설치하고 있기 때문에, 시편의 다양한 진공도 및 하중하에서의 열전도계수를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열전도계수 측정장치를 구성하는 열전도계수 측정부 및 하중 조절부에 대한 구성 및 동작에 대하여 도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 2의 열전도계수 측정부(200)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도계수 측정장치의 열전도계수 측정부(200)는, 열판(250), 보조 단열재(240), 히터(260) 및 가드판(230), 냉판(210)을 포함하고, 히터(260) 및 가드판(230) 사이에 시편(220)을 끼워 그 시편(220)의 열전도계수를 측정한다. 열전도계수 측정부(200)는 시편(220) 통과 열량을 히터(260)에 주어지는 전력으로부터 구하고, 진공 챔버 내부의 진공도를 변화시켜가며 시편(220) 내의 온도를 측정하여 열전도계수를 구하는 장치이다.
열판(250)은, 진공 챔버 외측의 온수 공급홀 및 온수 배수홀과 공급배관 및 배수배관을 통하여 연결되고, 이를 통해 공급된 온수에 의하여 히터(260) 및 가드판(230)의 온도와 동일한 온도로 유지된다. 이는 히터(260) 및 가드판(230)에서 발생된 열이 열판(250)으로 전달되지 않도록 하기 위함이다.
보조 단열재(240)는, 열판(250) 상에 배치되고, 히터(260) 및 가드판(230)에서 발생된 열을 차단하여 열판(250)으로 전달되지 않도록 한다.
히터(260)는, 보조 단열재(240) 상에 배치되고, 외부로부터 전력(power)을 공급받아, 열을 발생시키는 장치이다. 즉, 히터(260)는, 진공 챔버의 외측 중 어느 하나의 위치에 형성된 배선관통홀을 관통하는 배선과 연결되어, 외부로부터 전력을 공급받아 자체적으로 열을 발생시킨다. 또한, 히터(260)는, 외부로부터 온수를 공 급받아, 이 온수를 통하여 열을 발생시킬 수도 있다.
가드판(230)은, 보조 단열재(240) 상이고, 또한 히터(260)의 좌우측에 소정 간격으로 이격되어 배치된다. 가드판(230)은, 히터(260)에서 발생된 열이 히터(260)의 좌우측 방향으로 전달되지 않도록 열의 흐름을 차단하는 기능을 한다. 또한, 가드판(230)은 히터(260)와 소정간격으로 이격 배치되어, 가드판(230)과 히터(260) 사이에 존재하는 공기를 통하여 열전달을 더욱 극소화시킬 수 있다.
냉판(210)은, 히터(260) 및 가드판(230)의 윗 쪽에 소정 간격으로 떨어져 배치되어 그 보다 높은 열량을 가지는 히터(260)로부터 열을 전달받는다. 냉판(210)은, 진공 챔버의 외측중 이와 대향되는 위치에 형성된 냉수 공급홀 및 냉수 배수홀과 공급배관 및 배수배관을 통하여 연결되어, 외부로부터 공급된 냉수에 의하여 그 온도가 조절된다. 여기서, 냉판(210)과 가드판(230) 사이에는 적어도 하나 이상의 변위센서(270)가 장착되어, 하중 조절부로부터 가해지는 하중에 따른 시편(220)의 두께 변화를 측정할 수 있다.
시편(220)은, 히터(260) 및 가드판(230)과 냉판(210) 사이에 끼워진다. 여기서, 시편(220)은 진공단열체의 내부구조체이다. 이때, 시편(220)의 열전도계수를 측정하기 위하여, 전력공급장치(미도시), 온도센서(280), 변위센서(270) 등의 측정장치를 이용하여 시편(220)에 대한 소정의 파라미터(parameter)들이 측정된다. 소정의 파라미터는, 히터(260)에서 발생된 열량, 시편(220) 위아래의 온도차이, 시편(220)의 두께, 시편(220)의 측정면적에 대한 파라미터이다.
상기와 같이 구성된 열전도계수 측정부(200)는, 히터(260)와 가드판(230)과 열판(250)을 같은 온도로 조절하고, 냉판(210)은 이들보다 낮은 온도를 유지하도록 하여 히터(260)에서 발생한 열이 냉판(210)을 향하는 방향으로만 전달되도록 하여, 상기 파라미터들을 측정한다. 이때, 측정된 파라미터들을 [수학식 1]에 적용하여, 시편(220)의 열전도계수가 측정될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112009047140098-PAT00001
Figure 112009047140098-PAT00002
는 시편(220)의 열전도계수(kcal/m℃)이고, Q는 히터(260)에서 발생된 열량이며, A는 시편(220)의 측정면적이고, dx는 시편(220)의 두께변화이며, dT는 시편(220)의 위 아래의 온도차이이다.
여기서, 시편(220) 위아래의 온도차이는, 히터(260) 및 시편(220) 상에 설치되어 그 온도를 감지하는 다수의 온도센서(280)를 통하여 측정된다. 이때, 온도센서(280)는, ASTM(American Society of Testing Materials), ISO(International Standardization Organization) 등의 국제화 표준에 따라, 열판(250), 보조 단열재(240), 가드판(230) 상에 설치될 수도 있다. 또한, 시편(220)의 두께는, 열이 통과하는 길이에 해당되는 것으로서, 냉판(210)과 히터(260) 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 변위 센서(270)를 통하여 측정된다.
상기와 같이 구성된 열전도계수 측정부(200)는, 진공 챔버 내부의 진공도를 변화시켜가며 그 변화된 진공도에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다. 따라서, 진공단열체 내부의 진공도를 변화시켜가며 열전도계수를 측정하는 효과를 가져 올 수 있다.
도 4는 도 3의 하중 조절부(300)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도계수 측정장치의 하중 조절부(300)는, 용기부(320), 이동부(310), 지지부(340)를 포함한다.
용기부(320)는, 그 내부에 이동부(310) 및 지지부(340)가 설치되고, 그 상면에 관통홀(321)이 형성된다. 또한, 용기부(310)는, 그 외측중 그 내부의 하표면과 이동부(310)의 하면과의 사이와 대향되는 위치에 유체를 공급하기 위한 유체 공급홀(360a)이 형성된다. 또한, 용기부(320)는, 그 외측 중 그 내부의 상표면과 이동부(310)의 상면과의 사이에 대향되는 위치에, 공기를 배출하기 위한 공기배출홀(360b)이 형성된다. 이때, 공기배출홀(360b)은, 용기부(320)의 측벽 사이의 공간(G1, G2)에 남아있는 기체로 인하여 이동부(310)의 움직임이 방해받지 않도록 하기 위하여 설치된다. 이때, 배출되는 공기는, 진공 챔버 내부로 유입되는데, 일회적으로 매우 적은 양만 빠져나가므로, 진공 챔버의 진공도에는 큰 영향을 끼치지 않는다.
이동부(310)는, 용기부(320) 내부에 위치되고, 그 상면의 중앙부위에 돌출부(311)가 형성된다. 또한, 돌출부(311)의 좌우측(312)은 평평하게 형성된다. 이동부(310)의 하면은, 평평하게 형성된다. 여기서, 이동부(310)의 돌출부(311)는 용기부(320)의 관통홀(321)에 끼워져 상하로 움직일 수 있다. 즉, 이동부(310)의 돌출부(311)는, 용기부(320) 내부의 상면과 돌출부(311)의 좌우측과의 간격(G1, G2)만큼 상하로 움직일 수 있다. 또한, 이동부(310)의 하면과 용기부(320) 내부 표면 사 이에 용기부(320)의 유체 공급홀(360a)을 통하여 유체가 공급된다. 이때, 공급된 유체에 의하여 이동부(310)가 상부 방향으로 움직일 수 있으며, 이를 통하여 소정의 하중을 열전도계수 측정부에 가할 수 있다. 이때, 이동부(310)의 측면에는, 공급된 유체가 하중 조절부(300) 밖으로 빠져나가지 않도록 적어도 한 개 이상의 오링(330)이 설치될 수 있다.
지지부(340)는, 이동부(310)의 하면과 용기부(320)의 내부의 하표면 사이에 설치되어, 그 사이로 유체가 들어갈 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
상기와 같이 구성된 하중 조절부(300)는, 유압 및 공압으로 작동하며 기밀처리 되었기 때문에, 진공 챔버의 진공도에 영향을 주지 않으면서 시편에 하중을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 진공 챔버 내부에 진공단열체의 내부 구조체를 시편으로 하는 열전도계수 측정부의 하부에 하중 조절부를 설치하고 있기 때문에, 시편에 하중을 가하여 그 가해진 하중에 따른 시편의 열전도계수를 측정할 수 있다. 따라서, 대기압만이 아닌 임의의 하중 하에서의 진공단열체의 열전도계수를 측정하는 효과를 가져올 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리 고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 GHP(Guarded Hot Plate)장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 열전도계수 측정장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 도 3의 열전도계수 측정부의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 도 2의 하중 조절부의 구조를 나타내는 단면도.

Claims (7)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부에 설치되고, 시편을 포함하여, 상기 시편의 열전도계수를 측정하는 열전도계수 측정부; 및
    상기 열전도계수 측정부의 윗 쪽 또는 아래 쪽의 상기 진공 챔버 내부에 설치되어, 상기 열전도계수 측정부에 하중을 조절하여 가하는 하중 조절부;
    를 포함하는, 열전도계수 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도계수 측정부는,
    열판;
    상기 열판 상에 배치된 보조 단열재;
    상기 보조 단열재 상에 배치된 히터;
    상기 보조 단열재 상이고, 상기 히터의 좌우측에 소정 간격 떨어져 배치된 가드판; 및
    상기 히터 및 상기 가드판의 윗 쪽에 소정 간격 떨어져 배치된 냉판;
    을 포함하고,
    상기 냉판과 상기 히터 및 상기 가드판 사이에 끼워진 시편의 열전도계수를 측정하는,
    열전도계수 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도계수 측정부는, 상기 히터 및 상기 시편 상에 설치되어 그 온도를 감지하는 복수의 온도센서를 더 포함하는,
    열전도계수 측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열전도계수 측정부는, 상기 냉판과 상기 가드판 사이에 상기 시편의 두께 변화를 감지하는 적어도 하나 이상의 변위센서를 더 포함하는,
    열전도계수 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하중 조절부는,
    그 상면 중앙부위에 관통홀이 형성된 용기부;
    상기 용기부 내부에 위치되고, 그 상면의 중앙부위에 돌출부가 형성되고, 그 하면은 평평하게 형성된 이동부; 및
    상기 이동부의 하면과 상기 용기부의 내부의 하부 표면사이에 설치된 지지부;를 포함하며,
    상기 이동부의 상기 돌출부는 상기 용기부의 상기 관통홀에 끼워져 상하로 움직일 수 있는,
    열전도계수 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 외측중 상기 열전도 계수 측정부에 대향되는 위치에, 냉수를 공급하는 냉수 공급홀과 냉수를 배수하는 냉수 배수홀이 형성되고, 또한 온수를 공급하는 온수 공급홀과 온수를 배수하는 온수 배수홀이 형성되어 있는,
    열전도계수 측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 외측중 상기 하중 조절부에 대향되는 위치에 유체를 공급하는 유체 공급홀이 형성되어 있는,
    열전도계수 측정장치.
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