KR20110064349A - 열전도도 측정 장치 - Google Patents

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KR20110064349A
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Abstract

본 발명은 열전도도 측정장치를 제공한다. 이 장치는 하부 온도 고정부, 하부 온도 고정부 상에 이격되어 배치된 상부 온도 고정부, 하부 온도 고정부 상에 배치되고 열류를 생성하는 발열부, 발열부 상에 배치되고 열류 중에서 시료에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부, 및 상부 온도 고정부의 하부에 배치되고 시료를 통과하여 전달되는 열류를 측정하는 상부 열류 측정부를 포함한다. 시료는 하부 열류 측정부의 일면와 상부 열류 측정부의 일면 사이에 개재되고, 발열부 및 상기 하부 열류 측정부는 열전 소자로 구성된다.
열전 소자, 비도전성 시료, 열전도도

Description

열전도도 측정 장치{THERMAL CONDUCTIVITY MEASURING APPARATUS}
본 발명은 열전도도 측정 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로 열전 소자를 이용한 열전도도 측정 장치에 관한 것이다.
물질의 열전도도 측정방법은 대상 재료에 따라 여러 가지 다양한 방법으로 측정되고 있다. 통상적으로, 단열성의 비금속 재료의 열전도도는 가디드 핫 플레이트(Guarded Hot Plate) 방법에 의하여 측정된다. 시료의 양측에 일정한 온도가 유지되도록 일면을 가열을 하는 경우, 이 방법은 상기 시료의 주변으로의 열손실을 보상하기 위해 가드(Guard)를 상기 시료의 주위에 설치하여 측정한다. 상기 시료는 알려진 두께(d)를 가진 판 형상(plate type)이다. 진공으로 유지되는 시료에 대해, 이 방법은 복수의 센서와 측정기를 사용한다. 따라서, 이 방법을 구현하는 장치는규모가 크며, 많은 비용이 들고, 장시간의 측정시간이 필요하다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 열전소자를 이용하여 부피를 감소시킨 열전도도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치는 하부 온도 고정부, 상기 하부 온도 고정부 상에 이격되어 배치된 상부 온도 고정부, 상기 하부 온도 고정부 상에 배치되고 열류를 생성하는 발열부, 상기 발열부 상에 배치되고 상기 열류 중에서 시료에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부, 및 상기 상부 온도 고정부의 하부에 배치되고 상기 시료를 통과하여 전달되는 열류를 측정하는 상부 열류 측정부를 포함한다. 상기 시료는 상기 하부 열류 측정부의 일면와 상기 상부 열류 측정부의 일면 사이에 개재되고, 상기 발열부 및 상기 하부 열류 측정부는 열전 소자로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치는 열전도도가 높은 물질로 형성되고 루프를 이루는 온도 고정부, 상기 온도 고정부에서 상기 루프의 내부로 돌출된 하부 돌출부, 상기 하부 돌출부와 대향하여 배치되고 상기 온도 고정부를 관통하여 상기 온도 고정부와 상대적으로 직선 운동할 수 있는 상부 돌출부, 상기 상부 돌출부의 하부에 배치되고 상부 열류 측정부, 상기 하부 돌출부 상에 배치된 발열부, 및 상기 발열부 상에 배치되고 상기 발열부에서 발생되는 열을 시료에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부를 포함한다. 상기 시료는 상기 하부 열 류 측정부의 일면와 상기 상부 열류 측정부의 일면 사이에 개재되고, 상기 발열부 및 상기 열류 측정부는 열전 소자로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치는 비금속류(단열재, 열전도성 유기물 필름, 박판 등)의 열전도도를 손쉽게 측정할 수 있다. 상기 열전도도 측정 장치는 열전 소자를 사용하여 부피를 줄여서 휴대 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치는 이중 구조의 열전 소자를 사용하며, 한 층의 열전 소자는 히터로, 다른 한 층의 열전 소자는 열류계로 사용한다. 따라서, 열전도도 측정 장치는 소형화되어 단열재의 개발이나 현장적용이 쉬운 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치의 발열부 및 하부 열류 측정부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치의 상부 열류 측정부를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 열전도도 측정 장치는 열전도도가 높은 물질로 형성되고 루프를 이루는 온도 고정부(110), 상기 온도 고정부(110)에서 상기 루프의 내부로 돌출된 하부 돌출부(120), 상기 하부 돌출부(120)와 대향하여 배치되고 상기 온도 고정부(110)를 관통하여 상기 온도 고정부(110)와 상대적으로 직선 운동할 수 있는 상부 돌출부(130), 상기 상부 돌출부(130)의 하부에 배치된 상부 열류 측정부(170), 상기 하부 돌출부(120) 상에 배치된 발열부(140), 및 상기 발열부(140) 상에 배치되고 상기 발열부(140)에서 발생되는 열을 시료(160)에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부(150)를 포함한다. 상기 시료(160)는 상기 하부 열류 측정부(150)의 일면와 상기 상부 열류 측정부(170)의 일면 사이에 개재된다. 상기 발열부(140) 및 상기 하부 열류 측정부(150)는 열전 소자로 구성된다.
시료의 두께가 d이고, 상기 시료를 통과하는 열류는 q이고, 상기 시료 양단의 온도차가 dT 인 경우, 열전도도(K)는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112009075568374-PAT00001
즉, 상기 시료의 두께(d)를 통해 두께 방향으로 흐르는 열류(단위 면적당 흐 르는 열량: q)과 상기 시료의 양면의 온도차(dT)가 측정되면, 상기 열전도도(K)는 산출될 수 있다.
상기 온도 고정부(110)는 측정 분위기의 온도를 고정시킬 수 있다. 상기 온도 고정부(110)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 온도 고정부(110)는 토로이드(toroid) 형태일 수 있다. 상기 온도 고정부(110)는 열전도도가 좋은 금속 또는 금속 화합물일 수 있다. 상기 온도 고정부(110)는 열용량이 충분히 크고 항상 일정한 온도를 유지할 수 있다.
상기 하부 돌출부(120)는 상기 온도 고정부(110)와 고정 결합할 수 있다. 또는 상기 하부 돌출부(120)는 상기 온도 고정부(110)와 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 하부 돌출부(120)의 재질은 는 상기 온도 고정부(110)와 같을 수 있다.
상기 상부 돌출부(130)는 상하로 움직일 수 있는 금속기둥 형태일 수 있다. 상기 상부 돌출부(130)는 상기 온도 고정부(110)와 밀착되어 상기 온도 고정부(110)와 같은 온도를 유지할 수 있다. 가이드부(131)는 상기 온도 고정부(110)에 고정결합할 수 있다. 상기 가이드부(131)는 상기 상부 돌출부(130)의 직선 운동에 방향성을 제공할 수 있다.
눈금부(180)는 상기 상부 돌출부(130) 및 상기 온도 고정부(110)와 접촉하는 영역에 배치될 수 있다. 상기 눈금부(180)는 상기 시료(160)의 두께를 측정할 수 있다. 상기 눈금부(180)의 동작원리는 버니어켈리퍼스와 유사할 수 있다.
상기 발열부(140)는 열전 소자로 구성될 수 있다. 상기 하부 열류 측정부(150)는 열전 소자로 구성될 수 있다. 또한, 상기 발열부(140) 및 상기 하부 열류 측정부(150)는 일체형으로 제작될 수 있다.
상기 발열부(140)는 제1 세라믹 기판(141), 상기 제1 세라믹 기판(141) 상에 배치된 제1 하부 전극(142), 상기 제1 하부 전극(141)과 전기적으로 연결되고 상기 제1 하부 전극(141) 상에 배치된 제1 열전 구조체(143), 상기 제1 열전 구조체(143) 상에 배치되고 상기 제1 열전 구조체(143)에 전기적으로 연결된 제1 상부 전극(144), 및 상기 제1 상부 전극(144) 상에 배치된 제2 세라믹 기판(145)을 포함할 수 있다. 상기 제1 하부 전극(142)과 상기 제1 상부 전극(144)에 전력이 인가되어, 상기 제1 열전 구조체(143)는 열을 발생시킬 수 있다.
상기 제1 열전 구조체(143)는 직렬 연결된 한 쌍의 N형 열전 소자와 P형 열전 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 열전 구조체들(143)은 서로 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 열전 구조체들(143)은 열을 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 전류는 각 Ｎ형과 Ｐ형 열전 소자를 통해 제1 하부 전극(141)과 제1 상부 전극(144)에 교대로 흐를 수 있다. 이에 따라, 열은 상기 제1 열전 구조체(143)를 통해 한 방향으로만 이동될 수 있다.
상기 발열부(140)는 외부로 노출된 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)를 포함할 수 있다. 발열 전원 공급부(149)는 상기 제1 노드(N1)와 상기 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 발열 전원 공급부(149)는 DC 전원일 수 있다. 상기 발열 전원 공급부(149)의 출력에 따라 상기 발열부(140)는 열을 발생시킬 수 있다. 상기 하부 돌출부(120)와 상기 제1 세라믹 기판(141)은 고정 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 발열부(140)의 양단은 일정한 온도차를 유지할 수 있다. 상기 발열 전 원 공급부(149)는, 상기 발열부(140)의 양단에 일정한 온도차를 유지하거나 또는 상기 발열부(140)가 일정한 열량을 발생시키도록, 능동 제어될 수 있다.
상기 하부 열류 측정부(150)는 상기 제2 세라믹 기판(145) 상에 배치된 제3 세라믹 기판(151), 상기 제3 세라믹 기판(151) 상에 배치된 제2 하부 전극(152), 상기 제2 하부 전극(152)과 전기적으로 연결되고 상기 제2 하부 전극(152) 상에 배치된 제2 열전 구조체(153), 상기 제2 열전 구조체(153)과 전기적으로 연결되고 상기 제2 열전 구조체(153) 상에 배치된 제2 상부 전극(154), 및 상기 제2 상부 전극(154) 상에 배치된 제4 세라믹 기판(155)을 포함할 수 있다. 상기 상기 하부 열류 측정부(150)를 통과하는 열류는 기전력을 발생시킬 수 있다. 상기 기전력은 제3 노드(N3)와 제 4노드(N4)를 통하여 하부 기전력 감지부(159)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 하부 기전력 감지부(159)는 기전력과 열류의 관계를 통하여 상기 열류 측정부(150)를 통과하는 열류를 추출할 수 있다. 기전력은 두께와 열전도도를 알고 있는 시료를 사용하여 보정될 수 있다.
하부 온도 측정부(191)는 상기 하부 열류 측정부(150)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(191)는 상기 시료(160)와 접촉하여 상기 시료(160)의 일면의 온도(T11)를 측정할 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(191)는 열전대를 포함할 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(191)는 온도 계산부(193)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(191)는 상기 제 4 세라믹 기판(155)에 형성된 그루브(192) 내에 배치될 수 있다.
상기 하부 열류 측정부(150)의 구조는 실질적으로 상기 발열부(140)의 구조 와 동일할 수 있다. 그러나, 상기 하부 열류 측정부(150)의 동작 방법은 상기 발열부(140)와 다르다. 즉, 상기 하부 열류 측정부(150)는 열전소자로 구성된 열류계일 수 있다. 상기 하부 열류 측정부(150)는 상기 하부 열류 측정부(150)의 양단의 온도차에 의하여 기전력을 제공할 수 있다. 상기 열전 소자로 구성된 상기 하부 열류 측정부(150)는 통상의 열류계보다 동일 온도차에 대해 기전력이 훨씬 크므로 고감도를 가질 수 있다.
상기 발열부(140)에 제어된 전류가 흐르면, 상기 발열부(140)가 생성하는 열은 상기 발열부(140)의 윗면으로 흐를 수 있다. 따라서, 상기 발열부(140)의 일면은 냉각되고, 상기 발열부(140)의 타면은 가열될 수 있다. 그러나, 상기 발열부(140)의 일면은 상기 하부 돌출부(120)와 접촉하므로, 상기 발열부(140)의 일면의 온도는 일정한 기준 온도(T1)로 유지될 수 있다. 상기 발열부(140)의 열은 하부 열류 측정부(150), 시료(160), 상부 열류 측정부(170), 상부 돌출부(130), 온도고정부(110), 및 하부 돌출부(120)를 통하여 흐를 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 발열부(140)의 양면의 온도차는 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 상기 기준 온도(T1)는 일정한 것이 바람직하나, 시간에 따라 상기 기준 온도(T1)는 변할 수 있다.
상기 상부 열류 측정부(170)는 열전소자로 구성된 열류계일 수 있다. 상기 열전 소자는 상기 열전 소자의 양단의 온도차에 의하여 기전력을 제공할 수 있다. 상기 열전 소자로 구성된 상기 상부 열류 측정부(170)는 통상의 열류계보다 동일 온도차에 대해 기전력이 훨씬 크므로 고감도를 가질 수 있다. 상기 기전력은 제5 노드(N5)와 제 6노드(N6)를 통하여 상부 기전력 감지부(179)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 상부 기전력 감지부(179)는 기전력과 열류의 관계를 통하여 상기 열류 측정부(150)를 통과하는 열류를 추출할 수 있다.
상기 상부 열류 측정부(170)는 제5 세라믹 기판(171), 상기 제5 세라믹 기판(171) 상에 배치된 제3 하부 전극(172), 상기 제3 하부 전극(172)과 전기적으로 연결되고 상기 제3 하부 전극(172) 상에 배치된 제3 열전 구조체(173), 상기 제3 열전 구조체(173) 상에 배치되고 상기 제3 열전 구조체(173)에 전기적으로 연결된 제3 상부 전극(174), 및 상기 제3 상부 전극(174) 상에 배치된 제6 세라믹 기판(175)을 포함할 수 있다. 제3 열전 구조체(173)는 Ｎ형 열전 구조체(173a) 및 Ｐ형 열전 구조체(173b)를 포함할 수 있다.
상부 온도 측정부(194)는 상기 상부 열류 측정부(170)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(194)는 상기 시료(160)와 접촉하여 상기 시료(160)의 타면의 온도(T22)를 측정할 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(194)는 열전대를 포함할 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(194)는 온도 계산부(193)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(194)는 상기 제 5 세라믹 기판(171)에 형성된 그루브(미도시) 내에 배치될 수 있다.
상기 시료(160)는 비금속 단열재일 수 있다. 상기 시료(160)는 판형일 수 있다. 상기 시료(160)는 상기 제4 세라믹 기판(155)과 상기 상부 열류 측정부(170) 사이에 밀착되어 배치될 수 있다. 상기 시료의 양면의 온도차(dT)는 상기 상부 온도 측정부(194)와 상기 하부 온도 측정부(191)에 의하여 추출될 수 있다. 또한, 상 기 시료를 통과하는 열류(q)는 상기 하부 열류 측정부(150)와 상기 상부 열류 측정부(170)의 열류를 평균하여 구할 수 있다. 또한, 상기 시료(160)의 두께(d)는 상기 눈금부(180)에 의하여 구해질 수 있다. 따라서, 상기 시료(160)의 열전도도는 추출될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전도도 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 열전도도 측정 장치는 하부 온도 고정부(220), 상기 하부 온도 고정부(220) 상에 이격되어 배치된 상부 온도 고정부(230), 상기 하부 온도 고정부(220) 상에 배치되고 열류(Q1)를 생성하는 발열부(240), 및 상기 발열부(240) 상에 배치되고 상기 열류(Q1) 중에서 시료(260)에 전달되는 열류(Q2)를 측정하는 하부 열류 측정부(250), 및 상기 상부 온도 고정부(230)의 하부에 배치되고 상기 시료(160)를 통과하여 전달되는 열류(Q3)를 측정하는 상부 열류 측정부(270)를 포함한다. 상기 시료(260)는 상기 하부 열류 측정부(250)의 일면와 상기 상부 열류 측정부(270)의 일면 사이에 개재되고, 상기 발열부(240) 및 상기 하부 열류 측정부(250)는 열전 소자로 구성된다.
상기 하부 온도 고정부(220) 및 상기 상부 온도 고정부(230)는 열전도도가 좋은 금속 또는 금속 화합물일 수 있다. 상기 하부 온도 고정부(220)는 열용량이 충분히 크고 항상 일정한 온도(T1)를 유지할 수 있다. 상기 상부 온도 고정부(230)은 열용량이 충분히 크고 항상 일정한 온도(T2)를 유지할 수 있다.
상기 발열부(240)는 열전 소자로 구성될 수 있다. 상기 하부 열류 측정부(250)는 열전 소자로 구성될 수 있다. 또한, 상기 발열부(240) 및 상기 하부 열류 측정부(250)는 일체형으로 제작될 수 있다.
상기 발열부(240)는 제1 세라믹 기판(241), 상기 제1 세라믹 기판(241) 상에 배치된 제1 하부 전극(242), 상기 제1 하부 전극(242)과 전기적으로 연결되고 상기 제1 하부 전극(242) 상에 배치된 제1 열전 구조체(243), 상기 제1 열전 구조체(243) 상에 배치되고 상기 제1 열전 구조체(243)에 전기적으로 연결된 제1 상부 전극(244), 및 상기 제1 상부 전극(244) 상에 배치된 제2 세라믹 기판(245)을 포함할 수 있다.
상기 제1 열전 구조체(243)는 직렬 연결된 한 쌍의 N형 열전 구조체와 P형 열전 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 열전 구조체들은 서로 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 열전 구조체들(243)은 열을 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 전류는 각 Ｎ형과 Ｐ형 열전 소자를 통해 제1 하부 전극(242)과 제1 상부 전극(244)에 교대로 흐를 수 있다. 이에 따라, 열은 상기 열전 구조체(243)를 통해 오직 한 방향으로만 이동될 수 있다.
상기 발열부(240)는 외부로 노출된 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)를 포함할 수 있다. 발열 전원 공급부(249)는 상기 제1 노드(N1)와 상기 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 발열 전원 공급부(249)는 DC 전원일 수 있다. 상기 발열 전원 공급부(249)의 출력에 따라 상기 발열부(240)는 열을 발생시킬 수 있다. 상기 하부 온도 고정부(220)와 상기 제1 세라믹 기판(241)은 고정 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 발열부(240)의 양단은 일정한 온도차를 유지할 수 있다. 상기 발열 전 원 공급부(249)는, 상기 발열부(240)의 양단에 일정한 온도차를 유지하거나 또는 상기 발열부(240)가 일정한 열량을 발생시키도록, 능동 제어될 수 있다.
상기 하부 열류 측정부(250)는 상기 제2 세라믹 기판(245) 상에 배치된 제2 하부 전극(252), 상기 제2 하부 전극(252)과 전기적으로 연결되고 상기 제2 하부 전극(252) 상에 배치된 제2 열전 구조체(253), 상기 제2 열전 구조체(253)와 전기적으로 연결되고 상기 제2 열전 구조체(253) 상에 배치된 제2 상부 전극(254), 및 상기 제2 상부 전극(254) 상에 배치된 제3 세라믹 기판(255)을 포함할 수 있다. 상기 제1 하부 전극(242)과 상기 제1 상부 전극(242)에 전력을 인가하여 상기 제1 열전 구조체(243)는 열을 발생시킬 수 있다. 상기 제2 열전 구조체(253)를 통과하는 열류는 기전력을 발생시킬 수 있다. 하부 기전력 감지부(259)는 제 3 노드(N3)와 제 4 노드(N4)에 연결되어 상기 제2 열전 구조체(253)를 통하여 흐르는 열류(Q2)에 기인한 기전력을 측정할 수 있다.
상기 발열부(240)에 제어된 전류가 흐르면, 상기 발열부(240)가 생성하는 열류(Q1)은 상기 발열부(240)의 윗면으로 흐를 수 있다. 따라서, 상기 발열부(240)의 일면은 냉각되고, 상기 발열부(240)의 타면은 가열될 수 있다. 그러나, 상기 발열부(240)의 일면은 상기 하부 온도 고정부(220)와 접촉하므로, 상기 발열부(240)의 일면의 온도는 일정한 기준 온도(T1)로 유지될 수 있다. 상기 발열부(240)의 열류은 하부 열류 측정부, 시료, 및 상부 열류 측정부를 통하여 흐를 수 있다.
하부 온도 측정부(291)는 상기 하부 열류 측정부(250)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(291)는 상기 시료(160)와 접촉하여 상기 시료(160)의 일면의 온도(T11)를 측정할 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(291)는 열전대를 포함할 수 있다. 상기 하부 온도 측정부(291)는 온도 계산부(293)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 상부 열류 측정부(270)는 제4 세라믹 기판(271), 상기 제4 세라믹 기판(271) 상에 배치된 제3 하부 전극(272), 상기 제3 하부 전극(272)과 전기적으로 연결되고 상기 제3 하부 전극(272) 상에 배치된 제3 열전 구조체(273), 상기 제3 열전 구조체(273) 상에 배치되고 상기 제3 열전 구조체(273)에 전기적으로 연결된 제3 상부 전극(274), 및 상기 제3 상부 전극(274) 상에 배치된 제5 세라믹 기판(275)을 포함할 수 있다. 상부 기전력 감지부(279)는 제 5 노드(N5)와 제 6 노드(N6)에 연결되어 상기 제3 열전 구조체(273)를 통하여 흐르는 열류(Q3)에 기인한 기전력을 측정할 수 있다.
상부 온도 측정부(294)는 상기 상부 열류 측정부(270)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(294)는 상기 시료(160)와 접촉하여 상기 시료(160)의 타면의 온도(T22)를 측정할 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(294)는 열전대를 포함할 수 있다. 상기 상부 온도 측정부(294)는 상기 온도 계산부(293)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(290)는 실시간 분석함으로서 열전도도를 구할 수 있게 된다. 상기 제어부(290)는 상기 발열 전원 공급부(249)의 출력을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(290)는 상기 하부 기전력 감지부(259), 상기 하부 기전력 감지부(279), 및 온도 계산부(293)의 출력 신호를 입력받아 처리할 수 있다. 상기 발열부(240), 상기 하부 열류 측정부(250), 및 상기 상부 열류 측정부(270)의 신호들은 보정될 수 있다.
상기 시료(160)는 비금속 단열재일 수 있다. 상기 시료(160)는 판형일 수 있다. 상기 시료(160)는 상기 제3 세라믹 기판(255)과 상기 상부 열류 측정부(270) 사이에 밀착되어 배치될 수 있다. 상기 시료의 양면의 온도차(dT)는 상기 상부 온도 측정부(294)와 상기 하부 온도 측정부(291)에 의하여 추출될 수 있다. 또한, 상기 시료를 통과하는 열류(q)는 상기 하부 열류 측정부(250)와 상기 상부 열류 측정부(270)의 열류(Q2,Q3)를 평균하여 구할 수 있다. 또한, 상기 시료(160)의 두께(d)는 측정될 수 있다. 따라서, 상기 시료(160)의 열전도도는 추출될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치의 발열부 및 하부 열류 측정부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도도 측정 장치의 상부 열류 측정부를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전도도 측정 장치를 설명하는 도면이다.

Claims (11)

  1. 하부 온도 고정부;
    상기 하부 온도 고정부 상에 이격되어 배치된 상부 온도 고정부;
    상기 하부 온도 고정부 상에 배치되고 열류를 생성하는 발열부;
    상기 발열부 상에 배치되고 상기 열류 중에서 시료에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부; 및
    상기 상부 온도 고정부의 하부에 배치되고 상기 시료를 통과하여 전달되는 열류를 측정하는 상부 열류 측정부를 포함하고,
    상기 시료는 상기 하부 열류 측정부의 일면와 상기 상부 열류 측정부의 일면 사이에 개재되고, 상기 발열부 및 상기 하부 열류 측정부는 열전 소자로 구성되는 것을 특징으로 열전도도 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발열부 및 상기 하부 열류 측정부는 일체형으로 제작되고,
    상기 발열부는:
    제1 세라믹 기판;
    상기 제1 세라믹 기판 상에 배치된 제1 하부 전극;
    상기 제1 하부 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제1 하부 전극 상에 배치된 제1 열전 구조체;
    상기 제1 열전 구조체 상에 배치되고 상기 제1 열전 구조체에 전기적으로 연결된 제1 상부 전극; 및
    상기 제1 상부 전극 상에 배치된 제2 세라믹 기판을 포함하고,
    상기 하부 열류 측정부는:
    상기 제2 세라믹 기판 상에 배치된 제2 하부 전극;
    상기 제2 하부 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제2 하부 전극 상에 배치된 제2 열전 구조체;
    상기 제2 열전 구조체와 전기적으로 연결되고 상기 제2 열전 구조체 상에 배치된 제2 상부 전극; 및
    상기 제2 상부 전극 상에 배치된 제3 세라믹 기판을 포함하고,
    상기 제1 하부 전극과 상기 제1 상부 전극에 전력을 인가하여 상기 제1 열전 구조체은 열을 발생시키고,
    상기 제2 열전 구조체를 통과하는 열류는 기전력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 열류 측정부는:
    제4 세라믹 기판;
    상기 제4 세라믹 기판 상에 배치된 제3 하부 전극;
    상기 제3 하부 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제3 하부 전극 상에 배치된 제3 열전 구조체;
    상기 제3 열전 구조체 상에 배치되고 상기 제3 열전 구조체에 전기적으로 연결된 제3 상부 전극; 및
    상기 제3 상부 전극 상에 배치된 제5 세라믹 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 열류 측정부의 일면에 배치된 하부 온도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 열류 측정부의 일면에 배치된 상부 온도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  6. 열전도도가 높은 물질로 형성되고 루프를 이루는 온도 고정부;
    상기 온도 고정부에서 상기 루프의 내부로 돌출된 하부 돌출부;
    상기 하부 돌출부와 대향하여 배치되고 상기 온도 고정부를 관통하여 상기 온도 고정부와 상대적으로 직선 운동할 수 있는 상부 돌출부;
    상기 상부 돌출부의 하부에 배치되고 상부 열류 측정부;
    상기 하부 돌출부 상에 배치된 발열부; 및
    상기 발열부 상에 배치되고 상기 발열부에서 발생되는 열을 시료에 전달되는 열류를 측정하는 하부 열류 측정부를 포함하고,
    상기 시료는 상기 하부 열류 측정부의 일면와 상기 상부 열류 측정부의 일면 사이에 개재되고, 상기 발열부 및 상기 열류 측정부는 열전 소자로 구성되는 것을 특징으로 열전도도 측정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상부 돌출부와 상기 온도 고정부가 접촉하는 영역에 배치된 눈금부를 더 포함하고,
    상기 눈금부는 상기 시료의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 발열부는:
    제1 세라믹 기판;
    상기 제1 세라믹 기판 상에 배치된 제1 하부 전극;
    상기 제1 하부 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제1 하부 전극 상에 배치된 제1 열전 구조체;
    상기 제1 열전 구조체 상에 배치되고 상기 제1 열전 구조체들에 전기적으로 연결된 제1 상부 전극; 및
    상기 제1 상부 전극 상에 배치된 제2 세라믹 기판을 포함하고,
    상기 하부 열류 측정부는:
    상기 제2 세라믹 기판 상에 배치된 제3 세라믹 기판;
    상기 제3 세라믹 기판 상에 배치된 제2 하부 전극;
    상기 제2 하부 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제2 하부 전극 상에 배치된 제2 열전 구조체;
    상기 제2 열전 구조체와 전기적으로 연결되고 상기 제2 열전 구조체 상에 배치된 제2 상부 전극; 및
    상기 제2 상부 전극 상에 배치된 제4 세라믹 기판을 포함하고,
    상기 제1 하부 전극과 상기 제1 상부 전극에 전력을 인가하여 상기 제1 열전 구조체는 열을 발생시키고,
    상기 제2 열전 구조체를 통과하는 열류는 기전력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 하부 열류 측정부의 일면에 배치된 하부 온도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 상부 열류 측정부의 일면에 배치된 상부 온도 측정부를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 상부 돌출부 및 상기 온도 고정부가 접촉하는 영역에 배치되고,
    상기 시료의 두께를 측정하는 눈금부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정 장치.
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