KR20120059799A - 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법 - Google Patents

극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치는, 열팽창계수가 측정될 제1시편을 지지하는 베이스와, 열전도도가 측정될 제2시편의 일측을 구속하여 상기 베이스로부터 이격시키는 홀더와, 상기 제2시편의 일측 외면을 내부에 수용하여 외부로부터 제공된 열을 제2시편에 전달하는 히터마운트와, 상기 베이스, 제1시편, 제2시편의 일측에서 온도변화 또는 변형량을 측정하는 센서와, 상기 베이스 및 홀더를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제1챔버와, 상기 제1챔버를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제2챔버와, 상기 제2챔버를 내부에 수용하여 외부와 단절된 공간을 형성하는 제3챔버와, 냉매공급장치로부터 공급된 냉매를 압축하여 냉각하는 냉각부와, 상기 냉각부로부터 제공된 냉매의 냉기를 전도시켜 상기 제3챔버 내부 공간을 극저온으로 냉각하는 열전도부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법{A measuring device for thermal conductivity and thermal expansion coefficient at cryogenic temperature and method for simultaneous measurment of thermal conductivity and thermal expansion coefficient}
본 발명은 극저온에서 시편의 열전도도 및 열팽창계수를 동시에 측정 가능하도록 한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 극저온에서의 열전도도 측정은 전도 냉각을 이용한 직접 측정방식과 밀도, 비열, 열확산도를 이용하여 계산하는 간접 측정방식이 사용된다.
간접 측정방식은 극저온에서 밀도, 비열 및 열확산도를 모두 측정하기 매우 어렵기 때문에 잘 사용되고 있지 않지만, 직접 측정방식은 정밀도가 상대적으로 우수하여 간접 측정방식보다 많이 채택되어 사용되고 있으며, 냉동기 또는 극저온 용기 내에 구비된 시편홀더에 시편을 부착시킨 후 히터를 이용하여 온도를 가변시키면서 열전도도를 측정하게 된다.
첨부된 도 1은 종래 기술에 의한 열전도도 측정 장치를 이용하여 시편의 열전도도를 측정하는 모습을 보인 개략도로서, 첨부된 도면과 같이 시편(S)은 홀더(B)에 일단부가 고정되고, 타단부는 히터(H)와 접촉하여 열을 제공받도록 구성된다.
그리고, 상기 시편(S)의 상면 다수 곳에는 온도 측정을 위한 실리콘다이오드(D)가 구비되며, 상기 실리콘다이오드(D)는 시편(S)의 온도 변화를 측정하게 된다.
상기 시편(S)의 하면에는 에폭시글라스(E) 및 에폭시지지대(Z)를 구비하여 시편(S)을 홀더에 지지하도록 구성된다.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 열전도도 측정장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 상기의 열전도도 측정장치를 이용하여 측정 가능한 시편(S)에 제한이 있다. 즉, 종래 기술에 의한 열전도도 측정장치는 에폭시보다 열전도도가 매우 큰 금속재료 시편에만 사용 가능하다.
따라서, 에폭시를 포함하는 복합재료가 시편(S)으로 채택된 경우 에폭시글라스(E) 및 에폭시지지대(Z)에 열이 전도되어 정확한 측정이 불가하다.
그리고, 상기 히터(H)는 시편(S)의 단부 하면에 접촉하여 열을 제공하게 되므로, 시편에 전도되는 열의 분포가 불균일하여 정확한 실험이 어려운 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 시편(S)에 대하여 열팽창계수 등을 측정하기 위해서는 별도의 열팽창계수 측정 장치를 더 구비하여야 하므로 측정하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 측정 장비를 구비하는데 큰 비용이 요구되므로 바람직하지 못하다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 극저온에서 시편의 열전도도 및 열팽창계수를 동시에 측정 가능하도록 한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 시편의 일단부에서 일정한 속도 분포로 열유동이 발생할 수 있고 홀더와 시편을 이격시켜 홀더에 시편이 지지되지 않도록 히터마운트를 설계하여 보다 정확한 열전도도의 측정이 가능하도록 한 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 및 이를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치는, 열팽창계수가 측정될 제1시편을 지지하는 베이스와, 열전도도가 측정될 제2시편의 일측을 구속하여 상기 베이스로부터 이격시키는 홀더와, 상기 제2시편의 일측 외면을 내부에 수용하여 외부로부터 제공된 열을 제2시편에 전달하는 히터마운트와, 상기 베이스, 제1시편, 제2시편의 일측에서 온도변화 또는 변형량을 측정하는 센서와, 상기 베이스 및 홀더를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제1챔버와, 상기 제1챔버를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제2챔버와, 상기 제2챔버를 내부에 수용하여 외부와 단절된 공간을 형성하는 제3챔버와, 냉매공급장치로부터 공급된 냉매를 압축하여 냉각하는 냉각부와, 상기 냉각부로부터 제공된 냉매의 냉기를 전도시켜 상기 제3챔버 내부 공간을 극저온으로 냉각하는 열전도부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 히터마운트는 제2시편을 기준으로 대칭형상을 가지며, 상기 베이스와 이격됨을 특징으로 한다.
상기 제1챔버와 제2챔버 각각의 내부 공간은 서로 연통하는 것을 특징으로 한다.
상기 열전도부의 일측은 상기 제3챔버 내부 일측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3챔버 일측에는, 상기 제3챔버 내부 압력을 설정압력 이하로 제한하기 위한 압력보정구가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 제3챔버 일측에는, 상기 제3챔버의 내부 공간과 외부를 선택적으로 연통하기 위한 밸브가 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정 방법은, 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 일 구성인 베이스 일측에 열전도도가 측정될 제2시편을 설치하고, 베이스의 상면에 열팽창계수가 측정될 제1시편을 안착하는 시편준비단계와, 상기 제1시편 및 제2시편의 외측에 다수 층의 구획공간을 형성하여 내장하는 시편내장단계와, 상기 구획공간 내부에 진공분위기를 형성하는 진공형성단계와, 냉매공급장치로부터 공급된 냉매로부터 제공된 냉기를 전도시켜 상기 구획공간을 냉각하는 냉각단계와, 상기 제2시편 일측에 열을 제공하여 열유동을 발생하는 열제공단계와, 상기 제1시편 및 제2시편 일측에 구비된 센서를 통해 제2시편의 열전도도 및 제1시편의 열팽창계수를 측정하는 측정단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 시편준비단계에서, 상기 제1시편과 제2시편은 서로 이격됨을 특징으로 한다.
상기 열제공단계는, 상기 베이스로부터 이격되고, 상기 제2시편 일측에 결합된 상/하 대칭 형상의 히터마운트에 열을 제공하여 시편으로 전도하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 진공형성단계에서, 최외측에 구비된 구획공간 내부는 설정압력 이하로 제어됨을 특징으로 한다.
상기 시편내장단계는, 상기 다수 층의 구획공간을 이용하여 상기 제1시편 및 제2시편과 복사열의 접촉을 차단하는 과정임을 특징으로 한다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치에서는, 극저온에서 시편의 열전도도 및 열팽창계수를 동시에 측정 가능하다.
따라서, 구획공간 내부에 극저온분위기를 조성하는 시간이 현저히 단축되며 측정 속도가 향상되는 이점이 있다.
또한 본 발명에서는 시편 일측에 히터마운트를 설계하되 베이스로부터 이격시켜 열손실 없이 일정한 속도 분포로 열유동이 발생할 수 있도록 구성하였다.
따라서 열전도도의 측정값을 보다 정확하게 구할 수 있는 이점이 있다.
뿐만 아니라, 협소한 공간에서도 열전도도 및 열팽창계수를 측정할 수 있게 되므로 사용편의성이 증가하는 이점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 의한 열전도도 측정 장치를 이용하여 시편의 열전도도를 측정하는 모습을 부분적으로 보인 사시도.
도 2 는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 바람직한 실시예의 구성도.
도 3 은 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 구성을 보인 분해 사시도.
도 4 는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 내부에 시편이 안착된 모습을 보인 부분 확대 사시도.
도 5 는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 내부에 시편이 안착된 모습을 보인 측면도.
도 6 은 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용하여 열전도도 및 열팽창계수를 동시에 측정하는 방법을 나타낸 공정 순서도.
이하에서는 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 구성을 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 바람직한 실시예의 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 구성을 보인 분해 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면과 같이, 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치(이하 '측정장치(100)'라 칭함)는, 내부에 진공분위기를 형성하고, 냉매를 이용하여 극저온으로 냉각한 상태에서 내장된 열팽창계수 측정이 요구되는 제1시편(112)과, 열전도도 측정이 요구되는 제2시편(116)에 변형감지센서(114)와 온도센서(140) 중 하나 이상을 구비하여 열팽창계수 및 열전도도를 동시에 측정할 수 있도록 구성된다.
상기 측정장치(100)를 이용한 열팽창계수 및 열전도도 측정을 위한 주변 장치에 대하여 간략히 설명하면, 상기 측정장치(100)의 좌측에는 진공형성장치(200)가 구비된다. 상기 진공형성장치(200)는 내부로 흡인력을 발생하고, 이러한 흡인력은 상기 측정장치(100) 내부로 제공되어 측정장치(100) 내부에 진공 분위기를 조성하기 위한 구성이다.
따라서, 상기 진공형성장치(200)와 측정장치(100) 사이에는 연결관(210)이 구비된다.
상기 측정장치(100) 우측에는 냉매공급장치(300)가 구비된다. 상기 냉매공급장치(300)는 측정장치(100) 내부에 극저온 분위기를 조성하기 위한 구성으로, 상기 측정장치(100) 하부 일측에 구비된 냉각부(180)에 기체 상태의 질소나 헬륨 등의 냉매를 공급하고, 상기 냉각부(180)는 냉매를 반복 압축함으로써 상기 측장장치(100) 내부를 냉각시키게 된다.
따라서, 상기 냉매공급장치(300)와 측정장치(100)는 냉매공급관으로 연결됨이 바람직하다.
상기 측정장치(100)의 좌측 상부에는 제어계측장치(400)가 구비된다. 상기 제어계측장치(400)는 냉매공급장치(300)와 측정장치(100) 및 진공형성장치(200)의 동작을 설정하고 제어하기 위한 구성이다.
이하 첨부된 도 3을 참조하여 측정장치(100)의 구성을 보다 상세하게 설명하면, 상기 측정장치(100)는 맨 아래에 전술한 냉각부(180)가 구비되며, 상기 냉각부(180)는 냉매공급장치(300)로부터 냉매를 공급받아 반복 압축함으로써 냉매의 온도를 점차적으로 낮추게 된다.
상기 냉각부(180)의 상측에는 제3챔버(170)가 구비된다. 상기 제3챔버(170)는 측정장치(100)의 외관 대부분을 형성하며, 내측에는 열전도부(190)를 구비하고 있다.
상기 열전도부(190)는 냉각부(180)에 의해 냉각된 냉매로부터 흡열되어 냉각되는 구성으로, 상기 냉각부(180)의 냉기를 제3챔버(170) 내부의 공간으로 전도시켜 제3챔버(170) 내부 공간을 극저온 분위기로 냉각될 수 있도록 하는 구성이다.
상기 제3챔버(170)는 제3커버(172)에 의해 내부에 구획된 공간이 형성되며, 상기 제3챔버(170)의 외측면 좌측에는 압력보정구(174)가 구비된다.
상기 압력보정구(174)는 진공형성장치(200)로부터 제공받은 흡인력에 의해 제3챔버(170) 내부 공간이 진공분위기로 조성될 때, 설정압력 이상으로 높아지지 않도록 제한하기 위한 구성으로, 상기 압력보정구(174)는 제3챔버(170) 내부 공간이 설정압력 이상으로 높아질 때 선택적으로 개구되어 외기를 유입시킴으로써 측정장치(100)의 파손을 미연에 방지하게 된다.
상기 제3챔버(170)의 외측에는 밸브(176)가 구비된다. 상기 밸브(176)는 진공형성장치(200)의 연결관(210)과 연통되게 연결되어 상기 제3챔버(170) 내부 공간에 진공 분위기가 형성될 수 있도록 하는 구성으로, 상기 진공형성장치(200)가 동작시에 상기 밸브(176)는 개방된 상태이고, 상기 제3챔버(170) 내부 공간에 설정 압력이 맞추어 졌을 때 선택적으로 차폐함으로써, 상기 제3챔버(170) 내부 공간에 진공 분위기가 유지될 수 있도록 한다.
상기 제3챔버(170) 내측에는 제2챔버(160)가 구비된다. 상기 제2챔버(160)는 제3챔버(170) 내부 공간에 조금 더 작은 구획공간으로 구획하기 위한 구성으로, 상기 열전도부(190)에 의해 전도되는 냉기가 상측으로 이동할 수 있도록 안내하는 역할도 동시에 수행한다.
그리고, 상기 제2챔버(160)는 제2커버(162)를 상측에 구비하여 결합함으로써 선택적으로 밀폐될 수 있다.
상기 제2챔버(160)의 내부에는 제1챔버(도 4의 도면부호 150 참조)가 구비된다. 상기 제1챔버(150)는 제2챔버(160)가 형성하는 구획공간 내부에 보다 작은 구획공간을 형성하기 위한 구성으로, 상기 제1챔버(150) 내부에는 다수의 시편이 내장되어 열전도도 및 열팽창계수를 측정할 수 있는 공간이 형성된다.
상기 제1챔버(150)는 제1커버(152)와 결합됨으로써 개구된 내부가 선택적으로 차폐되며, 상기 제1챔버(150) 내부 공간은 제2챔버(160) 내부 공간과 하측을 통해 연통되도록 구성되어 상기 열전도부(190)를 통해 제공받은 냉기가 제2챔버(160)를 통해 제1챔버(150) 내부 공간에 제공될 수 있도록 구성된다.
이하 첨부된 도 4를 참조하여 제1챔버(150) 내부의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4에는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치(100) 내부에 시편이 안착된 모습을 보인 부분 확대 사시도가 도시되어 있다.
첨부된 도면과 같이, 상기 제1챔버(150) 내부에는 열팽창계수가 측정될 제1시편(112)을 지지하는 베이스(110)와, 열전도도가 측정될 제2시편(116)의 일측을 구속하여 상기 베이스(110)로부터 이격시키는 홀더(120)와, 상기 제2시편(116)의 일측 외면을 내부에 수용하여 외부로부터 제공된 열을 제2시편(116)에 전달하는 히터마운트(130)와, 상기 베이스(110), 제1시편(112), 제2시편(116)의 일측에서 온도 변화 또는 변형량을 측정하는 온도센서(140) 및 변형감지센서(114)가 구비된다.
이하 상기 구성요소들을 구체적으로 설명하면, 상기 베이스(110)는 상기 홀더(120)를 지지함과 동시에 제1시편(112)을 선택적으로 지지함으로써, 열팽창계수의 측정이 가능하도록 구성된 것으로, 상기 베이스(110)의 하면에는 도시되진 않았지만 센서가 구비된다.
그리고, 상기 베이스(110)와 접촉한 상태로 상면에 안착한 제1시편(112)에는 변형감지센서(114)와 온도센서(140)가 구비된다. 보다 구체적으로는 상기 제1시편(112)의 상면 우측에는 변형감지센서(114)가 구비되고, 상기 변형감지센서(114)의 좌측에는 온도센서(140)의 일 구성인 제1온도센서(142)가 구비된다. 따라서, 상기 제1온도센서(142)가 측정한 제1시편(112)의 온도 변화에 따른 제1시편(112)의 열팽창계수는 변형감지센서(114)에 의해 측정 가능하게 된다.
상기 베이스(110)의 좌측에는 홀더(120)가 구비된다. 상기 홀더(120)는 제2시편(116)의 일측을 구속하여 지지하는 구성으로, 상기 제2시편(116)은 홀더(120)에 의해 반대측이 베이스(110)로부터 이격된 상태를 유지하게 된다.
상기 제2시편(116)의 우측단에는 히터마운트(130)가 구비된다. 상기 히터마운트(130)는 극저온 분위기로 냉각된 제2시편(116)에 열을 전도하기 위한 구성으로, 상기 히터마운트(130)의 우측단에는 히터(132)가 부착되어 있고, 상기 히터(132)는 전원 인가시에 선택적으로 발열함으로써 상기 히터마운트(130)를 가열하게 된다.
그리고, 가열된 히터마운트(130)는 열을 좌측 방향으로 전도시켜 상기 제2시편(116)에 전도함으로써 상기 제2시편(116)의 열전도도를 측정할 수 있게 된다.
이를 위해 상기 제2시편(116)의 길이 방향으로는 온도센서(140)가 이격되게 배치되어 있다.
보다 구체적으로는, 상기 제2시편(116)의 길이 방향으로는 온도센서(140)의 일 구성인 한 쌍의 제2온도센서(144)가 이격 배치된다.
그리고, 상기 히터마운트(130)는 제2시편(116)에 보다 균일한 열유동을 발생시킬 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
따라서, 상기 히터마운트(130)는 제2시편(116)에 대하여 상/하 방향으로 대칭되는 형상을 갖도록 구성하였다.
이하 첨부된 도 6 을 참조하여 상기와 같이 구성되는 측정장치(100)를 이용하여 열전도도 및 열팽창계수를 측정하는 방법을 설명하기로 한다.
도 6에는 본 발명에 의한 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치(100)를 이용하여 열전도도 및 열팽창계수를 측정하는 방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.
도면과 같이, 상기 측정장치(100)를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 측정 방법은, 베이스(110) 일측에 열전도도가 측정될 제2시편(116)을 설치하고, 베이스(110)의 상면에 열팽창계수가 측정될 제1시편(112)을 안착하는 시편준비단계(S100)와, 상기 제1시편(112) 및 제2시편(116)의 외측에 다수 층의 구획공간을 형성하여 내장하는 시편내장단계(S200)와, 상기 구획공간 내부에 진공분위기를 형성하는 진공형성단계(S300)와, 냉매공급장치(300)로부터 공급된 냉매로부터 제공된 냉기를 전도시켜 상기 구획공간을 냉각하는 냉각단계(S400)와, 상기 제2시편(116) 일측에 열을 제공하여 열유동을 발생하는 열제공단계(S500)와, 상기 제1시편(112) 및 제2시편(116) 일측에 구비된 온도센서(140) 및 변형감지센서(114)를 통해 제2시편(116)의 열전도도 및 제1시편(112)의 열팽창계수를 측정하는 측정단계(S600)로 이루어진다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 시편준비단계(S100)는 첨부된 도 5와 같이 제2시편(116)의 일단부를 홀더(120)에 고정하고, 상기 홀더(120)에 고정된 나머지 부분은 베이스(110)로부터 상측으로 이격된 상태를 유지하도록 고정된다.
그리고, 상기 시편준비단계(S100)에서 상기 제1시편(112)은 베이스(110)의 상면과 접촉하고, 상기 제2시편(116)으로부터 이격된 상태로 안착된다.
상기 시편준비단계(S100)에서 상기 제1시편(112)과 제2시편(116)에는 센서(144)가 장착된다. 즉, 상기 제1시편(112)에는 변형감지센서(114) 및 제1온도센서(142)가 부착되고, 상기 제2시편(116)에는 제2온도센서(144)가 부착되며, 우측단에는 히터마운트(130)가 결합된다.
그리고, 상기 히터마운트(130)의 우측단에는 히터(132)가 결합되어 발열시 히터마운트(130)를 통한 열전도가 가능하게 된다.
상기 시편준비단계(S100) 이후에는 시편내장단계(S200)가 실시된다. 상기 시편내장단계(S200)는 제1커버(152)와 제2커버(162) 및 제3커버(172)를 제1채버, 제2챔버(160) 및 제3챔버(170)에 각각 결합하여 내부에 다수 구획 공간이 형성될 수 있도록 하는 과정이다.
그리고, 상기 시편내장단계(S200)에서 상기 다수 층의 구획공간은 제1시편(112) 및 제2시편(116)에 복사열이 접촉하지 않도록 차단하게 된다.
상기 시편내장단계(S200) 이후에는 진공형성단계(S300)가 실시된다. 상기 진공형성단계(S300)는 밸브(176)를 개방한 상태에서 상기 진공형성장치(200)를 동작시켜 흡인력을 발생함으로서 상기 제3챔버(170) 내부 공간에 진공분위기가 조성될 수 있도록 하는 과정이다.
이때 상기 제3챔버(170)와 제2챔버(160) 사이에 형성된 구획공간 내부는 압력보정구(174)에 의해 설정압력 이하로 유지될 수 있으며, 상기 밸브(176)는 차폐하여 제3챔버(170) 내부 공간을 밀폐하게 된다.다.
상기 진공형성단계(S300) 이후에는 냉각단계(S400)가 실시된다. 상기 냉각단계(S400)는 냉매공급장치(300)를 이용하여 측정장치(100) 내부로 냉매를 공급함으로써 제3챔버(170) 내부 공간이 극저온으로 냉각되도록 하는 과정이다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 냉매공급장치(300)는 냉각부(180)에 냉매를 공급하고, 상기 냉각부(180)는 제공받은 냉매를 압축하여 더욱 더 낮은 온도로 냉각하게 되며, 이렇게 생성된 냉기는 상기 열전도부(190)를 통해 제3챔버(170), 제2챔버(160), 제1챔버(150) 내부의 공간 및 베이스(110), 제1시편(112), 제2시편(116)을 냉각시킬 수 있게 된다.
상기 냉각단계(S400) 이후에는 열제공단계(S500)가 실시된다. 상기 열제공단계(S500)는 제2시편(116)에 결합된 상/하 대칭 형상의 히터마운트(130)에 열을 제공하여 제2시편(116)으로 전도하는 과정이다.
상기 열제공단계(S500) 이후에는 측정단계(S600)가 실시된다. 상기 측정단계(S600)는 제1시편(112)과 제2시편(116)에 부착된 제1온도센서(142) 및 제2온도센서(144)가 온도를 측정하고, 상기 변형감지센서(114)는 제1시편(112)의 변형량을 측정함으로써 열팽창계수 및 열전도도를 동시에 측정할 수 있게 된다.
상기와 같은 과정에 따라 상기 시편의 열전도도 및 열팽창계수의 측정이 완료된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치 110. 베이스
112. 제1시편 114. 변형감지센서
116. 제2시편 120. 홀더
130. 히터마운트 132. 히터
140. 온도센서 142. 제1온도센서
144. 제2온도센서 150. 제1챔버
152. 제1커버 160. 제2챔버
162. 제2커버 170. 제3챔버
172. 제3커버 174. 압력보정구
176. 밸브 180. 냉각부
190. 열전도부 200. 진공형성장치
210. 연결관 300. 냉매공급장치
400. 제어계측장치 S100. 시편준비단계
S200. 시편내장단계 S300. 진공형성단계
S400. 냉각단계 S500. 열제공단계
S600. 측정단계

Claims (11)

  1. 열팽창계수가 측정될 제1시편을 지지하는 베이스와,
    열전도도가 측정될 제2시편의 일측을 구속하여 상기 베이스로부터 이격시키는 홀더와,
    상기 홀더로부터 이격되고, 상기 제2시편의 일측 외면을 내부에 수용하여 외부로부터 제공된 열을 제2시편에 전달하는 히터마운트와,
    상기 베이스, 제1시편, 제2시편의 일측에서 온도변화 또는 변형량을 측정하는 센서와,
    상기 베이스 및 홀더를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제1챔버와,
    상기 제1챔버를 내부에 수용하여 일정 공간을 형성하는 제2챔버와,
    상기 제2챔버를 내부에 수용하여 외부와 단절된 공간을 형성하는 제3챔버와,
    냉매공급장치로부터 공급된 냉매를 압축하여 냉각하는 냉각부와,
    상기 냉각부로부터 제공된 냉매의 냉기를 전도시켜 상기 제3챔버 내부 공간을 극저온으로 냉각하는 열전도부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 히터마운트는 제2시편을 기준으로 대칭형상을 가지며 베이스와 이격됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1챔버와 제2챔버 각각의 내부 공간은 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열전도부의 일측은 상기 제3챔버 내부 일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제3챔버 일측에는,
    상기 제3챔버 내부 압력을 설정압력 이하로 제한하기 위한 압력보정구가 구비됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제3챔버 일측에는,
    상기 제3챔버의 내부 공간과 외부를 선택적으로 연통하기 위한 밸브가 구비됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치.
  7. 열전도도 및 열팽창계수 측정장치의 일 구성인 베이스 일측에 열전도도가 측정될 제2시편을 설치하고, 베이스의 상면에 열팽창계수가 측정될 제1시편을 안착하는 시편준비단계와,
    상기 제1시편 및 제2시편의 외측에 다수 층의 구획공간을 형성하여 내장하는 시편내장단계와,
    상기 구획공간 내부에 진공분위기를 형성하는 진공형성단계와,
    냉매공급장치로부터 공급된 냉매로부터 제공된 냉기를 전도시켜 상기 구획공간을 냉각하는 냉각단계와,
    상기 제2시편 일측에 열을 제공하여 열유동을 발생하는 열제공단계와,
    상기 제1시편 및 제2시편 일측에 구비된 센서를 통해 제2시편의 열전도도 및 제1시편의 열팽창계수를 측정하는 측정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 시편준비단계에서,
    상기 제1시편과 제2시편은 서로 이격됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 열제공단계는,
    상기 베이스로부터 이격되고, 상기 제2시편 일측에 결합된 상/하 대칭 형상의 히터마운트에 열을 제공하여 시편으로 전도하는 과정임을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 진공형성단계에서,
    최외측에 구비된 구획공간 내부는 설정압력 이하로 제어됨을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 시편내장단계는,
    상기 다수 층의 구획공간을 이용하여 상기 제1시편 및 제2시편과 복사열의 접촉을 차단하는 과정임을 특징으로 하는 극저온 열전도도 및 열팽창계수 측정장치를 이용한 열전도도 및 열팽창계수 동시 측정방법.
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