KR20120118375A

KR20120118375A - 투습도측정 장치

Info

Publication number: KR20120118375A
Application number: KR1020110035895A
Authority: KR
Inventors: 박준호; 남창우; 차희철; 심현섭; 임지영; 이지연
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-26
Also published as: CN103608673A; CN103608673B; EP2700942A2; EP2700942A4; WO2012144783A3; KR101229272B1; WO2012144783A2; EP2700942B1

Abstract

본 발명은 투습도 측정장치에 관한 것으로, 본 발명은 특히 전면부에 관찰용 투명 메인도어를 구비한 항온항습 챔버와 상기 항온항습 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵의 무게를 측정하는 전자저울을 포함하는 투습도 측정모듈, 상기 항온항습 챔버 및 측정모듈을 제어하고 상기 전자저울의 측정 데이터를 저장하는 외부 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자동화된 시스템으로 온도, 습도 및 기류 조건을 변화시키면서 섬유의 투습도를 측정하는 것이 가능하도록 하며, 섬유샘플이 항상 일정한 위치에서 동일한 온습도 및 기류의 조건에서 투습도를 측정하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

투습도측정 장치{Development of dynamical measuring instrument for water vapor permeability}

본 발명은 역학적 투습도 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투습방수 기능성 직물의 투습도 측정에 있어서 실험자의 숙련도에 따라 발생하는 다양한 측정편차를 배제하고 디지털방식의 자동실시간 측정을 통해 더 높은 정확성과 다양한 분야에 활용할 수 있도록 하여 투습도를 측정 및 분석할 수 있도록 하는 역학적 투습도 측정 장치에 관한 것이다.

최근 다기능성의 섬유소재가 개발되고 사용되는데, 그 중에는 옷감 내부의 땀을 흡수하여 외부로 신속하게 배출하고, 옷감 외부의 수분은 내부로 침투하지 못하게 하면서 통기성은 뛰어난 투습방수 기능성 직물이 사용되고 있다.

이러한 투습방수 기능성 직물의 가장 큰 특성은 투습도로서 이는 옷감 내부에서 발생하는 인체의 열과 땀이 외부로 배출되는 정도를 말한다. 구체적으로 규정된 온도 및 습도조건에서 1시간 동안 섬유직물 1m² 를 통과하는 수증기의 무게를 말한다. 투습도는 의류의 성능 분석을 위한 지표의 하나로서 사용되며 그 수치가 높을수록 투습 기능이 뛰어남을 의미한다.

현재 국내에서 투습도를 측정하기 위해 주로 사용하는 표준 시험법으로는 KS K 0594, KS K ISO 11092가 있으며, 구체적으로는 염화칼슘법, 워터법 및 아세트산칼륨법과 ISO 규격에 해당하는 핫플레이트 시험법이 있다.

상기의 투습도 시험법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 염화칼슘법은 규정 온도 및 습도를 유지한 공기가 풍속 약 0.5m/s2 으로 순환되는 항온항습장치, 1mg 이상의 감도를 지닌 화학저울, 수증기가 통과하지않고 부 채취 및 식히거나 면적의 변화가 발생하지 않는 투습컵, KS M 8040에 규정한 흡습제로 구성되어 있다. 측정은 시험편은 지름 7cm의 원형 시험편을 3매 채취하여 미리 약 40℃로 전처리한 투습컵에 33g의 흡습제를 넣은 다음 흡습제와 시험편의 거리가 3mm가되도록 하여 온도 40±2℃, 상대습도 90±5%의 공기가 순환하는 항온 항습 장치에 넣고 1시간 후 시험체를 꺼내어 무게a₁(mg)을 잰 후 다시 1시간 측정 후 무게a₂(mg)를 잰다.

상기와 같은 조건으로 3회 시험하여 아래의 식으로 투습도를 계산하고 그 평균값으로 한다.

{식 1}

여기서, P는 투습도[g/(m²h)], S는 투습 면적(cm²)이며, 단위시간은 1h 혹은 24시간으로 환산하여 표기한다.

다음, 워터법은 상기 염화칼슘의 규격과 동일한 항온항습장치, 화학저울, 투습컵으로 구성되어진다. 워터법의 측정은 지름 8cm의 원형 시험편을 3매 채취하여 미리 약 40℃로 전처리한 투습컵에 약 40℃의 물(증류수 또는 이온 교화수)을 42ml를 넣고 물과 시험편의 거리를 10mm가 되도록 하여, 온도 40±2℃, 상대습도 90±5%의 공기가 순환하는 항온 항습 장치에 넣고 1시간 후 시험체를 꺼내어 무게a₁(mg)을 잰 후 다시 1시간 측정 후 무게a₂(mg)를 잰다.

상기 수학식 1과 같은 식으로 투습도를 계산하고 3회 시험의 평균값으로 한다.

다음으로 아세트산칼륨법 구성은 항온항습장치, 화학저울, 투습컵, 흡습제, 시험편 지지틀, 투습도 측정용 보조 필름, 수조로 구성되어진다. 그중 항온항습장치, 화하저울 과 투습컵은 상기 염화칼슘법과 동일한 규격의 장치를 사용하며, 시험편 지지틀은 안지름 80mm, 높이 50mm, 두께 3mm의 합성수지제의 원통형의 것, 투습도 측정용 보조 필름은 공극률 80%의 미다공질인 두께 25㎛인 PTFE 필름의 것으로 한다. 수조는 항온항습장치에 들어갈 수 있고 시험편 지지틀을 고정할 수 있는 구조인 것으로 하며, 흡습제는 KS M 8318에서 규정하고 있는 것으로 한다. 아세트산칼륨법의 측정은 20×10cm 크기의 시험편을 3매 채취하고 온도 23℃의 물이 들어있는 수조를 30±2℃의 공기가 순환하는 항온 장치에 넣고 시험을 시험편 지지틀에 시험편의 이면이 지지틀 바깥쪽 방향으로 향하도록 고무밴드로 장착한 뒤 이 시험편 지지틀이 항온장치안의 수조에 떠오를 수 있도록 고정하여 투습컵에 온도 23℃로 유지된 아세트산 칼륨 용액을 2/3정도 넣고 투습도 측정용 보조 필름을 고무밴드로 장착하여 시험체로 한다.

이 시험체의 무게a₀(mg)을 필름 장착쪽을 위호 한 상태에서 측정한 후 바로 시험체를 거꾸로 세워 시험편 지지틀에 넣고 15분 후에 시험체를 꺼내어 무게a₁(mg)을 측정한다.

{식 2}

ISO 규격의 핫플레이트 시험법은 온도와 물 공급 조절 장치를 포함하는 계측부, 온도 제어가 가능한 열 보호대, 측정 환경 유지 장치로 구성된다. 계측부는 계측부의 온도 센서를 포함한 온도 제어기가 계측부의 온도 Tm을 ±0.1K의 정확도로 유지하고 가열 전력 H가 전체 사용 범위에서 ±2%를 유지할 수 있는 것으로 하고, 열 보호대는 온도 제어기로 조절하여 ±0.1K 이내의 오차 범위에서 측정부의 온도와 같은 온도를 유지할 수 있는 것이며, 측정 환경 유지 장치는 계측부와 열 보호대가 내부에 들어갈 수 있는 것으로 내부 온도의 변동은 ±0.1K이내 습도의 변동은 ±3% R.H. 이내이며 측정부 중앙의 15mm 위에서 공기의 평균속도가 1m/s이며 변동은 ±0.05m/s이내인 것으로 한다.

핫플레이트 시험법은 열 저항(Rct)와 투습 저항(Ret) 두 방법이 있다. 측정은 시험편 230×230mm 보다 큰 것으로 하여 사람의 몸에 닫는 부분으로 계측부와 열 보호대를 완전히 덮어 준다. 이후 측정과정과 계산과정은 제작되어진 소프트웨어 장치를 통해 자동으로 측정할 수 있으며, 열 저항의 측정은 계측부의 온도 35℃, 공기의 온도 20℃, 상대 습도 65%R.H., 공기 속도 1m/s의 조건에서 시행되고, 투습 저항의 측정은 계측부와 공기의 온도 35℃, 상대 습도 40%R.H., 공기 속도 1m/s의 조건에서 시행한다.

투습도의 측정은 규격에 따라 투습도를 실시하더라도 여러 가지 외부 변수에 의해 동일한 투습소재임에도 불구하고 그 값의 차가 뚜렷하게 나타나는 경향이 아주 많다. 그러한 외부변수로는 투습도 측정기용 항온항습기, 저울, 시험자, 염화칼슘의 상태, 소재에 작용하는 수압 등 다양하다.

기존의 투습도 측정방법은 투습 기능성의 개념이 대두된 초기에 투습도를 측정하기 위해 만든 시험방법을 그대로 적용해 오고 있고 있으며 자동화가 거의 이루어지지 않아 측정 조건에 따라 투습도가 달라질 수 있고 지나치게 높은 편차가 발생하고 있다.

특히 종래의 기술에서 크게 차이가 나타나는 요인은 실험자 개개인의 장비 및 실험 숙련도와 규격에 명시되지 않은 세부적인 부분에서의 실험조작방법에 따른 편차, 항온항습 챔버 내부 기류의 불균형과 그에 따른 투습컵 위치 변화에 따른 편차, 기존 측정방법에서 외부환경에 노출되어 측정되는 시간에 따른 편차 등이 있다. 또한, 고투습의 소재일수록 편차의 폭이 증가하거나 저투습 소재대비 상대적으로 낮은 투습값을 나타내는 경향이 있으며, KS K ISO 11092는 측정방법이 자동화되고 측정결과의 편차를 많이 줄이기는 했으나 측정시간이 오래 걸리고 장비가격이 고가인 관계로 기업현장에서 구비하여 측정하기 어려워 개발이 시급한 소재의 투습도 측정은 힘들다는 문제점이 있다.

따라서 기업현장에서 측정 장치의 구비성, 측정방법의 편의성, 측정시간의 단축성, 측정결과의 신뢰성, 등을 고려하고 편차요인들을 배제시킬 수 있는 자동화 시스템의 역학적 측정 장치가 필요하다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동화된 시스템으로 온도, 습도 및 기류 조건을 변화시키면서 섬유의 투습도를 측정하는 것이 가능하도록 하며, 섬유샘플이 항상 일정한 위치에서 동일한 온습도 및 기류의 조건에서 투습도를 측정하는 것이 가능한 측정 장비를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 챔버내부에 기류형성용 팬을 이중으로 설치하여 챔버내부와 시료 직물 테스트부에 항상 일정한 온도, 습도 및 기류를 안정하게 유지시켜 기류불안정에 대한 편차요인을 배제시키고 투습도의 정밀한 측정을 가능하도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 챔버내부에 고정할 수 있는 프레임을 구비하여, 투습컵과 자동측정 저울을 일정한 위치에서 반복실험에서 항상 동일한 조건에서 이루어질 수 있도록 하는 투습도 측정 장비를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 자동화 시스템을 통해 투습도 장치의 주변 환경 즉, 실내 온도와 습도의 영향으로 의해 투습도 실험의 데이터가 영향을 받는 경우를 배제하고 챔버내부에서 무게측정이 가능하도록 하여 실험 장치 외부환경과 실험자의 불필요한 간섭을 최소화하여 실험자의 숙련도 및 측정요령에 관계없이 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있도록 한다.

아울러, 본 발명은 동일한 조건 아래에서 자동화된 측정모듈을 통해 온도, 습도, 기류의 세기 및 량을 조절하면서 이를 저장모듈을 통해 실험결과를 외부로 표시하도록 하고 설정된 시간간격으로 저장하도록 하여 실험 전반의 정보를 저장 및 디스플레이할 수 있도록 함으로써 직물의 투습도 실험의 전 과정을 실시간으로 분석할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 자동화된 시스템으로 온도, 습도 및 기류 조건을 변화시키면서 섬유의 투습도를 측정하는 것이 가능하도록 하며, 섬유샘플이 항상 일정한 위치에서 동일한 온습도 및 기류의 조건에서 투습도를 측정하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 측정 전반적인 과정이 전자저울이 자동으로 설정된 시간 동안 측정을 실시하여 실험자가 직접 측정시에 발생할 수 있는 편차를 줄일 수 있으며, 측정된 투습도 데이터는 보통의 무게변화 데이터를 벗어나 실험시간 동안의 투습도 변화양상을 디스플레이할 수 있어 섬유의 투습도 분석이 용이하다는 이점을 가진다.

아울러 본 발명에 따른 역학적 투습도 측정 장치는 실험과정 및 측정방법이 간단하고 숙달이 용이하여 기업현장 등 소재 개발이 시급한 분야에서 사용이 용이하다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 장치는 다양한 종류의 섬유, 고분자 필름 또는 멤브레인의 투습도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 역학적 투습도 측정장치(이하, '본 장치'라 한다.)의 정면을 도시한 투시도이며, 도 1b는 본 발명에 따른 투습도 측정장치의 측정모듈을 도시한 정면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 역학적 투습장치의 챔버를 측면에서 도시한 측단면도이며, 도 2b는 본 장치의 메인도어의 창을 통해 본 실제 구현 이미지의 일부 구성사진이다.
도 3a는 본 발명에 따른 측정모듈의 상단면도이며, 도 3b는 측정모듈의 측단면도, 도 3c는 측정모듈의 작용상태도, 도 3d는 본 측정모듈의 실제 이미지를 구현한 일실시예로서의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 상기 투습컵의 구조를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 역학적 투습도 측정 장치의 투습도 측정에 사용되는 두 종류의 투습컵의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 본 장치의 외부제어장치의 외관을 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 장치를 이용하여 투습도 측정 장치의 측정 테이트 결과를 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1a는 본 발명에 따른 역학적 투습도 측정장치(이하, '본 장치'라 한다.)의 정면을 도시한 투시도이며, 도 1b는 본 발명에 따른 투습도 측정장치의 측정모듈을 도시한 정면도이다.

도시된 도면을 참조하면, 본 장치는 전면부에 관찰용 투명한 창(111)이 형성된 메인도어(110)를 구비한 항온항습 챔버를 구비하며, 상기 항온항습 챔버(100) 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵(300)의 무게를 측정하는 전자저울(221)을 포함하는 투습도 측정모듈(200), 상기 항온항습 챔버(100) 및 측정모듈(200)을 제어하고 상기 전자저울의 측정 데이터를 저장하는 외부 제어장치(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 항온항습 챔버(100)는 전면부에 실험관찰용 투명한 창(111)이 있는 메인도어(110)와, 상기 항온항습 챔버(이하, '챔버'라 한다.)(100)의 내부 온도 및 습도환경과 여러 실험 조건을 설정하고 조절하는 챔버 컨트롤러(120)와, 실험환경 조성을 위한 가습용 물탱크(130)와, 챔버(100) 내부의 전체 온도와 습도를 조절하는 메인 팬(140)과, 챔버(100) 내부에 시험 영역에 속하는 측정모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 2a는 본 발명에 따른 역학적 투습장치의 챔버를 측면에서 도시한 측단면도이며, 도 2b는 본 장치의 메인도어의 창을 통해 본 실제 구현 이미지의 일부 구성사진이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 챔버(100)는 외부와 격리된 내부공간을 개방 및 밀폐시킬 수 있도록 하는 이중 구조의 단열유리로 된 내부도어(112)를 설치하되 내부도어(112)의 중앙에 외부환경과 차단을 위한 분리막(113)이 있는 두 개의 작업용 홀(114)을 설치하여 실험중간에 추가적인 작업을 외부환경에 의한 변화를 최소화한 상태로 진행할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 챔버(100)는 메인팬(140)을 상부에 배치하여, 챔버(100)의 하부(142)에서 내부공기를 흡입하여 증발기와 히터를 거쳐, 상기 챔버(100)의 상부(141)에서 수직 방향으로 챔버(100) 내부로 공기를 분출하여 온도와 습도를 제어할 수 있도록 함이 바람직하다.

도 3a는 본 발명에 따른 측정모듈의 상단면도이며, 도 3b는 측정모듈의 측단면도, 도 3c는 측정모듈의 작용상태도, 도 3d는 본 측정모듈의 실제 이미지를 구현한 일실시예로서의 사진이다.

본 발명에 따른 측정모듈(200)은, 상기 전자저울(210) 상에 배치되어 상기 투습컵(300)의 위치고정을 수행하는 투습컵고정프레임(220)과, 상기 측정모듈 내부의 기류 순환을 수행하도록 상기 전자저울의 위치에 배치되는 적어도 1 이상의 소형팬(230)을 구비하며, 특히 상기 소형팬(230)에서 발생하는 기류를 실험샘플의 원단표면으로 유도하는 기류유도프레임(231)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 소형팬에서 형성된 기류를 2차적으로 챔버(10) 내부의 순환 기류를 제어하기 위한 탈착식 기류제어플레이트(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 도 3c에 도시된 것과 같이, 효율적으로 투습컵 상으로 기류가 이동할 수 있도록 구현할 수 있다. 또한, 풍속계(241)를 마련하여 기류의 속도를 계측할 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 측정모듈(200)에는 다수의 전자저울(210)을 구비할 수 있으며, 이를 통해 다수의 측정을 동시에 수행할 수 있도록 함이 바람직하다. 이 경우 전자저울 상에는 전자저울 수에 대응되는 소형팬을 전자저울과 동일한 개수로 설치하여 동시에 다수의 측정이 가능하도록 한다. 이를 테면, 본 발명에 따른 바람직한 하나의 일례로 상기 전자저울(210)을 3기 설치하여 한번에 3개 샘플의 실험을 진행 할 수 있으며, 각각의 전자저울(210) 위치에 역시 3기의 소형 팬(230)을 설치하여 3개의 실험부에 동일하게 기류가 전달될 수 있도록 한다. 물론, 상기 소형 팬(230)의 개수는 반드시 전자저울의 개수와 일치시킬 필요는 없으며, 기류제어를 원할히 수행할 수 있도록 측정 환경에 따라 다양하게 변형할 수 있음은 물론이다.

아울러, 상기 측정모듈(200)의 기류제어플레이트(240)는 메인 팬(14)의 수직하강기류를 직접적으로 막아주어 수직하강기류에 의한 충격이 전자저울(210)에 가해져 투습컵(300)의 무게 측정이 불안정한 상태가 되는 현상을 막아 줄수 있도록 하여 보다 정밀한 측정이 가능하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 전자저울(210)의 하측에는 진동방지프레임(211)을 더 구비하여, 상기 전자저울에서의 진동에 의한 편차를 안정화 시키고, 측정 모듈 전체의 진동제어를 하는 기능을 수행할 수 있도록 한다.

도 3d는 상술한 본 발명에 따른 측정모듈의 일 구현례를 실제로 구현한 이미지이며, 전자저울(210)과 투습컵(300)의 배치 구도를 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 상기 투습컵의 구조를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 역학적 투습도 측정 장치의 투습도 측정에 사용되는 두 종류의 투습컵의 구조를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 투습컵은 상기 투습컵과 중간고정판에 밀폐용 패킹을 포함하고, 상기 투습컵의 고정핀이 관통되어 고정되는 중간고정판, 상기 중간고정판과 샘플, 투습컵을 밀착하는 상단고정판을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로 도면을 참조하면, 도 4의 좌측 도면은 염화칼슘 시험에 사용되는 제1투습컵(310)과 우측 도면에 도시된 워터법에 사용되는 제2투습컵(320)을 도시한 것이다.

염화칼슘법 시험에 사용되는 제1투습컵(310)은 명시된 규격의 염화칼슘을 사용할 때 워터법에 사용되는 제2투습컵(320)과 높이차를 동일하게 맞추기 위한 제2컵받침(313)과, 상기 제1투습컵(310)과 샘플원단을 고정시키는 중간고정판(312)과, 중간고정판(312)과 샘플과 제1투습컵(310)을 단단히 밀착시키는 역할을 하는 상단고정판(311)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기염화칼슘법의 제1투습컵(310)은 시험규격상 워터법의 투습컵(320)보다 높이가 낮으므로, 동일한 위치에서 소형 팬(230)에서 발생하는 기류를 샘플에 가해주기 위해 염화칼슘법 제1투습컵(310)용으로 제1컵받침(313)이 사용된다.

그리고 워터법 시험에 사용되는 제2투습컵(320)은 상기 제2투습컵(320)과 샘플원단을 고정시키는 중간고정판(322)과, 중간고정판(322)과 샘플과 상기 제2투습컵(320)을 단단히 밀착시키는 역할을 하는 상단고정판(321)과, 투습컵을 거꾸로 뒤집어 시행하는 역워터법을 진행할 수 있도록 해주는 역워터법용 제2컵받침(323)으로 구성될 수 있다.

상기 두 종류의 투습컵(310, 320)의 샘플시험영역은 섬유샘플이 고정되는 두 개의 중간고정판(312, 322)과 상단고정판(311, 321)를 포함할 수 있다. 각각의 고정판은 대응되는 원형의 수증기 투과 영역이 형성되어 있고, 시험영역의 크기는 염화칼슘법 제1투습컵(310)은 직경 60mm, 워터법 제2투습컵(320)은 직경 70mm로 구성되어 있다. 두 종류의 투습컵(310, 320)과 중간고정판(312, 322)에는 각각 수증기의 누설 및 유입을 방지하기 위한 링 모양의 패킹(미도시)이 설치된다. 또한, 투습컵(31, 32)에는 고정핀(333)이 있어 실험 원단과 중간고정판을 움직이지 않도록 고정시킨다.

도 5는 본 발명에 따른 본 장치의 외부제어장치의 외관을 도시한 것이다.

상기 외부제어장치(400)는 상술한 항온항습챔버에 팬 속도와 실험시간등의 조건을 신호로 전송하여 챔버의 실험환경을 제어하고, 실험 중에 챔버로부터 신호를 인가받아 데이터저장장치(451)로 실험데이터를 저장하는 역할을 수행한다.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 외부제어장치(400)은 상기 메인팬과 상기 소형팬의 속도를 제어하는 팬속도조절부(410)를 포함하여 구성될 수 있으며, 나아가 전체 시험시간, 데이터저장간격, 측정시 팬의 동작제어를 수행하는 시험시간타이머(420)와 전자저울의 전원 제어를 통해 실험데이터의 효율적인 수집을 구현하는 전자저울전원부(430), 상기 외부제어장치의 전원, 실험시작, 실험정지의 동작을 구현하는 시스템동작부(440)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

아울러, 상기 시험시간타이머(420)는, 전체 시험시간을 설정하는 총시험시간타이머(421)와, 테이터의 저장간격을 설정하는 데이터전송타이머(422), 전자저울의 수치저장시 팬을 정지시켜 기류안정화를 구현하는 팬정지시간타이머(423)를 포함하여 구성될 수 있다.

이항의 구성요소들의 기작을 도 1a 내지 도 3d에서 상술한 본 발명의 주요 구성의 부호를 참조하여 간략히 설명하면, 상기 외부제어장치(400)의 팬 속도조절부(410)에서는 챔버(100)내에 설치된 메인 팬(140)과 소형 팬(230) 각각의 풍속을 제어하고 팬 전원스위치(411)로 팬 작동을 제어할 수 있고, 시험시간 타이머(420)에서는 총 시험시간타이머(421)로 전체 시험시간을 설정하고, 데이터전송 타이머(422)의 설정을 통해 데이터가 저장되는 간격을 설정할 수 있으며, 팬 정지시간 타이머(423)을 설정해 주어 전자저울(210)의 수치를 저장하기 전에 잠깐 동안 팬을 정지시켜 기류가 안정화된 상태에서 수치를 읽고 저장할 수 있도록 돕는 역할을 수행하여 데이터의 정확성을 높이는 역할을 한다. 전자저울 전원부(430)는 각 전자저울(210)마다 따로 설치가 되어 불필요한 데이터 수집을 막거나, 3개의 실험을 동시에 진행하되 독립적으로 진행 할 수 있도록 한다. 시스템 동작부(440)는 외부제어장치(400)의 전원스위치(441), 실험시작스위치(442)와 실험정지스위치(443)로 구성된다. 상기 외부제어장치(400)는 전자저울(210)의 데이터를 데이터전송케이블(450)을 통해 데이터저장장치(451)로 설정된 데이터전송 시간에 따라 매시간 마다 데이터를 저장할 수 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 역학적 투습도 측정 장치의 항온항습 상태의 온습도제어범위 및 환경제어범위는 다음과 같다.

챔버(10)의 내부공간의 온도 범위는 +10~90℃ (습기조건에 한함.)이고, 습도조절범위는 20~90%(20℃인 경우에 한함.)이며, 풍속조절범위는 0~15m/sec이며, 상기 온도, 습도, 풍속의 제어범위 및 제어시간은 컨트롤러(120)와 외부제어장치(400)에 의해 컨트롤 될 수 있도록 한다.

도 1a 내지 도 5에서 상술한 본 발명의 구성요소를 참조하여, 본 발명의 작용예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 투습도를 측정하기 위하여 항온항습챔버(100)를 염화칼슘법 또는 워터법의 실험조건에 맞는 온도와 습도로 셋팅한다. 여기서, 실험은 염화칼슘법 실험을 기준으로 하여 실시 예를 설명한다. 챔버(100)의 투습컵 고정프레임(220)에 투습컵(310)을 함께 넣어 동시에 실험조건의 온습도로 안정화를 시킨다. 1시간 경과 후 메인 도어(110)를 열고, 내부도어(112)의 작업용 홀(114)을 통해 투습컵(310)을 꺼내어 염화칼슘을 규격에 맞게 넣은 다음 실험대상원단을 중간고정판(312)으로 고정시키고 상단고정판(311)으로 완전히 밀착시킨다.

이때, 실험대상원단과 중간고정판(312)은 고정핀(333)에 관통되고 상단고정판(311)으로 밀착력 있게 결합하여 실험대상원단과 투습컵(310) 사이 공간에 수증기 누설 및 유입을 최대한 억제한 상태에서 실험원단의 투습도 측정 준비를 완료한다.

실험대상원단의 고정이 완료된 투습컵(310)을 즉시 작업용 홀(114)을 통해 챔버(100)내부의 투습컵 고정프레임(220)으로 위치시킨다. 이때, 측정모듈(200)의 전자저울(210)은 영점조절이 되어있어야 한다.

이후, 외부제어장치(400)의 전원을 가동시키고 팬 속도조절부(410)에서 내부 기류의 속도를 조절하고, 시험시간 타이머(420)의 셋팅을 완료한 상태에서 측정을 시작한다.

시험시간 타이머(421)는 시간 설정을 필요에 따라 다양하게 설정이 가능하며, 본 발명의 일 예에서는 최대 160분으로 설정하며, 데이터 전송 타이머(422)와 팬 정지시간 타이머(423)는 0~9999초 범위까지 조절할 수 있는데, 안정된 데이터 전송을 위해서는 데이터 전송은 팬 정지시간보다 약 5초 정도 더 길게 설정하는 것을 일예로 들 수 있다. 이는 하나의 구현예로서의 기준이며, 실험조건이 기류가 매우 안정된 상태이면 데이터 전송과 팬 정지시간의 차는 자유롭게 조정이 가능하다. 이후, 설정된 데이터 전송시간에 따라 실시간으로 데이터 저장장치(451)에 전자저울(210)의 수치가 저장이 되며, 이는 원단대상샘플의 투습도의 변화양상을 각각 시뮬레이션하고 분석할 수 있다. 위에서 본 발명의 장치는 직물, 편물, 투습방수 직물, 고분자 필름 및 멤브레인 같은 것의 투습도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 장치를 이용하여 투습도 측정 장치의 측정 테이트 결과를 도시한 그래프이다.

기존 투습도 측정은 'a' 와 'b' 두 포인트에서 실험자가 직접 투습컵의 무게를 측정하여 단편적인 결과 값만을 획득하였으나, 본 측정 장치는 투습도 결과값뿐만 아니라 전 테스트 시간동안 실시간으로 무게변화를 측정할 수 있어, 실험자의 실험 편리성뿐만 아니라 그 데이터를 활용하여 투습도 측정 과정에서의 결과값의 안정도, 변화추이 및 샘플개개의 특징을 분석할 수 있는 장점이 구현되게 된다.

즉, 도 6a에 도시된 것과 같이, 본 장비의 워터법측정결과에서도 볼 수 있듯, 샘플의 투습도 안정화도, 변화, 특징의 분석이 가능한 것을 알 수 있으며, 도 6b의 염화칼슘법 측정결과에서 확인할 수 있듯이 샘플의 투습도 안정화도, 변화 특징 분석이 가능한 것을 확인할 수 있다. 따라서 종래의 각 무게 차이만으로 최종 투습도 결과만을 확인하는 종래의 장비에 비해 현저하게 향상된 측정 신뢰도 및 디스플레이 분석결과를 구현할 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 항온항습 챔버
110: 메인도어
111: 투명창
120: 챔버 컨트롤러
130: 가습용 물탱크
140: 메인팬
200: 측정모듈
210: 전자저울
220: 투명컵고정프레임
230: 소형팬
231: 기류유도프레임
240: 기류제어플레이트
241: 풍속계
300: 투습컵
310: 제1투습컵
320: 제2투습컵
321: 상단고정판
322: 중간고정판
400: 외부제어장치
410: 팬속도조절부
420: 시험시간타이머
430: 전자저울 전원원부
440: 시스템동작부

Claims

전면부에 관찰용 투명 메인도어를 구비한 항온항습 챔버;
상기 항온항습 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1 이상의 투습컵의 무게를 측정하는 전자저울을 포함하는 투습도 측정모듈;
상기 항온항습 챔버 및 측정모듈을 제어하고 상기 전자저울의 측정 데이터를 저장하는 외부 제어장치;를 포함하는 투습 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 항온 항습 챔버는,
상기 항온항습 챔버의 하부에서 내부 공기를 흡입하여 챔버의 수직방향으로 공기를 분출하는 메인팬을 더 포함하는 투습도 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 측정모듈은,
상기 전자저울 상에 배치되어 상기 투습컵의 위치고정을 수행하는 투습컵고정프레임;과
측정모듈 내부의 기류 순환을 수행하도록 상기 전자저울의 위치에 배치되는 적어도 1 이상의 소형팬;
상기 소형팬에서 발생하는 기류를 실험샘플의 원단표면으로 유도하는 기류유도프레임;
을 더 포함하여 구성되는 투습도 측정장치.
청구항 3에 있어서,
상기 측정모듈은,
상기 투습컵 고정프레임 상부에 이격되어 배치되어 상기 메인팬에 의해 형성되는 수직하강기류를 차단하는 기류제어플레이트를 더 포함하는 투습도 측정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 측정모듈은,
상기 전자저울의 하측에 배치되는 진동방지프레임을 더 포함하는 투습도 측정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 투습컵은,
상기 투습컵과 중간고정판에 밀폐용 패킹을 포함하고,
상기 투습컵의 고정핀이 관통되어 고정되는 중간고정판,
상기 중간고정판과 샘플, 투습컵을 밀착하는 상단고정판,
을 포함하는 투습도 측정 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 중간고정판 및 상단고정판에는 수증기 투과영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 투습도 측정장치.
청구항 6에 있어서,
상기 투습컵은,
높이 보정을 위한 제1컵받침 또는 역워터법을 진행하도록 투습컵을 뒤집어 수행할 수 있도록 하는 제2컵받침을 더 포함하는 투습도 측정장치.
청구항 4 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부제어장치는,
상기 메인팬과 상기 소형팬의 속도를 제어하는 팬속도조절부를 포함하여 구성되는 투습도 측정장치.
청구항 9에 있어서,
상기 외부제어장치는,
전체 시험시간, 데이터저장간격, 측정시 팬의 동작제어를 수행하는 시험시간타이머;
전자저울의 전원 제어를 통해 실험데이터의 효율적인 수집을 구현하는 전자저울전원부;
상기 외부제어장치의 전원, 실험시작, 실험정지의 동작을 구현하는 시스템동작부;
를 더 포함하여 구성되는 투습도 측정장치.
청구항 10에 있어서,
상기 시험시간타이머는,
전체 시험시간을 설정하는 총시험시간타이머;와,
테이터의 저장간격을 설정하는 데이터전송타이머;
전자저울의 수치저장시 팬을 정지시켜 기류안정화를 구현하는 팬정지시간타이머;
를 포함하여 구성되는 투습도 측정장치.