KR20160088724A - 기체점도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체점도 측정장치에 관한 것으로,
내부 공간으로 유입된 기체가 외부와 단절된 폐공간을 형성할 수 있도록 구성된 몸체부; 상기 몸체부 내부에 설치되고, 원형의 평판과 상기 평판의 중심에 결합되어 상기 평판을 회전시키는 회전구동수단을 포함하여, 상기 평판의 회전 시 평판면에 접한 기체의 점도에 의한 흐름 운동을 발생시키는 흐름 운동 발생부; 상기 몸체부 내부에 설치되고, 일단부가 상기 평판의 회전방향에 수직인 방향으로 상기 평판에 근접한 공간상에 위치하고 타단부가 몸체부의 내부 일측에 고정된 로드셀을 포함하여, 상기 흐름 운동을 통해 기체가 로드셀에 미치는 힘을 계측하는 계측부; 상기 계측부의 로드셀을 통해 측정된 상기 기체의 흐름 운동에 의한 힘 계측값을 산출 및 제공하는 표시제어부;를 포함하여 구성된다.

Description

기체점도 측정장치 {Viscosity measurement device of Gas}

본 발명은 기체점도 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 기체에서의 점도가 선형 운동량의 운반이라는 이론에 입각하여 그 수평방향의 유입량을 회전하는 원형의 평판의 표면에서 충격량으로 변환, 측정하여 정밀하고 정량적 분석이 가능한 기체점도 측정장치에 관한 것이다.

유체의 흐름을 발생시키는 전단력이 작용할 때 유체 내에 발생하는 속도 구배에 비례하여 흐름을 방해하는 물성이 존재하며, 이를 점도라 한다.

점도는 실제 공정에서 유체의 수송 등에 필요한 동력 추산에 중요한 물성인바 그 측정이 중요하다.

유체는 전단력과 전단변형률(속도구배)과의 관계로부터 뉴튼의 점성법칙을 따르는 뉴튼유체(Newtonian fluid)와 그 외의 비뉴튼유체로 구분할 수 있으며, 기체 및 대부분의 용액, 비교질성 액체는 뉴튼유체에 해당하는바, 전단력이 속도구배에 비례하게 된다.

화학분야에서는 기체가 상당한 비중을 차지하는데 불구하고 구입과 관측, 측정 및 실험통제가 어려워 액체에서와는 달리 분자의 운동이나 운동량, 운동량의 운반(전달), 점성도 등에 대해 언급하기가 힘들다. 예를 들어 기체의 경우 액체에 비해 상대적으로 점성이 낮으므로, 액체의 점도 측정에 비해 측정방법이 어렵고, 기체가 일정한 공간상에 존재하기 위해서는 밀폐된 공간을 구비해야 하는 등 기체점도를 측정하는 것이 액체에 비해 매우 어렵다.

기체의 점도를 측정하는 방법으로 종래 실린더형의 모세관을 통과하는 점성흐름의 속도를 측정하는 방법이 고안되었다.

상기 실린더형의 모세관을 이용한 기체점도 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 다루기 어려운 수은을 사용하고, 점도를 측정하기 위해서 기체를 채우고 방출하는 작업을 반복 수행하여야 하며, 절대점도를 측정하기 위해 상기 모세관 끝의 압력을 일정하게 유지시켜 주어야 하는 문제점이 있다. 또한 학생들이 일반적으로 구비된 과학실 등의 실험실에서 기체점도를 측정하기 위해서 상기 장비를 구현하는 것도 어려움이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1412629호 (등록일자 2014년 6월 20일)

D. P. Shoemaker, C. W. Garland and J. W. Nibler, "Experiments in Physical Chemistry", 5th ed., McGraw-Hill, New York (1989)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 학생들도 일반실험실에서 용이하게 기체의 점도를 측정할 수 있도록, 기체에서의 점도가 선형 운동량의 운반이라는 이론에 입각하여 그 수평방향의 유입량을 회전하는 원형의 평판의 표면에서 충격량으로 변환, 측정하여 정밀하고 정량적 분석이 가능한 기체점도 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 내부 공간으로 유입된 기체가 외부와 단절된 폐공간을 형성할 수 있도록 구성된 몸체부; 상기 몸체부 내부에 설치되고, 원형의 평판과 상기 평판의 중심에 결합되어 상기 평판을 회전시키는 회전구동수단을 포함하여, 상기 평판의 회전 시 평판면에 접한 기체의 점도에 의한 흐름 운동을 발생시키는 흐름 운동 발생부; 상기 몸체부 내부에 설치되고, 일단부가 상기 평판의 회전방향에 수직인 방향으로 상기 평판에 근접한 공간상에 위치하고 타단부가 몸체부의 내부 일측에 고정된 로드셀을 포함하여, 상기 흐름 운동을 통해 기체가 로드셀에 미치는 힘을 계측하는 계측부; 상기 계측부의 로드셀을 통해 측정된 상기 기체의 흐름 운동에 의한 힘 계측값을 산출 및 제공하는 표시제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기체점도 측정장치가 개시된다.

바람직하게, 상기 표시제어부는 상기 힘 계측값과 평판의 회전 시간, 평판의 면적값에 근거하여, 계측 대상 기체의 점도를 산출하여 더욱 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 표시제어부는 몸체부 내부 공간에 기체가 유입되어 폐공간이 형성되고 정온 및 정압이 유지된 상태에서, 상기 흐름 운동 발생부의 평판이 회전하기 시작한 시점부터 상기 계측부의 로드셀에서 계측되는 힘 계측값이 일정한 값을 유지하는 시점에 도달할 때까지의 평판의 회전 시간을 계측하고, 상기 일정한 값을 유지하는 시점에서의 힘 계측값을 계측하여, 상기 힘 계측값과 상기 평판의 회전 시간의 곱을 평판의 면적값으로 나눈 값을 계측 대상 기체의 점도로 산출하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 몸체부는 몸체부 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치 및 압력을 조절하기 위한 압력조절장치를 더 구비하고, 몸체부 내부의 온도를 계측하기 위한 온도센서 및 압력을 계측하기 위한 압력센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 회전하는 원형의 평판 표면에서 선형으로 유입, 운반된 운동량을 여러 조건에서 측정할 수 있어, 기체분자의 점도에 대한 시각적 효과와 더불어 여러 기체의 다양한 조건에서 정밀도 높은 정온 유지 실험이 가능하다는 장점이 있다.

특히, 본 발명은, 기체의 점도에 영향을 주는 요인과 그 관계를 정성적, 정량적 실험을 통해 확인할 수 있는바, 그 측정값이 이론값과 비교하여 상대적으로 정확한 비율을 가진다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 기구의 조작이 간단하며, 시각적으로, 빠르게 기체의 점도를 확인할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 기체점도 측정장치의 모식도이다.
도 2는 기체의 점도를 표현하기 위해 기체분자의 이동을 표현한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기체점도 측정장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 흐름운동 발생 및 기체점도 측정에 대한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 기체의 종류에 따른 점도 측정 결과표다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 온도의 변화에 따른 점도 측정 결과표다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 압력의 변화에 따른 점도 측정 결과표다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 기체점도 측정장치는 몸체부(100), 흐름 운동 발생부(110), 계측부(120) 및 표시제어부(200)를 포함하여 구성되며, 평판의 회전운동에 점도를 측정하는 것이다. 상기 기체점도 측정장치는 전원스위치(150)를 더 구비할 수 있으며, 상기 전원스위치(150)는 전체 기체점도 측정장치의 온오프를 제어한다.

도 2는 기체의 점도를 표현하기 위해 기체분자의 이동을 표현한 모식도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 밀폐된 공간에 기체분자가 들어있는 상태에서 고정된 판이 속도 v로 이동한다고 할 때, 각 미세한 층마다 기체의 속도는 선형적으로 변하게 된다. 즉,

(Newton 기체) … 식(1)

에 해당한다.

상기와 같이 맨 아래층의 유동에 따라 상부 층들이 유동하게 되는 원인은 기체분자의 점도 때문으로, 점도는 단위 면적당 x축 방향으로 유입된 운동량에 해당된다.

즉, 점도

(A는 단위 면적) … 식(2)

본 발명의 기체점도 측정장치를 이용하여 x축 우측의 고정되어 있는 면을 속도 v로 △t의 시간동안 이동시키면 표면의 기체분자들도 △t 후에 거의 같은 속도 v로 움직이게 되며, 고정된 면의 표면 기체분자의 선형운동량의 변화량(유입량)은

이고, 이는 기체분자에 의한 x 방향의 충격량

와 동일하므로 다음과 같이 충격량에 관한 식으로 점도를 구할 수 있다.

… 식(3)

(A는 단위면적) … 식(4)

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기체점도 측정장치의 모식도이다.

상기 몸체부(100)는 내부 공간으로 유입된 기체가 외부와 단절된 폐공간을 형성할 수 있도록 구성된다. 상기 몸체부(100)의 일실시예로 1 내지 5 기압 정도를 견딜 수 있도록 설계된 밀폐박스를 이용할 수 있으며, 일예로 실험실에 구비되는 압력조절 가능한 챔버도 이용할 수 있다.

상기 몸체부(100) 내부에는 흐름 운동 발생부(110)가 포함된다. 상기 흐름 운동 발생부(110)는 상기 몸체부(100) 내부에 설치되고, 원형의 평판(111)과 상기 평판(111)의 중심에 결합되어 상기 평판(111)을 회전시키는 회전구동수단(112)을 포함하여, 상기 평판(111)의 회전 시 평판면에 접한 기체의 점도에 의한 흐름 운동을 발생시킨다.

일예로, 회전구동수단(112)은 정밀 회전속도 조절이 가능한 전기 모터가 될 수 있다. 평판(111)은 경면(鏡面)수준으로 매끈하게 가공된 면으로 이루어지는 것이 점도 측정 관점에서 바람직하다.

상기 몸체부(100) 내부에는 힘을 계측할 수 있는 계측부(120)가 더 포함되며, 상기 계측부(120)는 몸체부(100) 내부에 설치되고, 일단부가 상기 평판(111)의 회전방향에 수직인 방향으로 상기 평판(111)에 근접한 공간상에 위치하고 타단부가 몸체부(100)의 내부 일측에 고정된 로드셀(121)을 포함한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 흐름 운동 발생 및 기체점도 측정에 대한 모식도이다.

상기 평판(111)이 회전구동수단(112)에 의해 회전함에 따라 평판(111)의 표면 위쪽에 존재하는 기체분자들이 점도에 의해 함께 회전을 하게 되고, 일정한 시간이 흐른 뒤 상기 기체분자가 일정 속도로 회전하게 되면서 상기 로드셀(121)에 일정한 힘을 가하게 되는데, 상기 기체분자에 의해 가해지는 충격량을 계산하여 점도를 측정함은 전술한 바와 같다.

상기 계측부(120)는 상기 흐름 운동을 통해 기체가 로드셀(121)에 미치는 힘을 계측할 수 있고, 본 발명의 일실시예에 따른 기체점도 측정장치는 상기 계측부(120)의 로드셀(121)을 통해 측정된 상기 기체의 흐름 운동에 의한 힘 계측값을 산출 및 제공하는 표시제어부(200)를 포함하여 구성된다.

상기 표시제어부(200)는 상기 힘 계측값과 평판(111)의 회전 시간, 평판(111)의 면적값에 근거하여, 계측 대상 기체의 점도를 산출하여 더욱 제공하도록 구성된다.

즉, 전술한 식(4)에서 A는 단위 면적으로, 본 발명의 일실시예에서는 상기 평판(111)의 면적에 해당한다. 또한 상기 로드셀(121)에 가해지는 힘은 F_x에 해당하며, △t는 상기 평판(111)이 회전을 시작하면서부터 상기 기체분자가 일정 속도로 회전하게 되는데까지 걸리는 시간에 해당한다.

상기 계측부(120)의 일예로, 전자저울 등에 일반적으로 사용되는 통상의 로드셀(121)을 이용할 수 있으며, 상기 전자저울의 표시부도 표시제어부(200)에서 이용할 수 있다.

상기 전자저울은 로드셀(121) 즉, 스트레인게이지 4개를 브리지회로로 구성하여 구성되는 탄성체를 이용하여, 작은 힘에 의해 로드셀(121)에 변형이 생길 때 변하는 전류의 양을 디지털게이지로 환산하여 무게를 측정할 수 있도록 한 것으로, 상기 전자저울의 로드셀(121)에 기체분자가 흐름 운동으로 미치는 힘에 의해 측정되는 값을 계측함으로써 점도를 산출할 수 있다.

다만 전자저울에 포함된 로드셀(121)은 기체의 점도를 계측하기에는 그 민감도가 작으므로, 로드셀(121)의 외부 일부를 가공하여 작은 힘에도 로드셀(121)의 변형이 있도록 민감도를 조정하는 것이 필요하며, 무게가 알려진 가벼운 물체를 통해 상기 민감도에 의한 환산계수를 계산할 수 있다.

상기 표시제어부(200)에서는 상기 각 구해지는 값을 식(4)에 의해 계산하여 계측 대상 기체의 점도를 산출하여 표시되도록 구현할 수 있다.

다만, 기체의 점도는 압력 및 온도에 의해 영향을 받는 것으로, 기체의 점도를 표시하는데 있어 기준이 되는 압력과 온도가 제시되어야 한다.

따라서, 상기 표시제어부(200)는 몸체부(100) 내부 공간에 기체가 유입되어 폐공간이 형성되고 정온 및 정압이 유지된 상태에서, 상기 흐름 운동 발생부(110)의 평판(111)이 회전하기 시작한 시점부터 상기 계측부(120)의 로드셀(121)에서 계측되는 힘 계측값이 일정한 값을 유지하는 시점에 도달할 때까지의 평판(111)의 회전 시간을 계측하고, 상기 일정한 값을 유지하는 시점에서의 힘 계측값을 계측하여, 상기 힘 계측값과 상기 평판(111)의 회전 시간의 곱을 평판(111)의 면적값으로 나눈 값을 계측 대상 기체의 점도로 산출하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위해 상기 몸체부(100)는 몸체부 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(130) 및 압력을 조절하기 위한 압력조절장치(140)를 더 구비하고, 몸체부(100) 내부의 온도를 계측하기 위한 온도센서(131) 및 압력을 계측하기 위한 압력센서(141)를 더 구비할 수 있다.

상기 계측 대상 기체의 점도로 산출된 값은 실제의 절대 점도값에 대해서는 차이가 발생할 수도 있으나, 기준이 되는 기체(예, O₂ 또는 Ar 등)의 점도 값과 계측하여 산출된 점도 값의 차이에 따른 비례계수를 구하여 다른 기체의 점도로 산출된 값에 상기 비례계수를 곱하는 것으로 상기 다른 기체의 절대 점도값을 구할 수 있다.

상기 온도조절장치(130)의 일실시예로 라지에이터 등의 히터(130b)와 상기 히터(130b)를 구동하고, 상기 온도센서(131)에서 계측된 온도를 표시하는 온도표시장치(130a)를 포함한다.

상기 압력조절장치(140)는 그 일실시예로 몸체부(100)의 내부 압력을 조절할 수 있는 진공펌프(140b)와 상기 진공펌프(140b)를 동작하는 진공펌프 스위치(140a), 상기 진공펌프(140b)에서 몸체부(100)를 연결하는 진공펌프 연결관(140c) 및 상기 진공펌프(140b)에 의한 압력조절 후 몸체부(100)가 압력을 유지할 수 있도록 진공펌프 연결관을 개폐할 수 있는 진공펌프 연결밸브(140d)를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 압력조절장치(140)는 압력센서(141)를 통해 계측된 압력을 표시하는 압력표시장치(142)를 더 구비할 수 있으며, 상기 몸체부는 내부의 압력을 조절하고 대상 기체를 유입시키기 위해 흡배기구(160)을 더 포함한다.

이하 본 발명의 기체점도 측정장치의 일실시예에 의한 점도 측정방법 및 점도 측정결과를 표를 기준으로 설명한다. 다음의 실험값은 절대 점도값이 아닌 상대 점도를 나타낸 것이지만, 상기 측정값에 비례계수를 적용하면 절대 점도를 구할 수 있음은 전술한 바와 같다.

1) 기체의 종류에 따른 점도 측정 결과 (압력은 1기압, 온도는 25℃로 고정)

우선 상기 몸체부(100)의 덮개와 흡배기구(160)를 닫고 진공펌프(140b)를 가동하여 몸체부의 압력이 더이상 낮아지지 않을 때까지 압력계를 관찰한다.

상기 진공펌프(140b)의 가동을 멈추고 흡배기구(160)를 열면서 원하는 압력에 도달할 때까지 대상 기체를 흡배기구(160)를 통해 몸체부(100)에 넣는다.

표시제어부(200)의 눈금이 일정할 때까지 걸린 시간을 단위시간 (△t)으로 하고, 점도의 단위는 g·중·단위시간/단위면적으로 상기 단위시간/단위면적을 편의상 1로 계산할 경우 표시제어부(200)에서 비례계수에 의한 변환이 없더라도 상기 표시제어부(200)의 측정값이 점도에 해당한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 대체적으로 단원자 분자의 점성도가 다원자 분자보다 크고, 동일한 원자수의 분자와 분자량이 비슷한 분자를 비교할 때 극성과 무극성의 전기적인 힘은 기체 점성도에 영향을 주지 못한다.

또한 같은 조건에서 분자량이 클수록 대체로 점성도가 증가한다.

단원자 분자의 경우는 점성도가 분자량에 비례하는 형태이고, 이원자 분자의 경우는 분자량의 제곱에 비례하는 경향을 나타내며, 다원자 분자의 경우는 특별히 연관성을 찾을 수 없었다.

2) 온도의 변화에 따른 점도 측정 결과 (압력은 1기압으로 고정)

① 몸체부에 산소기체를 압력계가 1 bar(대기압)의 눈금에 오도록 포집한다.

② 표시제어부의 표시 기준값을 0으로 초기화한다.

③ 흐름 운동 발생부를 작동시키고 표시제어부가 표시하는 값이 일정할 때의 값을 기록한다.

④ 온도조절장치의 설정 온도를 높이고, 몸체부의 온도가 설정온도에 도달

된 후 ③의 과정을 반복한다. (온도상승 시 압력이 높아질 수 있으므로, 흡배기구(160)를 열어 몸체부 내 압력을 대기압으로 맞추고 다시 흡배기구(160)를 닫는다.)

⑤ 아르곤 및 공기에서도 위와 같이 반복한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 일반적으로 기체의 점도는 온도 증가에 비례하는 경향을 보인다. 온도가 증가하면 기체분자들의 평균속력이 커지고, 그에 따른 선형운동량의 유입이 많아지기 때문이다.

기체가 단원자분자, 이원자 분자일 경우에 온도에 의한 점성도 수치 값은 같은 비율로 증가함으로써 기체 분자의 원자 개수와는 무관하다.

혼합기체(공기)의 점도도 순수기체의 경우와 동일한 결과를 갖는다.

단원자분자(Ar)가 온도 증가에 따른 점도의 증가율이 이원자분자나 다원자분자보다 커지는 경향을 나타낸다. 그 원인을 분석해 보면 단원자분자가 분자의 구조와 크기의 영향으로 효과적인 병진운동에너지의 전달이 이루어지므로 선형운동량의 증가율과 그에 따른 운반(유입)량의 증가율이 이원자분자나 다원자분자에 비하여 크다고 판단된다.

3) 압력의 변화에 따른 점도 측정결과 (온도는 25℃로 고정)

① 몸체부에 산소기체를 압력계가 4 bar의 눈금에 오도록 포집한다.

② 표시제어부의 표시 기준값을 0으로 초기화한다.

③ 흐름 운동 발생부를 작동시키고 표시제어부가 표시하는 값이 일정할 때의 값을 기록한다.

④ 흡배기구(160)와 진공펌프(140b)를 미세하게 열거나 가동하여 몸체부 내의 압력을 조금씩 낮추면서 ②, ③의 과정을 반복한다. (압력 조절시 대기압 이상일 때는 흡배기구(160)를 이용하고, 대기압 하에서는 진공펌프(140b)를 가동하여 압력을 일정하게 유지시킨다. 압력 조절시 온도가 낮아질 수 있으므로, 온도조절장치를 짧은 시간동안 작동시켜 정온을 유지한다.)

⑤ 아르곤 및 공기에서도 위와 같이 반복한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 모든 기체분자의 경우 압력증가에 따라 점도가 작아지는 경향을 나타낸다. 그 이유는 압력이 증가하면 점도에 영향을 미치는 요인 중 운동량을 운반(유입)할 수 있는 분자의 수가 많아지는 요인보다는 평균 자유행로가 짧아져 멀리 실어 나르는 분자 수가 더 적어지는 요인이 더 큰 영향을 미치기 때문이다. 도 7에서는 압력이 0으로 표시된 부분이 실제 대기압에 해당하는 바, 각 압력표시값에 1을 더한 값이 실제 압력에 해당한다.

낮은 압력에서 압력에 따른 점도의 변화량이 큰 경향을 보이는데, 낮은 압력에서 선형운동량의 전달이 더 효과적인 것으로 추론된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100 : 몸체부 110 : 흐름 운동 발생부
111 : 평판 112 : 회전구동수단
120 : 계측부 121 : 로드셀
130 : 온도조절장치 130a : 온도표시장치
130b : 히터 131 : 온도센서
140 : 압력조절장치 140a : 진공펌프 스위치
140b : 진공펌프 140c : 진공펌프 연결관
140d : 진공펌프 연결밸브 141 : 압력센서
142 : 압력표시장치 150 : 전원스위치
160 : 흡배기구 200 : 표시제어부

Claims (4)

1. 내부 공간으로 유입된 기체가 외부와 단절된 폐공간을 형성할 수 있도록 구성된 몸체부(100);
   상기 몸체부(100) 내부에 설치되고, 원형의 평판(111)과 상기 평판(111)의 중심에 결합되어 상기 평판(111)을 회전시키는 회전구동수단(112)을 포함하여, 상기 평판(111)의 회전 시 평판면에 접한 기체의 점도에 의한 흐름 운동을 발생시키는 흐름 운동 발생부(110);
   상기 몸체부(100) 내부에 설치되고, 일단부가 상기 평판(111)의 회전방향에 수직인 방향으로 상기 평판(111)에 근접한 공간상에 위치하고 타단부가 몸체부(100)의 내부 일측에 고정된 로드셀(121)을 포함하여, 상기 흐름 운동을 통해 기체가 로드셀(121)에 미치는 힘을 계측하는 계측부(120);
   상기 계측부(120)의 로드셀(121)을 통해 측정된 상기 기체의 흐름 운동에 의한 힘 계측값을 산출 및 제공하는 표시제어부(200);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기체점도 측정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 표시제어부(200)는,
   상기 힘 계측값과 평판(111)의 회전 시간, 평판(111)의 면적값에 근거하여, 계측 대상 기체의 점도를 산출하여 더욱 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기체점도 측정장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 표시제어부(200)는,
   몸체부(100) 내부 공간에 기체가 유입되어 폐공간이 형성되고 정온 및 정압이 유지된 상태에서,
   상기 흐름 운동 발생부(110)의 평판(111)이 회전하기 시작한 시점부터 상기 계측부(120)의 로드셀(121)에서 계측되는 힘 계측값이 일정한 값을 유지하는 시점에 도달할 때까지의 평판(111)의 회전 시간을 계측하고,
   상기 일정한 값을 유지하는 시점에서의 힘 계측값을 계측하여,
   상기 힘 계측값과 상기 평판(111)의 회전 시간의 곱을 평판(111)의 면적값으로 나눈 값을 계측 대상 기체의 점도로 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기체점도 측정장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부(100)는,
   몸체부(100) 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(130) 및 압력을 조절하기 위한 압력조절장치(140)를 더 구비하고,
   몸체부(100) 내부의 온도를 계측하기 위한 온도센서(131) 및 압력을 계측하기 위한 압력센서(141)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기체점도 측정장치.

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