KR20170014865A - 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비는, 고수압 테스트용 회로와, 저수압 테스트용 회로와, 상기 고수압 테스트용 회로에서의 측정 데이터와 상기 저수압 테스트용 회로의 측정 데이터가 전달되는 데이터 획득부를 포함한다.
상기 고수압 테스트용 회로는, 컴프레서에서 제공된 압축 공기의 압력을 규정된 시험 압력으로 하강시키는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터의 압축 공기가 제공되는 고수압 물탱크와, 상기 고수압 물탱크로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과, 상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와, 상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와, 상기 고수압 물탱크 내부에 장착되고 항온 수조와 연결된 열교환기와, 상기 고수압 물탱크와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와, 상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함한다.
상기 저수압 테스트용 회로는, 저수압 물탱크와, 저수압 물탱크의 물이 제공되는 물기둥과, 상기 물기둥으로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과, 상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와, 상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와, 상기 물기둥과 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 항온 수조와 연결된 열교환기와, 상기 열교환기와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와, 상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함한다.

Description

자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비{WATER SEALING TEST EQUIPMENT FOR AUTOMOTIVE LAMP AIRCAP}

본 발명은 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 램프용 에어캡에 사용되는 수밀성 멤브레인 원단이 확보되지 않은 상태에서도 에어캡 제품을 직접 장착하여 수밀성을 시험할 수 있고, 수밀성 기준이 다른 복수 종류의 에어캡 제품의 수밀성을 시험할 수 있는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 관한 것이다.

자동차 램프용 에어캡은 자동차의 램프류(헤드램프, 리어램프, 포그램프홀에 등)의 통기구 홀에 장착되어 램프 내부 발열과 냉각 반복 시 램프 내외부의 공기의 출입을 허용하면서도 공기 중의 수분 유입을 차단하는 부품을 지칭한다.

이러한 자동차 램프용 에어캡의 개략적인 구조가 도1에 도시된다.

에어캡은 램프 하우징의 돌출부에 삽입되도록 구멍이 형성된 내부부재, 상기 내부부재의 하우징 돌출부 반대쪽 면에 장착되는 멤브레인, 상기 내부부재와 멤브레인을 수용하되 이들이 수용된 상태에서 공기의 유로를 형성하는 커버를 포함한다.

이러한 에어캡이 자동차 램프에 장착된 상태에서 램프 내부 발열과 냉각 반복 시 램프 내외부의 공기 출입이 이루어지며 공기 중의 수분 유입이 차단되는 방식이 도2에 도시된다. 도2에서는 도시의 편의를 위하여 자동차 램프용 에어캡의 부품 중 하나인 커버는 생략되었다.

먼저, 도2의 좌측 부분에는 공기 출입 방식이 도시된다.

램프가 점등되면 램프 내부의 온도가 올라가서 내부공기가 열팽창한다. 이에 따라, 램프 내부의 압력이 외부의 압력보다 높아져서 에어캡의 통기성 멤브레인을 통하여 램프 내부의 가열된 내부공기가 외부로 빠져나간다. 반대로, 램프가 소등되면 램프 내부의 온도가 내려가서 내부공기가 수축한다. 이에 따라, 램프 내부의 압력이 외부의 압력보다 낮아져서 에어캡의 통기성 멤브레인을 통하여 램프 외부의 공기가 내부로 유입된다.

도2의 우측 부분에는 공기 중의 수분 유입이 차단되는 방식이 도시된다.

도2의 좌측 부분에 도시하고 관련 명세서 부분에 설명한 바와 같이, 에어캡의 멤브레인은 공기를 통과시키는 성질이 있다. 그러나, 멤브레인은 공기 중의 수분은 통과시키지 않아야 한다. 공기 중의 수분이 멤브레인을 통과하면 자동차 램프 외부의 공기 중에 포함된 수분이 램프 내부로 유입되어 램프에 수분이 맺히는 현상이 발생하고, 이는 램프의 불량요인이 된다. 도2의 우측 부분에는 공기는 통과시키지만 공기 중의 수분은 통과시키지 않는 멤브레인의 성질이 이해하기 쉽게 도시되어 있다.

이상 기술한 바와 같이, 자동차 램프용 에어켑에 요구되는 성능은 소정 압력에서 소정 정도 이상의 유량을 허용하여야 하는 통기성이 그 첫번째이고, 소정 압력 하의 수분의 유입을 차단하여야 하는 수밀성이 그 두번째이다.

종래기술에서는 이와 같은 에어캡의 요구 성능 중 수밀성 시험을 위하여 에어캡의 구성요소인 멤브레인을 구성하는 섬유원단을 수밀성 시험에 적용하였다. 이러한 섬유원단 시험 방식에서는, 멤브레인 시료를 특정 규격(예컨대 150mm x 150mm)으로 마련하여 소정의 수밀성 시험기준, 예컨대 JIS L 1092(Testing methods for water resistance of textiles)을 적용하여 멤브레인 섬유원단의 수밀성 시험 평가를 시행하였다.

그런데, 이와 같은 종래기술의 수밀성 시험 평가 방식에는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 벤치마킹 제품을 성능평가 하는 것이 불가능하였다.

벤치마킹 제품을 분해하면 자동차 램프용 에어캡 1개 제품에 사용된 멤브레인은 확보할 수 있으나, 이와 같이 확보된 멤브레인은 종래의 수밀성 시험 평가 방식에 적용할 수 없다. 왜냐하면 종래의 수밀성 시험 평가 방식에서는 특정 규격 이상의 시료 원단이 반드시 필요하고, 자동차 램프용 에어캡 1개 제품을 분해함으로써 획득되는 멤브레인의 크기는 이에 크게 못미치기 때문이다.

둘째, 종래의 방식에 따르면 멤브레인 섬유 원단 자체의 수밀성만 시험 평가 가능하였고, 멤브레인이 자동차 램프용 에어캡을 구성하는 다른 부품들과 조립된 상태에서의 성능 평가가 불가능하였다. 멤브레인이 1개의 자동차 램프용 에어캡 제품에 제공되는 형상과 크기로 재단되어 나머지 부품들과 조립된 상태의 자동차 램프용 에어캡을 장착한 상태에서 수밀성을 평가할 수 있는 장비가 존재하지 않았기 때문이다.

그런데, 멤브레인 자체는 규정된 수밀성 기준을 만족하더라도 조립된 상태에서는 규정된 수밀성 기준을 만족하지 못할 가능성이 존재한다. 예컨대 제조 공정에서 멤브레인이 손상되는 등의 이유로 수밀성 기준을 만족하는 멤브레인 원단을 사용하였더라도 조립된 상태에서 수밀성 기준이 만족되지 않을 가능성이 존재한다. 중요한 것은 조립된 상태에서 수밀성 기준을 만족하는 것임에도 종래기술의 멤브레인 원단 수밀성 시험 평가 방식은 위와 같은 제조 공정 상의 잘못으로 인하여 조립된 상태에서의 수밀성 기준 미달이 발생한 경우를 감지해 낼 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하여 벤치마킹 제품 성능 평가가 가능하고, 자동차 램프용 에어캡이 조립된 상태에서 장착하여 그 수밀성을 시험할 수 있는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 지그 교체만으로 다양한 종류의 자동차 램프용 에어캡 제품을 검사할 수 있는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 자동차 헤드램프용 및 포그램프용 에어캡을 하나의 장비로써 모두 시험할 수 있는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 자진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비는, 고수압 테스트용 회로와, 저수압 테스트용 회로와, 상기 고수압 테스트용 회로에서의 측정 데이터와 상기 저수압 테스트용 회로의 측정 데이터가 전달되는 데이터 획득부를 포함한다.

상기 고수압 테스트용 회로는, 컴프레서에서 제공된 압축 공기의 압력을 규정된 시험 압력으로 하강시키는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터의 압축 공기가 제공되는 고수압 물탱크와, 상기 고수압 물탱크로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과, 상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와, 상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와, 상기 고수압 물탱크 내부에 장착되고 항온 수조와 연결된 열교환기와, 상기 고수압 물탱크와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와, 상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함한다.

상기 저수압 테스트용 회로는, 저수압 물탱크와, 저수압 물탱크의 물이 제공되는 물기둥과, 상기 물기둥으로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과, 상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와, 상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와, 상기 물기둥과 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 항온 수조와 연결된 열교환기와, 상기 열교환기와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와, 상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함한다.

본 발명의 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에서는 상기 고수압 테스트용 회로의 테스트 하우징에 제공되는 물의 압력과 상기 저수압 테스트용 회로의 테스트 하우징에 제공되는 물의 압력은 점진적으로 증가된다. 이러한 방식으로, 초기 가해진 압력의 물은 시험에 제공된 자동차 램프용 에어캡 제품의 멤브레인을 통과하지 못하지만 압력이 점진적으로 증가되는 어느 시점에서 가압된 물은 자동차 램프용 에어캡 제품의 멤브레인을 통과하기 시작한다. 이 시점에서 계측된 물의 온도와 압력이 시험에 제공된 자동차 램프용 에어캡 제품의 수밀성 관련 성능 지표로서 인식된다.

한편, 본 발명의 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 고수압 테스트용 회로에서는 레귤레이터가 사용되는데, 이 레귤레이터는 컴프레서에서 제공된 압축 공기의 압력을 1차로 하강시키는 1차 레귤레이터와, 1차 레귤레이터로부터의 압축 공기의 압력을 규정된 시험 압력으로 2차로 하강시키는 2차 레귤레이터를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 포함된 고수압 및 저수압 테스트용 회로에 모두 사용되는 지그는 테스트 하우징으로부터 탈착 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 본 발명의 구성요소인 클램프 실린더에 포함되는 에어캡 가압부에는 구멍이 형성된다. 이 구멍이 형성된 위치와 그 형상은 상기 지그 상에 설치되어 시험에 제공된 자동차 램프용 에어캡의 노출된 멤브레인에 대응한다.

본 발명의 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에서는 육안 관찰의 방법으로 점진적으로 증가되는 압력의 물이 제공되는 상황에서 가압된 물이 멤브레인을 통과하는 지의 여부가 판단될 수 있다. 이와 별도로 영상 처리 시스템을 활용하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.

본 발명에 포함될 수 있는 영상 처리 시스템은 물에 의해 가압되는 자동차 램프용 에어캡의 멤브레인의 반대쪽 면을 촬영하는 촬영 수단과, 상기 촬영 수단으로부터 얻어진 이미지가 분석되는 이미지 분석부를 포함한다. 상기 이미지 분석부는 물방울 이미지가 생성되는 것으로 판단 시, 그 결과를 상기 데이터 획득부로 전달할 수 있다.

이 외에도, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함되어도 무방하다.

본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비를 사용하면 벤치마킹을 위한 자동차 램프용 에어캡의 성능 평가가 가능해진다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에서는 자동차 램프용 에어캡의 부품인 멤브레인이 적어도 내부부재와 조립된 상태에서 장착되어 그 수밀성을 시험할 수 있게 되므로, 자동차 램프용 에어캡에 사용되는 멤브레인 원단 자체의 수밀성 시험만 가능하였던 종래기술의 문제점을 극복하여 제조공정에서 발생하는 멤브레인의 손상 등 다양한 사유에서 비롯된 조립된 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 기준 미달을 감지해 낼 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에서는 자동차 램프용 에어캡을 교체 가능한 지그에 장착되도록 함으로써, 지그 교체만으로 다양한 종류/형상의 자동차 램프용 에어캡 제품을 검사할 수 있게 된다.

나아가, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비를 사용하면 자동차 헤드램프용 및 포그램프용 에어캡의 서로 다른 수밀성 기준을 하나의 장비로써 모두 검사하는 것이 가능해진다.

도1은 자동차 램프용 에어캡의 개략적인 구조를 도시하는 도면이다.
도2는 자동차 램프용 에어캡이 자동차 램프에 장착된 상태에서 램프 내외부의 공기 출입이 이루어지고 공기 중의 수분 유입이 차단되는 방식을 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 고수압 테스트용 회로에서의 물의 흐름을 도시하는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 저수압 테스트용 회로에서의 물의 흐름을 도시하는 도면이다.
도5는 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비 전체의 구성을 도시하는 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 클램프 실린더의 구조를 도시하는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명하도록 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들의 형상 및 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 도시된 것이므로, 본 발명이 반드시 도시된 형상 및 크기로 한정되는 것은 아니다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.

도3은 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 고수압 테스트용 회로에서의 물의 흐름을 도시한다.

도3과 관련된 고수압 테스트용 회로에서의 물의 흐름에 대하여 설명하기에 앞서, 먼저, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 고수압 테스트용 회로 및 저수압 테스트용 회로 각각의 용도에 대하여 설명한다.

자동차 램프용 에어캡에는 포그램프용 에어캡과 헤드램프용 에어캡이 있다. 그런데, 포그램프용 에어캡과 헤드램프용 에어캡이 사용되는 수밀성과 관련된 환경이 매우 다르다. 포그램프는 헤드램프에 비하여 공기 중의 수분이 훨씬 많이 유입될 수 있는 환경에서 사용되므로, 에어캡에 사용되는 멤브레인의 수밀성, 즉 특정 압력의 물이 공급되는 환경에서 물이 멤브레인을 통과하여 빠져 나가지 못하도록 하는 성질이 헤드램프보다 강해야 한다. 현재 통용되는 수밀성 기준은 포그램프용 에어캡이 대략 110kPa(110kPa의 물 공급 환경에서 물이 멤브레인을 통과하여 빠져 나가지 않아야 한다는 의미) 정도인 반면, 헤드램프용 에어캡은 대략 25kPa(25kPa의 물 공급 환경에서 물이 멤브레인을 통과하여 빠져 나가지 않아야 한다는 의미) 수준이다.

이와 같이 요구되는 수밀성 수준이 크게 다르므로, 포그램프용 에어캡과 헤드램프용 에어캡을 하나의 물 공급 회로에서 성능 평가하는 것은 어렵다. 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에서는 상대적으로 높은 압력의 물 공급 조건에서 물의 통과를 저지하여야 하는 포그램프용 에어캡은 고수압 테스트용 회로에서 시험하고, 상대적으로 낮은 압력의 물 공급 조건에서 물의 통과를 저지하여야 하는 헤드램프용 에어캡은 저수압 테스트용 회로에서 시험한다. 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비는 상기 고수압 테스트용 회로와 저수압 테스트용 회로를 모두 포함한다.

상술한 바와 같이, 도3에 도시된 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 고수압 테스트용 회로는 포그램프용 에어캡을 시험하는 용도이다. 이러한 고수압 테스트용 회로에서는 먼저 주지된 컴프레서 등을 이용하여 특정 압력의 공기압을 형성한다. 컴프레서로부터 형성된 특정 압력의 공기는 1차 레귤레이터(10)와 2차 레귤레이터(20)를 차례로 거치면서 단계적으로 감압된다.

2차 레귤레이터를 빠져 나온 압축 공기는 고수압 테스트에 사용되는 압력, 예컨대 대략 100kPa 내외로 설정되며, 압축 공기의 압력에 상응하는 수압을 발생시키기 위하여 고수압 물탱크(30, 저수압 테스트에 사용되는 물탱크와 구분됨)에 제공된다.

고수압 물탱크(30)에 제공된 압축 공기는 고수압 물탱크(30)에 저장된 물에 압력을 가하게 된다. 압축 공기에 의해 가압된 물은 고수압 물탱크(30)를 빠져나가 시험 제품에 제공된다.

고수압 물탱크(30)로부터 시험 제품에 이르는 유로에는 온도계(120)와 압력계(130)가 설치된다. 상기 유로에 설치된 온도계(120)는 시험 제품에 제공되는 물의 온도를 측정하고, 압력계(130)는 시험 제품에 제공되는 물의 압력을 측정한다. 각각의 온도계(120)와 압력계(130)가 측정한 온도와 압력 수치는 데이터 획득부(140)로 제공된다.

한편, 상기 고수압 물탱크(30) 내부에는 열교환기(40)가 설치되고, 이 열교환기(40)는 항온 수조(50)와 연결된다. 항온 수조(50)에는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 기준에 따라 설정된 온도의 물이 저장되어 있고, 이 물은 펌프 등의 수단에 의해 항온 수조(50)로부터 배출되고 상기 고수압 물탱크(30)에 설치된 열교환기(40)를 거쳐 항온 수조(50)로 다시 유입된다. 항온 수조(50)에 저장된 물이 흐르는 유로와 상기 고수압 물탱크(30)로부터 시험 제품에 이르는 유로는 분리되어 있어 각 유로에 흐르는 물은 서로 섞이지 않는다.

시험 제품에 특정 온도, 압력의 물이 공급되면, 이 물은 시험 제품의 멤브레인의 한쪽 면을 가압하면서 다른 쪽 면으로 빠져나가려고 한다. 수밀성 구조를 갖는 멤브레인의 특성 상 특정 압력 이하에서는 물이 멤브레인을 통과하지 못하지만, 수압을 점차적으로 높이게 되면 멤브레인의 수압이 가해지는 반대쪽 면에 물방울이 맺히기 시작한다. 멤브레인의 수압이 가해지는 반대쪽 면에 물방울이 맺히기 시작하는 시점, 즉 물이 메브레인을 통과하기 시작하는 시점의 온도와 압력 수치가 시험 제품의 수밀성과 관련된다. 물의 압력은 온도의 영향을 받기 때문에 물의 온도를 일정하게 하여야 시험의 결과로 얻어진 압력 수치로써 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 정도를 평가할 수 있다. 물의 온도는 적용할 시험 기준에 따라 일정하게 유지됨을 목표로 하며, 예컨대 대략 섭씨 20도 내외일 수 있다.

위 도3의 실시예에서는 고수압 물탱크(30) 내부에 항온 수조(50)와 연결된 열교환기(40)가 설치되는 것으로 설명되었으나, 열교환기(40)의 위치는 반드시 고수압 물탱크(30) 내부로 한정되는 것은 아니다. 열교환기(40)의 기능은 시험 제품에 이르는 유로에 흐르는 물의 온도를 적용할 시험 기준에 따라 일정하게 유지하는 것이므로, 이러한 기능을 수행하는 한, 고수압 물탱크(30)로부터 분리되어 설치될 수도 있다. 예컨대, 고수압 물탱크(30)에서 특정 압력으로 가압되어 유출된 물이 시험 제품에 이르기 전에 열교환기(40)를 거치도록 하는 실시 형태도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

도4는 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 저수압 테스트용 회로에서의 물의 흐름을 도시하는 도면이다. 상술한 바와 같이, 도4에 도시된 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 저수압 테스트용 회로는 헤드램프용 에어캡을 시험하는 용도이다. 이러한 저수압 테스트용 회로에서는 고수압 테스트용 회로에서와는 달리 수압 발생을 위하여 컴프레서를 이용하지 않는다. 대신, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 저수압 테스트용 회로에서는 물기둥(160)이 사용된다. 펌프 등의 수단에 의해 저수압 물탱크(170)로부터 유출된 물은 물기둥(160)에 물을 공급하고 물기둥(160)에 채워진 물이 저수압 테스트에 적용될 압력을 형성한다.

물기둥(160)에서 중력에 의해 압력 형성된 물은 물기둥(160)을 빠져나가 시험 제품에 제공된다. 물기둥(160)으로부터 시험 제품에 이르는 유로에는 온도계(180)와 압력계(190)가 설치된다. 상기 유로에 설치된 온도계(180)는 시험 제품에 제공되는 물의 온도를 측정하고, 압력계(190)는 시험 제품에 제공되는 물의 압력을 측정한다. 각각의 온도계(180)와 압력계(190)가 측정한 온도와 압력 수치는 데이터 획득부(140)로 제공된다.

한편, 상기 물기둥(160)으로부터 시험 제품에 이르는 유로 중간에는 열교환기(200)가 설치되고, 이 열교환기(200)는 항온 수조(50)와 연결된다. 항온 수조(50)에는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 기준에 따라 설정된 온도의 물이 저장되어 있고, 이 물은 펌프 등의 수단에 의해 항온 수조(50)로부터 배출되고 상기 열교환기(200)를 거쳐 항온 수조(50)로 다시 유입된다. 항온 수조(50)에 저장된 물이 흐르는 유로와 상기 물기둥(160)으로부터 시험 제품에 이르는 유로는 분리되어 있어 각 유로에 흐르는 물은 서로 섞이지 않는다.

시험 제품에 특정 온도, 압력의 물이 공급되면, 이 물은 시험 제품의 멤브레인의 한쪽 면을 가압하면서 다른 쪽 면으로 빠져나가려고 한다. 수밀성 구조를 갖는 멤브레인의 특성 상 특정 압력 이하에서는 물이 멤브레인을 통과하지 못하지만, 수압을 점차적으로 높이게 되면 멤브레인의 수압이 가해지는 반대쪽 면에 물방울이 맺히기 시작한다. 멤브레인의 수압이 가해지는 반대쪽 면에 물방울이 맺히기 시작하는 시점, 즉 물이 메브레인을 통과하기 시작하는 시점의 온도와 압력 수치가 시험 제품의 수밀성과 관련된다. 물의 압력은 온도의 영향을 받기 때문에 물의 온도를 일정하게 하여야 시험의 결과로 얻어진 압력 수치로써 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 정도를 평가할 수 있다. 물의 온도는 적용할 시험 기준에 따라 일정하게 유지됨을 목표로 하며, 예컨대 대략 섭씨 20도 내외일 수 있다.

위 도4의 실시예에서는 물기둥(160)으로부터 시험 제품에 이르는 유로 중간에 열교환기(200)가 설치되는 것으로 설명되었으나, 열교환기(200)의 위치는 반드시 이로 한정되는 것은 아니다. 열교환기(200)의 기능은 시험 제품에 이르는 유로에 흐르는 물의 온도를 적용할 시험 기준에 따라 일정하게 유지하는 것이므로, 이러한 기능을 수행하는 한, 도3의 실시예에서 고수압 물탱크(30) 내부에 열교환기(40)가 설치되는 것과 같이, 물기둥(160) 내부에 열교환기(200)가 설치되는 실시 형태도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

도5는 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비 전체의 구성을 도시하는 도면이다.

먼저, 포그램프용 에어캡을 시험하기 위한 고수압 테스트용 회로의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

컴프레서에서 형성된 압축 공기는 1차 레귤레이터(10)에서 1차 감압된다. 1차 감압된 압축 공기는 2차 레귤레이터(20)로 향하며, 여기서 2차 감압된다. 2차 감압된 압력은 수밀성 시험에 적용될 물의 압력을 형성하기 위한 압력으로서 시험 기준에 상응하여 설정된다.

2차 레귤레이터(20)에서 2차 감압된 압축 공기는 고수압 물탱크(30)로 제공된다. 도5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 압축 공기는 고수압 물탱크(30)의 상부면을 통해 제공될 수 있다. 그러면, 압축 공기는 고수압 물탱크(30) 내부에 수용된 물을 하방으로 가압한다. 가압하는 압력은 2차 레귤레이터(20)에서 감압된 압력과 동일하다. 고수압 물탱크(30)로부터의 물의 출구는 고수압 물탱크(30)의 하부면 상에 제공될 수 있다. 고수압 물탱크(30)로부터 유출되는 물의 최종 압력은 2차 레귤레이터(20)로부터 제공된 압축 공기의 압력에 고수압 물탱크(30)에 수용된 물 자체의 하중에 의한 압력을 더한 압력이 된다.

상기 고수압 물탱크(30) 내부에는 열교환기(40)가 설치되고, 이 열교환기(40)는 항온 수조(50)와 연결된다. 항온 수조에는 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 기준에 따라 설정된 온도, 예컨대 섭씨 20도의 물이 저장되어 있고, 이 물은 펌프 등의 수단에 의해 항온 수조로부터 배출되고 상기 고수압 물탱크(30)에 설치된 열교환기(40)를 거쳐 항온 수조(50)로 다시 유입된다. 항온 수조(50)에 저장된 물이 흐르는 유로와 상기 고수압 물탱크로부터 시험 제품에 이르는 유로는 분리되어 있어 각 유로에 흐르는 물은 서로 섞이지 않는다. 물의 압력은 온도의 영향을 받기 때문에 물의 온도를 일정하게 하여야 시험의 결과로 얻어진 압력 수치로써 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 정도를 평가할 수 있다. 열교환기(40) 및 항온 수조(50)의 기능은 시험 대상인 자동차 램프용 에어캡에 제공되는 물의 온도를 일정하게 하는 것이다.

고수압 물탱크(30)에서 생성된 특정 온도 및 압력의 물이 테스트 수행자의 스위치(60) 조작에 의하여 고수압 물탱크(30)로부터 유출되어 테스트 하우징(70)으로 제공된다. 테스트 하우징(70) 상에는 자동차 램프용 에어캡을 수용하는 지그(80)가 설치된다. 지그(80)는 테스트 하우징(70)으로부터 탈착 가능하다. 지그(80)는 여러 가지 형상이나 크기의 자동차 램프용 에어캡에 대응할 수 있도록 여러 가지가 준비될 수 있다. 테스트 수행자는 시험 대상인 자동차 램프용 에어캡에 대응하는 지그(80)를 선택하여 테스트 하우징(70)에 손쉽게 설치할 수 있다. 테스트 하우징(70)의 지그(80)에는 시험 대상인 자동차 램프용 에어캡이 그 커버가 벗겨진 상태로 장착되어 시험에 제공되는 것이 바람직하다.

테스트 수행자에 의한 스위치(60) 조작에 의하여 고수압 물탱크(30)로부터 유출된 물이 지그(80) 상에 수용된 자동차 램프용 에어캡의 하부에 제공되면, 공급되는 물의 압력이 에어캡을 상부로 밀어올리는 힘으로 작용한다. 따라서, 테스트 수행 중 테스트 하우징(70)의 지그(80)에 수용된 자동차 램프용 에어캡이 지그(80)로부터 이탈될 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 본 발명의 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비는 클램프 실린더(90)를 구비한다. 클램프 실린더(90)는 상하 스위치(100)에 의하여 상방 또는 하방으로 이동 가능하다. 테스트 수행자가 자동차 램프용 에어캡을 테스트 하우징(70)의 지그(80) 상에 설치한 상태에서 상하 스위치(100)를 작동시켜 클램프 실린더(90)를 하강하도록 하면 클램프 실린더(90)에 설치된 에어캡 가압부(110)가 지그(80) 상에 설치된 자동차 램프용 에어캡의 상부 외주연에 접촉하면서 자동차 램프용 에어캡을 하방으로 가압한다.

테스트 수행자가 스위치(60)를 작동시키면 고수압 물탱크(30)로부터 유출된 물이 테스트 하우징(70)의 지그(80) 상에 장착된 자동차 램프용 에어캡에 제공되고, 그 과정에서 지그(80) 상에 장착된 자동차 램프용 에어캡을 상방 가압하더라도 클램프 실린더(90)의 에어캡 가압부(110)에 의한 하방 가압력에 의하여 지그(80)로부터 이탈되지 않는다.

고수압 물탱크(30)로부터 시험 제품에 이르는 유로에는 온도계(120)와 압력계(130)가 설치된다. 온도계(120)와 압력계(130)로부터 계측된 온도값과 압력값은 데이터 획득부(140)로 제공된다. 상술한 바와 같이, 본 수밀성 테스트에서는 제어된 압력의 물이 지그(80) 상에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 멤브레인을 가압하는 상황에서 멤브레인의 반대쪽 면에 물방울이 맺히기 시작하는 시점, 즉 물이 메브레인을 통과하기 시작하는 시점의 온도와 압력 수치를 측정하는 것이 목적이다. 육안 관찰 또는 물에 의해 가압되는 멤브레인의 반대쪽 면을 카메라로 촬영하면서 물방울이 맺히는 시점을 자동으로 판단할 수 있는 영상 처리 시스템을 통하여 물방울이 맺히는 시점이 결정되고, 이 때 데이터 획득부(140)가 획득한 온도계(120)와 압력계(130)의 온도 및 압력 수치가 테스트에 제공된 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 관련 성능 지표가 된다.

데이터 획득부(140)에 연결된 디스플레이(150)에는 계측된 온도값과 압력값 등의 정보가 표시될 수 있다. 디스플레이(150)로의 표시와 별도로 테스트 중 계측된 온도값과 유량값은 데이터 획득부(140)에 연결된 저장장치에 저장될 수 있고, 테스트 수행자의 조작에 따라 저장된 과거의 계측된 수치가 디스플레이(150)에 표시될 수도 있으며, 주지의 데이터 이동 수단을 활용하여 본 발명의 자동차 램프용 통기성 시험 장비 외부로의 데이터 이동도 가능하다.

다음으로, 헤드램프용 에어캡을 시험하기 위한 저수압 테스트용 회로의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

저수압 테스트용 회로에서는 고수압 테스트용 회로에서와는 달리 수압 발생을 위하여 컴프레서를 이용하지 않는다. 대신, 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 저수압 테스트용 회로에서는 물기둥(160)이 사용된다. 펌프 등의 수단에 의해 저수압 물탱크(170)로부터 유출된 물은 물기둥(160)에 물을 공급하고 물기둥(160)에 채워진 물이 저수압 테스트에 적용될 압력을 형성한다.

물기둥(160)에서 가압된 물은 물기둥(160)을 빠져나가 시험 제품에 제공된다. 물기둥(160)을 빠져나간 물이 시험 제품에 제공되기 전에 스위치(60)를 거치도록 회로를 구성할 수 있다. 이 스위치(60)는 고수압 테스트용 회로의 것과 동일한 것을 사용할 수도 있고, 고수압 테스트용과 별도로 저수압 테스트용 회로만의 스위치로 구성할 수도 있다.

물기둥(160)으로부터 시험 제품에 이르는 유로에는 열교환기(200)가 설치된다. 이 열교환기(200)는 고수압 테스트용 회로에 설치된 열교환기(40)와 별도로 저수압 테스트용 회로에 제공되고, 항온 수조(50)와 연결된다. 열교환기(200)와 항온 수조(50)의 기능은 고수압 테스트용 회로에 대한 부분에서 설명한 바와 같이, 저수압 테스트용 회로에 흐르는 물의 온도를 일정하게 유지하는 것이다.

상기 열교환기(200)를 빠져 나온 물은 시험 제품에 이르기 전에 온도계(180) 및 압력계(190)를 거친다. 이 온도계(180)와 압력계(190)는 고수압 테스트용 회로에 설치된 온도계(120) 및 압력계(130)와 별도로 저수압 테스트용 회로에 제공되는 것이다.

저수압 테스트용 회로도 시험 제품을 안착시키기 위한 테스트 하우징(210)과 지그(220)를 포함한다. 그 구성과 기능은 고수압 테스트용 회로에서와 같다. 지그(220)에 안착된 자동차 램프용 에어캡이 수압이 가해지는 상황에서 이탈되는 것을 방지하기 위한 클램프 실린더(230)와 클램프 실린더(230)에 포함된 에어캡 가압부(240)도 고수압 테스트용 회로에서와 동일한 구성으로 설치된다.

저수압 테스트용 회로의 물기둥(160)으로부터 특정 온도, 압력의 물이 공급되고, 이 물이 시험 대상 헤드램프 에어캡 제품의 멤브레인을 뚫고 나오기 시작하는 시점에 온도계(180)와 압력계(190)에 의해 측정된 측정 수치가 시험 대상 제품의 수밀성 관련 성능 지표이다. 이 데이터는 데이터 획득부(140)에 전달된다.

도6은 본 발명에 따른 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비에 포함되는 클램프 실린더(90, 230)의 구조를 도시하는 도면이다. 본 발명에서는 클램프 실린더가 두 개 제공되는데, 하나는 고수압 테스트용 회로에 제공되는 클램프 실린더(90)이며, 다른 하나는 저수압 테스트용 회로에 제공되는 클램프 실린더(230)이다. 양자의 구성과 기능은 동일하다. 이하의 클램프 실린더 구성 및 기능에 대한 설명은 고수압 테스트용 회로에 사용되는 클램프 실린더(90)에 대하여 행하기로 한다.

도5의 실시예에서 설명한 바와 같이, 클램프 실린더(90)는 상하 스위치(100)에 의해 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강한 상태에서는 테스트 하우징(70)의 지그(80)에 장착된 커버가 제거된 자동차 램프용 에어캡의 멤브레인 외주연에 접촉하며 하방 가압할 수 있어야 한다.

도6에 도시된 클램프 실린더(90)는 자동차 램프용 에어캡에 접촉하며 이를 하방 가압하고 있지 않은 상승된 상태이다. 클램프 실린더(90)의 측면에 에어캡 가압부(110)가 설치된다. 에어캡 가압부(110)에는 구멍이 형성되어 있다. 이 구멍이 형성된 위치와 그 형상은 지그(80) 상에 설치되어 시험에 제공된 자동차 램프용 에어캡의 노출된 멤브레인에 대응한다. 보다 구체적으로, 에어캡 가압부(110)는 하강 상태에서 자동차 램프용 에어캡의 노출된 멤브레인의 외주연을 하방 가압하여야 하므로, 에어캡 가압부(110)에 형성된 구멍의 직경은 노출된 멤브레인의 직경보다 약간 작게 설정됨이 바람직하다. 멤브레인은 자동차 램프용 에어캡의 중공형 내부부재 상에 부착되어 있는데, 에어캡 가압부(110)에 형성된 구멍의 직경이 노출된 멤브레인의 직경보다 중공형 내부부재의 두께만큼 작게 설정되면, 에어캡 가압부(110)가 지그(80)에 장착된 자동차 램프용 에어캡을 안정적으로 하방 가압하면서도 멤브레인에 가해지는 물이 멤브레인을 통과하는 지의 여부를 용이하게 관찰할 수 있다.

또한, 테스트 수행자의 육안 관찰을 용이하게 하기 위하여 에어캡 가압부(110)는 투명 재질인 유리 또는 플라스틱으로 제조함이 바람직하다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명하였으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 1차 레귤레이터
20: 2차 레귤레이터
30: 고수압 물탱크
40: 열교환기
50: 항온 수조
60: 스위치
70: 테스트 하우징
80: 지그
90: 클램프 실린더
100: 상하 스위치
110: 에어캡 가압부
120: 온도계
130: 압력계
140: 데이터 획득부
150: 디스플레이
160: 물기둥
170: 저수압 물탱크
180: 온도계
190: 압력계
200: 열교환기
210: 테스트 하우징
220: 지그
230: 클램프 실린더
240: 에어캡 가압부

Claims (6)

1. 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비이고,
   고수압 테스트용 회로와,
   저수압 테스트용 회로와,
   상기 고수압 테스트용 회로에서의 측정 데이터와 상기 저수압 테스트용 회로의 측정 데이터가 전달되는 데이터 획득부를 포함하고,
   상기 고수압 테스트용 회로는,
   컴프레서에서 제공된 압축 공기의 압력을 규정된 시험 압력으로 하강시키는 레귤레이터와,
   상기 레귤레이터로부터의 압축 공기가 제공되는 고수압 물탱크와,
   상기 고수압 물탱크로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과,
   상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와,
   상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와,
   상기 고수압 물탱크 내부에 장착되고 항온 수조와 연결된 열교환기와, 상기 고수압 물탱크와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와,
   상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함하고,
   상기 저수압 테스트용 회로는,
   저수압 물탱크와,
   저수압 물탱크의 물이 제공되는 물기둥과,
   상기 물기둥으로부터 배출된 물이 제공되는 테스트 하우징과,
   상기 테스트 하우징에 제공되는 지그와,
   상하 스위치에 의하여 상승 또는 하강할 수 있으며, 하강 시 상기 지그에 장착된 자동차 램프용 에어캡의 상부에 접촉하며 하방 가압하는 에어캡 가압부를 포함하는 클램프 실린더와,
   상기 물기둥과 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 항온 수조와 연결된 열교환기와,
   상기 열교환기와 상기 테스트 하우징 사이의 유로에 제공되고 물의 압력을 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 압력 데이터를 전달하는 압력계와,
   상기 유로에 제공되고 물의 온도를 측정하여 상기 데이터 획득부로 측정된 온도 데이터를 전달하는 온도계를 포함하는, 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고수압 테스트용 회로의 테스트 하우징에 제공되는 물의 압력과 상기 저수압 테스트용 회로의 테스트 하우징에 제공되는 물의 압력은 점진적으로 증가되는, 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 레귤레이터는 컴프레서에서 제공된 압축 공기의 압력을 1차로 하강시키는 1차 레귤레이터와, 1차 레귤레이터로부터의 압축 공기의 압력을 규정된 시험 압력으로 2차로 하강시키는 2차 레귤레이터를 포함하는, 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 지그는 상기 테스트 하우징으로부터 탈착 가능한, 자동차 램프용 에어캡의 통기성 시험 장비.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 에어캡 가압부에는 구멍이 형성되고, 이 구멍이 형성된 위치와 그 형상은 지그 상에 설치되어 시험에 제공된 자동차 램프용 에어캡의 노출된 멤브레인에 대응하는, 자동차 램프용 에어캡의 수밀성 시험 장비.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 영상 처리 시스템을 추가로 포함하고,
   상기 영상 처리 시스템은 물에 의해 가압되는 자동차 램프용 에어캡의 멤브레인의 반대쪽 면을 촬영하는 촬영 수단과,
   상기 촬영 수단으로부터 얻어진 이미지가 분석되는 이미지 분석부를 포함하고,
   상기 이미지 분석부는 물방울 이미지가 생성되는 것으로 판단 시, 그 결과를 상기 데이터 획득부로 전달하는, 자동차 램프용 수밀성 시험 장비.
   

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