KR100520895B1 - 보온, 보냉성능 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유제품이나 기타 보온, 보냉성능을 갖는 물질의 보온, 보냉성능을 실시간으로 측정하는 시스템에 관한 것으로, 온도를 인위적으로 변화시켜 외부환경과 같은 환경을 조성하는 송풍구(220)와 온도센서(230)를 갖는 챔버(200); 상기 챔버내에 구비되고, 보온, 보냉성능을 측정하고자 하는 시료(2)를 고정하여 이 시료의 표면 온도를 측정하는 시료고정대(100);를 포함하여, 온도변화에 따른 시료(2)의 보온, 보냉성능을 실시간으로 측정한다.

Description

보온, 보냉성능 측정 시스템{Thermal-Insulation Measuring System}

본 발명은 섬유제품이나 기타 보온, 보냉성능을 갖는 물질의 보온, 보냉성능을 실시간으로 측정하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극한 또는 극서의 인위적인 기후환경에 노출되었을 때, 또는 갑작스런 광범위한 온도변화에 대해 제품의 보온, 보냉 성능을 온도의 차이로 측정하는 보온, 보냉성능 측정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 제품(이하, "섬유직물"로 통칭함)의 보온성 측정 방법에는, 절대적인 수치인 열전달(Thermal Transmittance) 저항이나 열전도 저항을 측정하는 방법과, 상대적인 수치인 보온력을 구하는 방법이 있다.

열전달 저항은, 일정한 공급 열량을 갖는 발열원통에 시험편을 씌우고, 정상상태에 달한 후 발열체 표면과 외기온을 측정함으로써 섬유직물의 열에 대한 전달 저항을 측정하는 것이다.

보온력은, 항온법 또는 냉각법으로 측정이 가능하다. KS K 0560 방법 중 하나인 항온법은, 적당한 성능을 가진 보온성 시험기를 사용하여 시험편에 초하중을 가한 다음, 항온 발열체에 부착한다. 낮은 온도의 바깥공기로 유출되는 열량이 일정해져서 발열체의 표면온도가 일정값을 나타내면서부터 2시간 후에 시험편을 투과하여 방산되는 열손실을 구한다. 이 수치와 시험편이 없는 상태에서의 같은 온도차 및 같은 시간에 방산되는 열손실을 구하여 이 두 값의 차이로 보온력을 측정한다. 그리고 냉각법은, 열원체에 시험편을 싸서 낮은 온도 기류 중에서 냉각시켜 일정 시간에 냉각되는 열원체의 온도차 또는 일정 온도로부터 규정 온도까지 냉각시키는데 소요되는 시간을 측정하여 이 수치를 시험편이 없는 경우와 비교하여 보온력을 측정한다.

또 다른 하나는 일본에서 개발된 KES(Kawabata) 시스템을 이용한 방법으로, 일정한 크기의 시료 아래편에 발열체가 있고, 시료 위편에서는 일정 온습도, 풍속을 갖는 바람을 불게 하여 시료 아래편 발열체가 기계적으로 정해진 온도를 유지하기 위해 필요한 소비전력을 구하고, 발열체에 시료가 없을 때의 소비전력과 비교하여 보온력을 측정한다.

그러나, 이와 같은 종래의 측정법들은, 특정 온도나 환경에서 그 온도를 유지하기 위한 발열체의 소비전력이나 특정 환경에서의 열손실을 측정하여 보온성을 평가하기 때문에, 실질적으로 다양한 온도 변화가 가능한 외부환경에서의 보온, 보냉성능의 측정에는 한계가 있는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 보온, 보냉성능을 갖는 시료의 보온, 보냉성능을 외부의 기온과 같이 온도를 다양하게 변화시키면서 시료가 구비된 내부와 외부의 온도를 실시간으로 측정함으로써 시료의 보온, 보냉성능을 보다 정확하게 측정할 수 있는 보온, 보냉성능 측정 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 이루기 위한 본 발명의 보온, 보냉성능 측정 시스템은, 온도를 인위적으로 변화시켜 외부환경과 같은 환경을 조성하는 송풍구와 온도센서를 갖는 챔버; 상기 챔버내에 구비되고, 보온, 보냉성능을 측정하고자 하는 시료를 고정하여 이 시료의 표면 온도를 측정하는 시료고정대;를 포함하여, 온도변화에 따른 시료의 보온, 보냉성능을 실시간으로 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 시료고정대는, 그 중앙부가 천공된 상층; 상기 상층의 하부에 구비되어 챔버내의 공기가 시료에 직접 접촉됨을 방지하는 방풍재를 갖는 방풍층; 상기 방풍층의 하부에 구비되어 시료가 고정되는 시료고정층; 상기 시료고정층의 하부에 구비되어 시료의 온도를 측정하는 온도센서를 갖는 온도측정층; 상기 온도측정층의 하부에 구비되어 챔버내의 공기가 시료고정대내로 유입됨을 방지하도록 막음하는 하층;을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 방풍층의 방풍재는, 투습, 방수, 방풍의 기능을 갖는 라미네이트 직물 중에서 선택된 어느 하나로 구비된다.

상기 시료고정층에 고정된 시료는, 방풍층의 방풍재와 이격되어 설치되되, 적어도 5㎜ 이상의 간격을 유지하도록 구비된다.

상기 온도측정층에 구비된 온도센서는, 시료고정층의 시료에 접하고, 하층과는 접하지 않도록 이격.설치되고, 상기 하층은 단열재로 구비된다.

상기 챔버에는, 챔버내를 순환하는 공기의 원활한 대류를 위해 통풍구가 천공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 보온, 보냉성능 측정 시스템을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 측정 시스템은, 온도를 인위적으로 변화시켜 자연환경과 같은 환경을 조성하는 송풍구(220)와 온도센서(230)를 갖는 챔버(200)와, 상기 챔버내에 구비되고 보온, 보냉성능을 측정하고자 하는 시료(2)를 고정하여 이 시료의 표면 온도를 측정하는 시료고정대(100)를 포함하여 구성된다.

상기한 시료고정대(100)는, 그 중앙부가 천공된 상층(110)을 포함한다.

그리고, 상기한 상층의 하부에는 방풍재(122)를 갖는 방풍층(120)이 구비되어서, 챔버(200)내의 공기가 시료(2)에 직접 접촉되는 것을 방지한다.

상기한 방풍재는, 투습, 방수, 방풍의 기능을 갖는 라미네이트 직물 중 선택된 어느 하나의 직물로 구성된다.

또한, 상기한 방풍층의 하부에는 시료(2)가 고정되는 시료고정층(130)이 구비된다.

상기한 시료는, 방풍재(122)와 이격되어 설치되되, 적어도 5㎜ 이상의 간격을 유지하도록 이격되어 설치된다.

이는, 다수회에 걸친 실험을 통해서 얻어낸 수치이며, 시료(2)와 방풍재(122)의 간격이 5㎜ 미만일 경우에는, 측정결과에 대한 오차가 심해 정확성이 떨어지게 된다.

상기한 시료고정층의 하부에는 시료의 온도를 측정하는 온도센서(142)를 갖는 온도측정층(140)이 구비된다.

상기한 온도센서는, 시료고정층(130)의 시료(2)에는 접하고, 하층(150)과는 접하지 않도록 이격.설치되는 바, 이는 보다 정확하게 시료(2)를 측정하기 위함이다.

또한, 상기한 온도센서는, 시료(2)의 온도를 측정하고자 하는 부위에 따라 또는 요구되는 정밀도에 따라 하나 내지는 다수개로 구비될 수 있다.

상기한 온도센서(142)에 의해 측정된 시료(2)의 보온, 보냉성능의 측정결과는 챔버(200)밖에 구비된 기록계(144)로 전달되어 저장되고, 저장된 데이터는 데이터 분석기(미도시)에 의해 외부 온도 및 시료(2)의 보온, 보냉성능을 시각적으로 볼 수 있도록 변환되어 디스플레이된다.

그리고, 상기한 온도측정층(140)의 하부에는 단열재로 이루어진 하층(150)이 구비되어, 챔버(200)내를 순환하는 공기가 시료고정대(100)내로 유입되는 것을 방지한다.

따라서, 상기한 하층(150)과 시료(2) 사이의 공간은 완전 밀폐되어 시료의 보온, 보냉성능 측정에 영향을 미칠 외기(외부의 공기)의 침입이 완전히 차단된다.

상기와 같이 형성된 시료고정대(100)의 개수는, 측정목적에 따라 다르게 구비된다. 즉, 측정하고자 하는 하나의 시료의 외부기온에 대한 절대적인 보온, 보냉성능을 측정하고자 할 때는 1개의 시료고정대로 가능하지만, 서로 다른 시료간의 비교나 같은 종류의 시료에서 어떠한 처리에 의한 효과를 보고자 할 때는 2개 이상의 시료고정대가 구비된다.

한편, 상기와 같이 형성된 시료고정대(100)는 챔버(200)내에 내장되고, 이 챔버의 내부 일측에는 외부기온환경과 같이 챔버내의 온도를 조절하기 위한 송풍구(220)가 형성되고, 이 송풍구는 덕트로서 도시되지는 않았지만 온도조절장치인 냉.온풍기에 연결된다.

그리고, 상기한 송풍구에 의해서 챔버(200)내로 토출되어 순환하는 공기의 원활한 대류를 위해 챔버의 상부에는 통풍구(210)가 천공된다.

또한, 상기한 시료고정대(100)와 인접한 챔버의 일측에는, 챔버(200) 내부의 온도를 감지하여 송풍구(220)에서 토출되는 공기의 온도를 제어하여 챔버내의 온도를 조절시키는 온도센서(230)가 구비된다.

그리고, 상기와 같이 구성된 챔버(200)와 시료고정대(100)는, 도시되지는 않았지만 콘트롤유닛에 의해 제어된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 보온, 보냉성능 측정 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 측정하고자 하는 시료(2) 즉, 섬유직물을 시료고정대(100)의 시료고정층(130)에 고정하되, 이 시료를 온도측정층(140)에 구비된 온도센서(142)에 접하도록 구비한다.

한편, 위와 같은 방법으로 측정하고자 하는 시료(2)의 개수에 따라 시료고정대(100)를 준비하고, 상기와 같이 준비된 시료고정대를 챔버(200)내에 구비한다.

그리고, 챔버를 작동시켜 챔버(200)내의 환경을 외부환경과 같이 설정하게 되는 바, 이는 챔버를 작동시키면 온도조절장치인 냉.온풍기로부터 발생된 냉풍 내지는 온풍이 송풍구(220)를 통해 챔버(200)내로 토출되어 챔버내의 온도를 조절하게 되고, 토출된 공기는 챔버의 통풍구(210)에 의해서 원활한 대류가 이루어지게 된다.

위와 같이 챔버내를 순환하는 공기는 시료고정대(100)의 방풍층(120)에 구비된 방풍재(122)에 의해서 시료(2)에 접촉되지 않게 되어 직접적인 영향을 끼치지 못하게 됨으로써 보다 정확한 측정을 이룰 수 있게 된다.

한편, 측정은, 챔버(200)내의 온도센서(230)는 챔버내의 온도를 실시간으로 측정하고, 시료(2)에 접촉된 시료고정대(100)의 온도센서(142)는 시료의 표면온도를 실시간으로 측정하여 양자의 온도차를 통해 시료(2)의 보온, 보냉성능을 측정한다.

따라서, 시료의 보온, 보냉성능을 보다 현실적으로 정확하게 측정할 수 있게 된다.

한편, 도 4와 도 5는 섬유직물을 전술한 바와 같이 측정한 실시예로서, 50도의 극서 환경까지의 온도 상승 시와, -20도의 극한 환경까지의 온도 하강 시, 선택된 섬유직물의 시료(2)가 각각의 경우 보냉, 보온성능을 가짐을 알 수 있다. 여기서 실행한 실시예는 단일직물의 절대적인 성능을 평가한 것이지만, 동일직물에 어떠한 화학적, 물리적 처리를 한 경우, 처리 전후의 성능도 시료고정대의 개수에 따라 동시에 비교 가능함은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 보온, 보냉성능 측정 시스템은, 일정한 온도나 환경에서 기준이 되는 온도를 유지하기 위한 소비전력이나 열손실치가 아닌 온도의 다양한 변화가 가능한 임의의 외부환경과 같은 환경을 조성하여 제품의 보온, 보냉성능을 실제적인 온도 차이로 측정하여, 제품의 보온, 보냉성능을 보다 현실적으로 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명에 따른 시료고정대를 도시한 사시도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 시료고정대를 도시한 단면도이다.

도 3은, 본 발명에 따른 시료고정대가 내장된 챔버를 도시한 단면도이다.

도 4 및 도 5는, 본 발명에 따른 시스템으로서 섬유직물의 시료에 대한 보온, 보냉성능을 측정한 실시예의 결과를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 시료 100 : 시료고정대

110 : 상층 120 : 방풍층

122 : 방풍재 130 : 시료고정층

140 : 온도측정층 142 : 온도센서

144 : 기록계 150 : 하층

200 : 챔버 210 : 통풍구

220 : 송풍구 230 : 온도센서

Claims (9)

1. 삭제
2. 온도를 인위적으로 변화시켜 외부환경과 같은 환경을 조성하는 송풍구(220)와 온도센서(230)를 갖는 챔버(200);

   상기 챔버내에 구비되고, 보온, 보냉성능을 측정하고자 하는 시료(2)를 고정하여 이 시료의 표면 온도를 측정하는 시료고정대(100);를 포함하여, 온도변화에 따른 시료(2)의 보온, 보냉성능을 실시간으로 측정하도록 구성되되,

   상기 시료고정대(100)는, 그 중앙부가 천공된 상층(110);

   상기 상층의 하부에 구비되어 시료(2)가 고정되는 시료고정층(130);

   상기 시료고정층의 하부에 구비되어 시료의 온도를 측정하는 온도센서(142)를 갖는 온도측정층(140);

   상기 온도측정층의 하부에 구비되어 챔버(200)내의 공기가 시료고정대(100)내로 유입됨을 방지하도록 막음하는 하층(150);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상층(110)과 시료고정층(130) 사이에 구비되어 챔버(200)내의 공기가 시료(2)에 직접 접촉됨을 방지하는 방풍재(122)를 갖는 방풍층(120)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 방풍층(120)의 방풍재(122)는, 투습, 방수, 방풍의 기능을 갖는 라미네이트 직물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 시료고정층(130)에 고정된 시료(2)는, 방풍층(120)의 방풍재(122)와 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 방풍재(122)와 이격된 시료(2)는, 적어도 5㎜ 이상의 간격을 유지하도록 구비된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 온도측정층(140)에 구비된 온도센서(142)는, 시료고정층(130)의 시료(2)에 접하고, 하층(150)과는 접하지 않도록 이격.설치된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 시료고정대(100)의 하층(150)은, 단열재로 이루어진 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 챔버(200)에는, 챔버내를 순환하는 공기의 원활한 대류를 위해 통풍구(210)가 천공된 것을 특징으로 하는 보온, 보냉성능 측정 시스템.