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KR101767445B1 - 열전도도 측정용 보호열판법 열판 및 그 제조방법 - Google Patents

열전도도 측정용 보호열판법 열판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101767445B1
KR101767445B1 KR1020160094490A KR20160094490A KR101767445B1 KR 101767445 B1 KR101767445 B1 KR 101767445B1 KR 1020160094490 A KR1020160094490 A KR 1020160094490A KR 20160094490 A KR20160094490 A KR 20160094490A KR 101767445 B1 KR101767445 B1 KR 101767445B1
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KR
South Korea
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plate
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heating
cooling
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양인석
이상현
김대호
Original Assignee
한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명은 고체 시료의 열전도도를 측정 평가하는 보호열판법에 사용되는 열판과 그 제조방법에 관한 것으로, 소정 형상을 갖는 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트 및 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트 사이에 위치하는 가열부위 열선과 가드부위 열선을 포함하는 메인 플레이트, 메인 플레이트 상부에 위치하는 상부 냉각 플레이트 및 메인 플레이트 하부에 위치하는 하부 냉각 플레이트를 포함하되, 가열부위와 가드부위 간의 열전달을 차단하기 위하여 메인 제1 플레이트 및 메인 제2 플레이트에는 열흐름 차단갭과 세라믹 키 수용홈이 형성되고, 세라믹 키 수용홈에는 세라믹 키가 구비되므로, 가열부위와 가드부위 간의 열흐름을 완벽하게 차단할 수 있고, 또한 내구성과 제조가 간단하다는 장점이 있다.

Description

열전도도 측정용 보호열판법 열판 및 그 제조방법{Guarded hot plate apparatus and manufacturing method thereof}
열전도도 측정용 보호열판법 열판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체 시료의 열전도도를 측정 평가하는 보호열판법에 사용되는 열판과 그 제조방법에 관한 것이다.
열전도도(Thermal conductivity)는 물체 속을 열이 전도하는 정도를 나타내는 수치를 의미하며, 열의 흐름에 수직인 단위 면적을 지나서 단위 시간에 흐르는 열량을 단위 길이당 온도의 차이로 나눈 값이다. 따라서 열전도도가 높을수록 상대적으로 열을 잘 통과시킨다는 것을 의미하며, 일반적으로 금속은 열전도율이 높다.
이러한 열전도도 측정방법으로는 열선법(Hot wire method), 열유속법 (Guarded Heat flow method), 보호열판법 (Guarded Hot plate method)이 알려져 있다. 이 중, 보호열판법(Guarded Hot plate method)은 고체 시료 (specimen)의 열전도도를 측정하는 방법으로, 시료 양면의 온도를 정확히 측정하면서 높은 온도 쪽 면으로부터 낮은 온도 쪽 면으로 흘러들어가는 열량을 측정함으로써 열전도도를 측정하는 원리이다. 즉, 시료 내에서 정확히 일차원적으로 열류가 형성될 수 있도록 열판(hot plate) 주변에 보호열판(guard plate)이라는 보조적인 열판을 배치시켜, 열판(hot plate)이 일정한 온도를 갖도록 하고 있다. 또한 판의 표면에 수직 방향으로 열이 이동(즉 시료를 가로지르는 방향)하여야 정확한 열전도도를 계산할 수 있기 때문에, 열판(hot plate)과 보호열판(guard plate) 사이에는 이상적으로는 열의 흐름이 없어야 한다.
따라서 종래에는 열판(hot plate)과 보호열판(guard plate) 사이에 열의 흐름을 없애기 위하여, 보통 2~5 mm 두께의 갭(gap)을 형성시키며, 열전도도가 낮은 접착제 또는 알루미나 에폭시로 물질로 갭(gap)을 채우고 있다.
그러나 접착제나 에폭시 등의 열전도도가 낮은 물질을 사용하여 갭(gap)을 채우는 경우, 열판(hot plate)과 보호열판(guard plate)의 조립이 어렵고 또 갭(gap)을 균일하게 채우기가 곤란하여 측정값이 일정하지 않다는 문제점이 있다. 특히, 열판(hot plate)과 보호열판(guard plate)에는 열전대가 구비되어야 하므로 구조가 복잡하고 또 전체적인 기계적 강도가 약해진다는 점도 큰 문제점으로 지적되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제조와 조립이 용이하면서도 가열부위와 가드부위 사이에 열이동을 효과적으로 차단함으로써 열전도도 측정값의 신뢰도를 높일 수 있고 나아가 내구성이 현저히 향상된 보호열판법 열판과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 열전도도 측정용 보호열판법 열판은, 소정 형상을 갖는 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트 및 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트 사이에 위치하는 가열부위 열선과 가드부위 열선을 포함하는 메인 플레이트, 메인 플레이트 상부에 위치하는 상부 냉각 플레이트 및 상기 메인 플레이트 하부에 위치하는 하부 냉각 플레이트를 포함하되, 가열부위와 가드부위 상호간의 열전달을 차단하기 위하여 메인 제1 플레이트 및 메인 제2 플레이트에는 열흐름 차단갭과 세라믹 키 수용홈이 형성되고, 상기 세라믹 키 수용홈에는 세라믹 키가 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 가열부위 열선과 가드부위 열선을 수용하는 열선 수용홈은 메인 제1 플레이트에 구비되는 것이 바람직하다.
또한 가열부위는 메인 플레이트의 가운데 위치하고, 가드부위 영역은 시료편 측정부위 영역의 가장자리에 위치하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 가열부위는 정사각형 또는 원형일 수 있다.
또한 열흐름 차단갭에 수용되는 세라믹 키는 4개 이상인 것이 바람직하다.
또한 메인 제2 플레이트보다 메인 제1 플레이트의 두께가 상대적으로 더 두꺼운 것이 바람직하다.
또한 가열부위와 가드부위의 온도를 측정하기 위한 열전대가 메인 제1 플레이트 및 메인 제2 플레이트 외측면에 더 구비될 수 있다.
여기서, 열전대를 보호하는 고정기판이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상부 냉각 플레이트는 상부 냉각 제1 플레이트, 상부 냉각 제2 플레이트 및 상기 상부 냉각 제1 플레이트와 상부 냉각 제2 플레이트 사이에 위치하는 상부 냉각플레이트 열선을 더 포함할 수 있고, 하부 냉각 플레이트는 하부 냉각 제1 플레이트, 하부 냉각 제2 플레이트 및 상기 하부 냉각 제1 플레이트와 하부 냉각 제2 플레이트 사이에 위치하는 하부 냉각플레이트 열선을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법은, 소정 형상을 갖는 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트를 준비하는 단계, 가열부위열선과 가드부위 열선을 준비하는 단계, 소정의 크기와 형상을 갖는 세라믹 키를 준비하는 단계, 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트에 가열부위와 가드부위의 온도를 측정하기 위한 열전대가 고정되는 열전대 수용홈을 형성시키는 단계, 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트에 가열부위와 가드부위 간의 열전달을 차단하기 위한 열흐름 차단갭을 형성시키는 단계, 메인 제1 플레이트에 가열부위 열선과 가드부위 열선 수용홈을 형성시키는 단계, 메인 제1 플레이트의 가열부위 열선과 가드부위 열선 수용홈에 준비한 가열부위 열선과 가드부위 열선을 설치하는 단계, 열흐름 차단갭에 세라믹 키를 설치하는 단계 및 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트를 서로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 열전대를 보호하는 열전대 고정기판을 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상부 냉각 제1 플레이트, 상부 냉각 제2 플레이트 및 상부 냉각 제1 플레이트와 상부 냉각 제2 플레이트 사이에 상부 냉각플레이트 열선이 구비된 상부 냉각 플레이트를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 하부 냉각 제1 플레이트, 하부 냉각 제2 플레이트 및 하부 냉각 제1 플레이트와 하부 냉각 제2 플레이트 사이에 하부 냉각플레이트 열선이 구비된 하부 냉각 플레이트를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보호열판법 열판 및 그 제조방법에 의하면, 메인 제1 플레이트와 메인 제2 플레이트에 열흐름 차단갭이 형성되고, 또 열흐름 차단갭을 따라 내열성이면서 열전도도가 낮은 세라믹 키가 위치하기 때문에 가열부위와 가드부위 간의 열흐름을 완벽하게 차단할 수 있다는 장점이 있다.
나아가 본 발명에서는 열선 수용홈, 세라믹 키 수용홈 및 열흐름 차단갭을 갖는 메인 제1 플레이트와, 세라믹 키 수용홈과 열흐름 차단갭을 갖는 메인 제2 플레이트를 볼트 등 공지의 결합수단으로 간단하게 체결시키고 분리시킬 수 있어, 종래 열판과 보호열판의 제조보다 휠씬 간단하다는 장점이 있다.
도 1은 시료편이 메인 플레이트 아래 위로 2개 설치된 본 발명의 보호열판법 열판의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 보호열판법 열판에서 메인플레이트의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 메인플레이트의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 보호열판법 열판에서 상부 냉각판의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 상부 냉각판의 정면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 보호열판법 열판에서 하부 냉각판의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 하부 냉각판의 정면도이다.
이하, 본 발명에 따른 저전도도 세라믹 키를 이용한 열전도도 측정용 보호열판법 열판 및 그 제조방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 시료편이 메인 플레이트 아래 위로 2개 설치된 본 발명의 보호열판법 열판의 정면도이다. 본 발명은 메인 플레이트(100), 상부 냉각플레이트(200) 및 하부 냉각플레이트(300)를 포함하여 이루어지며, 시료편(S)의 열전도도를 측정할 시에는 메인 플레이트(100)와 상부 냉각플레이트(200) 사이, 그리고 메인 플레이트(100)와 하부 냉각플레이트(300) 사이에 위치시킨 후 온도를 측정하여 시료편의 열전도도를 측정한다.
도 2 및 3을 참조하면서 메인 플레이트(100)에 관하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 메인 플레이트(100)의 분해 사시도이고, 도 3은 메인 플레이트(100)의 정면도이다.
메인 플레이트(100)는 메인 제1 플레이트(110), 메인 제2 플레이트(130), 가열부위 열선(120), 가드부위 열선(121) 그리고 다수개의 세라믹 키(122)를 포함하여 이루어진다. 상기 메인 제1 플레이트(110)와 메인 제2 플레이트(130)는 대략 사각형 또는 원형인 것이 바람직하다.
상기 메인 제1 플레이트(110)에 관하여 상세하게 설명하면, 중앙에는 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a)) 그리고 상기 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a)) 가장자리에는 소정의 간격을 갖는 열흐름 차단갭(132)을 사이에 두고 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b))가 배치된다.
여기서, 상기 열흐름 차단갭(132)의 폭은 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b))사이에 열이 전달되는 것을 차단할 수 있도록 1~1.5mm인 것이 바람직하다.
이들 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)) 상부면, 즉 열선(120, 121)과 접하지 않는 면에는 제1 열전대 수용홈(111)과 제2 열전대수용홈(112)이 구비된다. 제1 열전대 수용홈(111)은 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))의 온도를 측정하기 위한 열전대(미도시)를 수용하며, 이와 대응되는 제1 열전대 수용홈(111) 하부면에는 가열부위 열선(120)이 구비되어 있다.
또 제2 열전대수용홈(112)은 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b))의 온도를 측정할 수 있는 열전대(미도시)를 수용하고, 이와 대응되는 제1 열전대 수용홈(111) 하부면에는 가드부위 열선(120)이 배치된다.
한편, 메인 제1 플레이트(110)에는 볼트 등의 고정수단을 이용하여 메인 제2 플레이트(130)와 고정할 수 있도록 다수개의 메인 제1 플레이트 통공(116)이 형성되어 있고, 가장 자리에는 메인 제1 플레이트 체결홈(115)을 갖는 메인 제1 플레이트 체결부(114)가 다수개 구비되어 있다. 여기서 이들 메인 제1 플레이트 체결부(114)는 도 1에 도시한 바와 같이, 체결구(F)를 통하여 상부 냉각플레이트(200), 시료편(S), 메인 플레이트(100), 시료편(S) 그리고 하부 냉각플레이트(300)를 함께 고정시키기 위한 것이다.
상기 제2 열전대 수용홈(112) 상부면에는 열전대를 고정하기 위한 제2 열전대 고정기판(113)이 배치되는 것이 바람직하고, 볼트 등의 고정수단으로 제1 플레이트(110) 몸체와 고정시키기 위한 제2 열전대 보호기판 통공(113')이 형성되어 있다.
여기서, 상기 메인 제1 플레이트(110), 제2 열전대 고정보호기판(113) 및 메인 제2 플레이트(130)는 고온에서도 변형이 적고 내구성이 강한 니켈 소재인 것이 바람직하나, 동일한 물성을 가진 재료라면 특별히 제한하지 않는다.
전술한 바와 같이, 상기 메인 제1 플레이트(110) 저면에는 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)이 구비된다.
도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 가열부위 열선(120)은 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))의 수용홈(미도시)에 완전히 수용되고, 가드부위 열선(121)은 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b))에 완전히 수용되도록 배치된다.
상기와 같이, 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 각각 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b))에 수용 고정시키는 것이 가공 시간을 절약할 수 있고, 또 메인 제2 플레이트(130)와의 조립 등 본 발명의 보호열판법 열판의 제조가 간단해진다는 장점이 있다.
따라서 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 수용하는 수용홈이 구비되는 메인 제1 플레이트(110)의 두께가 메인 제2 플레이트(130)보다 상기 상대적으로 두꺼운 것이 보다 바람직하다.
또한 메인 제1 플레이트(110)를 시료편 가열 부위 영역과 가드부위 영역을 보다 확실하게 구획할 수 있도록, 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)의 경계면 부근인 열흐름 차단갭(132)에는 세라믹 키(122)가 위치하며, 상기 세라믹 키(122)의 일측 부위는 메인 제1 플레이트(110)의 세라믹키 수용홈(미도시)에 수용되고, 타측 부위는 후술할 메인 제2 플레이트(130)의 세라믹키 수용홈(131)에 수용된다(도 3 참조).
여기서 세라믹 키(122)는 시료편 측정부위 영역인 가열부위와 가드부위 사이에 열의 흐름을 완벽하게 차단하기 위한 것으로, 고온에서 역학적 강성이 유지되고 열전전도가 낮은 물질로 이루어져 있다면 특별히 제한하지 않는다.
또한 세라믹 키(122)는 폭 5~6mm, 길이 24~25mm 및 높이 6~7mm인 직육면체인 것이 바람직하고, 세라믹 키(122)는 2개 이상이 바람직하고, 4개 이상이 더욱 바람직하고, 8개인 것이 가장 바람직하다.
상기와 같은 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121) 아래에는 메인 제2 플레이트(130)가 위치한다. 메인 제2 플레이트(130)는 전술한 메인 제1 플레이트(110)와 외형이 동일하고, 메인 제1 플레이트(110)와 마찬가지로 중앙에는 메인 제2 플레이트 가열부위(130(a)) 그리고 상기 메인 제2 플레이트 가열부위(110(a)) 가장자리에는 메인 제2 플레이트 가드부위(130(b))가 배치된다.
또 가열부위와 가드부위 사이의 열흐름을 차단하기 위하여 할 수 있도록, 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)의 경계 부근를 따라 소정의 간격을 갖는 열흐름 차단갭(132)이 형성되어 있으며, 세라믹 키(132)의 일측 부위를 수용하도록 상기 열흐름 차단갭(132)을 따라 세라믹 키(132) 수용홈(131)이 구비되어 있다.
여기서, 첨부된 도면에는 시료편 측정부위 영역이 사각형인 것으로 도시하고 있으나, 원형일 수도 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 메인 제1 플레이트(130)의 하부면에는 메인 제1 플레이트(110)와 마찬가지로, 열전대 수용홈, 열전대 수용홈에 수용되는 열전대를 보호하는 보호기판이 구비되어 있다.
아울러, 메인 제2 플레이트(130)의 가장자리에는 체결구(F)가 수용될 수 있는 메인 제2 플레이트 체결홈(135)을 갖는 메인 제2 플레이트 체결부(134)가 형성되어 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 메인 플레이트(100)는 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)) 그리고 메인 제2 플레이트 가열부위(130(a))와 메인 제2 플레이트 가드부위(130(b)) 사이에 열이 흐르는 것을 차단할 수 있도록 소정의 폭을 갖는 열흐름 차단갭(132)이 구비되어 있고, 또 상기 열흐름 차단갭(132)을 따라 내열성이면서 열전도도가 낮은 다수개의 세라믹 키(122)가 위치함으로써, 시료편 측정부위 영역과 가드부위 영역간의 열흐름을 완벽하게 차단할 수 있다.
다음은 도 4 및 5를 참조하면서 상부 냉각판에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 도 1에 도시한 보호열판법 열판에서 상부 냉각판의 분해 사시도이고, 도 5는 상부 냉각판의 정면도이다.
상기 메인 플레이트(100)의 상부에 놓여지는 상부 냉각 플레이트(200)는 상부 냉각 제1 플레이트(210), 상부 냉각 제2 플레이트(230) 그리고 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 상부 냉각 제2 플레이트(230) 사이에 위치하는 상부 냉각플레이트 열선(220)을 포함하여 이루어진다.
상부 냉각 제1 플레이트(210)는 상부 냉각플레이트 열선(220)을 고정하기 위한 것으로 다수개의 상부 냉각 제1플레이트 통공(211)이 구비되어 있다.
상부 냉각 제2플레이트(230)에는 상부 냉각플레이트 열선(220)을 수용하는 상부 냉각플레이터 히터 수용홈(231)과 상부 냉각 제1플레이트 통공(211)과 연통하는 상부 냉각 제2플레이트 통공(234)이 형성되어 있다.
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 상부 냉각 제2플레이트(230)의 후면에는 도 7에 도시한 바와 같은 상부 냉각 제2플레이트(230)의 온도를 측정하기 위한 상부 냉각플레이트 열전대를 수용하는 수용홈(미도시)이 구비되어 있다.
아울러, 상부 냉각 제2플레이트(230)의 가장자리에는 체결구(F)가 수용되도록 상부 냉각 제2 플레이트 체결홈(233)을 갖는 상부 냉각 제2 플레이트 체결부(232)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 상부 냉각 제1플레이트(210)와 상부 냉각 제2플레이트(230)는 전술한 메인 제1 플레이트(110)와 마찬가지로 고온에서도 변형이 적고 내구성이 강한 니켈 소재인 것이 바람직하나, 동일한 물성을 가진 재료라면 특별히 제한하지 않는다.
다음은 도 6 및 7을 참조하면서 하부 냉각판에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 도 1에 도시한 보호열판법 열판에서 하부 냉각판의 분해 사시도이고, 도 7은 하부 냉각판의 정면도이다.
상기 메인 플레이트(100)의 하부에 놓여지는 하부 냉각 플레이트(300)는 하부 냉각 제1 플레이트(310), 하부 냉각 제2 플레이트(330) 그리고 하부 냉각 제1 플레이트(300)와 하부 냉각 제2 플레이트(330) 사이에 위치하는 하부 냉각플레이트 열선(320)을 포함하여 이루어진다.
상기 하부 냉각 제1 플레이트(310)의 상부면에는 하부 냉각 제1플레이트(310)의 온도를 측정하기 위한 열전대를 수용하는 하부 냉각플레이트 열전대 수용홈(311)이 구비되고, 반대면인 하부면에는 전술한 상부 냉각 제2플레이트(230)와 동일하게 하부 냉각플레이트 열선(320)을 수용하기 위한 수용홈(미도시)이 구비되어 있다.
또 하부 냉각 제1 플레이트(310)의 몸체에는 하부 냉각 제2 플레이트(330)와의 결합을 위한 다수개의 하부 냉각 제1플레이트 통공(314)이 뚫려 있고, 가장자리에는 체결구(F)가 수용될 수 있는 하부 냉각 제1 플레이트 체결홈(313)을 갖는 하부 냉각 제1 플레이트 체결부(312)가 형성되어 있다.
하부 냉각 제2 플레이트(330)는 하부 냉각플레이트 열선(320)을 고정하기 위한 것으로, 하부 냉각 제1플레이트 통공(314)과 연통하는 다수개의 하부 냉각 제2 플레이트 통공(331)이 구비되어 있다.
여기서, 상기 하부 냉각 제1 플레이트(310)와 하부 냉각 제2플레이트(330)는 전술한 메인 제1 플레이트(110)와 마찬가지로 고온에서도 변형이 적고 내구성이 강한 니켈 소재인 것이 바람직하나, 동일한 물성을 가진 재료라면 특별히 제한하지 않는다.
상기 메인 플레이트(100), 상부 냉각플레이트(200) 및 하부 냉각플레이트(300)에 구비되는 열전대(thermo couple)는 제베크효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하는 장치로서 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 또 가열부위 열선(120), 가드부위 열선(121), 상부 냉각플레이트 열선(230) 및 하부 냉각플레이트 열선(320)은 직경이 0.4~0.6mm인 니켈과 크로뮴의 이원합금인 니크롬(nichrome)인 것이 바람직하다.
다음은 첨부한 도 2 내지 7을 참조하면서, 본 발명의 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법에 관하여 설명하기로 한다.
먼저 메인 플레이트(100)를 제조하기 위하여, 소정 형상을 갖는 한 쌍의 메인 제1플레이트(110)와 메인 제2 플레이트(130), 시료편 가열부위 열선(120), 가드부위 열선(121), 소정의 크기와 형상을 갖는 세라믹 키(122) 및 다수개의 통공이 구비된 열전대 보호기판(113)을 준비한다.
여기서, 상기 메인 제1플레이트(110)는 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)), 그리고 상기 메인 제2플레이트(130)는 메인 제2 플레이트 가열부위(130(a))와 메인 제2 플레이트 가드부위(130(b))로 구분하여 준비한다.
다음으로 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a)) 상부면에는 제1 열전대 수용홈(111), 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)) 상부면에는 제2 열전대 수용홈(112)을 형성시키고, 이들 하부면에는 각각 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 수용하는 열선 수용홈, 세라믹 키 수용홈(미도시) 및 열흐름 차단갭을 형성시킨다.
또 메인 제1 플레이트(110) 몸체에는 메인 제2 플레이트(130) 및/또는 제2 열전대 고정기판과 고정할 수 있도록 볼트가 수용되는 다수개의 메인 제1 플레이트 통공(116)을 함께 형성시킨다.
이와는 별도로 메인 제2 플레이트(130)의 상부면에는 세라믹 키 수용홈(131)과 열흐름 차단갭(132)을 형성시키고, 하부면에는 메인 제1 플레이트(110)의 상부면과 동일한 열전대 수용홈을 형성시킨다.
이어서 메인 제1 플레이트(110)의 열선 수용홈에 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 삽입하고, 세라믹 키(ceramic key)를 메인 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(130)의 세라믹 키 수용홈에 삽입한 후, 볼트를 이용하여 메인 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(130)를 결합시킨다. 여기서, 메인 제1 플레이트(110)의 상부면과 메인 제2 플레이트(130)의 하부면에 구비된 열전대 수용홈에는 열전대가 고정되며, 열전대 고정기판이 결합되어 있다.
상기와 같이, 열선(120, 121) 수용홈, 세라믹 키 수용홈 및 열흐름 차단갭이 구비된 메인 제1 플레이트(110), 세라믹 키 수용홈(131)과 및 열흐름 차단갭(132)이 구비된 메인 제2 플레이트(130)를 결합시키기 때문에 메인 플레이트(100)의 제조와 조립이 매우 간단하다는 장점이 있다.
상부 냉각플레이트(200)를 제조하기 위해서는, 소정 형상을 갖는 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 제2 플레이트(230) 그리고, 상부 냉각플레이트 열선(220)을 준비한다.
상부 냉각 제2 플레이트(230)의 상부면에는 상부 냉각플레이트 열선 수용홈(231)을 형성시키고, 몸체에는 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 고정할 수 있도록 볼트가 수용되는 다수개의 상부 냉각 제2플레이트 통공(234)을 함께 형성시킨다. 이와는 별도로 상부 냉각 제2 플레이트(230)의 하부면에는 열전대 수용홈을 형성시킨다.
이렇게 준비된 상부 냉각 제2 플레이트(230)의 열선수용홈(231)에 상부 냉각플레이트 열선(220)을 삽입한 후, 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 고정시킨다.
여기서, 상부 냉각 제2 플레이트(230)의 하부면의 열전대 수용홈에는 열전대가 고정되어 있다.
한편, 하부 냉각플레이트(300)는 소정 형상을 갖는 하부 냉각 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(330) 그리고, 하부 냉각플레이트 열선(320)을 준비한다.
하부 냉각 제1 플레이트(310)의 상부면에는 하부 냉각플레이트 열전대 수용홈(311), 하부면에는 하부 냉각플레이트 열선(320)을 수용하는 열선 수용홈을 형성시킨다. 또 하부 냉각 제1 플레이트(310)와 하부 냉각 제2 플레이트(330) 몸체에는 이들을 체결하기 위한 통공(314, 331)을 형성시킨다.
이렇게 준비된 하부 냉각 제1 플레이트(310)의 열선수용홈에 하부 냉각플레이트 열선(320)을 삽입한 후, 하부 냉각 제2 플레이트(330)와 고정시킨다.
이상에서와 같이 제조된 메인 플레이트(100), 상부 냉각플레이트(200) 및 하부 냉각플레이트(300)는 도 1에 도시한 바와 같이, 메인 플레이트(100)의 상부면과 하부면에는 각각의 시료편(S)를 위치시킨다. 또 각 시료편(S)의 상부면과 하부면에 각각 상부 냉각플레이트(200)와 하부 냉각플레이트(300)를 위치시켜 체결구(F)로 고정한 후, 보호열판법 열판 측정방법에 따라 시료편(S)의 열전도도를 측정한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 메인 플레이트
110 : 메인 제1 플레이트
110(a) : 메인 제1 플레이트 가열부위
110(b) : 메인 제1 플레이트 가드부위
111 : 제1 열전대 수용홈 112 : 제2 열전대 수용홈
113 : 제2 열전대 고정기판
113′ : 제2 열전대 고정기판 통공
114 : 메인 제1 플레이트 체결부
115 : 메인 제1 플레이트 체결홈
116 : 메인 제1 플레이트 통공
120 : 가열부위 열선 121 : 가드부위 열선
122 : 세라믹 키
130 : 메인 제2 플레이트
130(a) : 메인 제2 플레이트 가열부위
130(b) : 메인 제2 플레이트 가드부위
131 : 세라믹 키 수용홈
132 : 열흐름 차단갭
134 : 메인 제2 플레이트 체결부
135 : 메인 제2 플플레이트 체결홈
136 : 메인 제2 플레이트 통공
200 : 상부 냉각플레이트
210 : 상부 냉각 제1플레이트
211 : 상부 냉각 제1플레이트 통공
220 : 상부 냉각플레이트 열선
230 : 상부 냉각 제2플레이트
231 : 상부 냉각플레이터 히터 수용홈
232 : 상부 냉각 제2플레이트 체결부
233 : 상부 냉각 제2플레이트 체결홈
234 : 상부 냉각 제2플레이트 통공
300 : 하부 냉각플레이트
310 : 하부 냉각 제1플레이트
311 : 하부 냉각플레이트 열전대 수용홈
312 : 하부 냉각 제1플레이트 체결부
313 : 하부 냉각 제1플레이트 체결홈
314 : 하부 냉각 제1플레이트 통공
320 : 하부 냉각플레이트 열선
330 : 하부 냉각 제2 플레이트
331 : 하부 냉각 제2 플레이트 통공
F : 체결구
S : 시료편

Claims (14)

  1. 소정 형상을 가진 메인 제1 플레이트(110), 상기 메인 제1 플레이트(110) 하부에 위치하는 메인 제2 플레이트(130), 및 상기 메인 제1 플레이트(110)와 메인 제2 플레이트(130) 사이에 위치하는 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 포함하는 메인 플레이트(100);
    상기 메인 플레이트(100) 상부에 위치하는 상부 냉각 플레이트(200); 및
    상기 메인 플레이트(100) 하부에 위치하는 하부 냉각 플레이트(300)를 포함하되,
    메인 제1 플레이트(110)는, 중앙에 위치하는 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a)), 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a)) 가장자리의 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)) 및 메인 제1 플레이트 가열부위(110(a))와 메인 제1 플레이트 가드부위(110(b)) 사이에 위치하여 가열부위와 가드부위 간의 열전달을 차단하기 위한 열흐름 차단갭(132)이 구비됨과 함께, 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)이 수용되는 수용홈이 메인 제1 플레이트(110) 저면에 구비되고,
    상기 열흐름 차단갭(132)에는 세라믹 키(122)를 수용하는 세라믹 키 수용홈(131)이 형성되며,
    상기 메인 제2 플레이트(130)보다 상기 메인 제1 플레이트(110)의 두께가 상대적으로 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열부위는 정사각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열흐름 차단갭(132)에 수용되는 세라믹 키(122)는 4개 이상인 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열부위와 가드부위의 온도를 측정하기 위한 열전대가 상기 메인 제1 플레이트(110) 및 메인 제2 플레이트(130) 외측면에 더 구비된 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열전대를 보호하는 열전대 고정기판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 냉각 플레이트(200)는 상부 냉각 제1 플레이트(210), 상부 냉각 제2 플레이트(230) 및 상기 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 상부 냉각 제2 플레이트(230) 사이에 위치하는 상부 냉각플레이트 열선(220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하부 냉각 플레이트(300)는 하부 냉각 제1 플레이트(310), 하부 냉각 제2 플레이트(330) 및 상기 하부 냉각 제1 플레이트(310)와 하부 냉각 제2 플레이트(330) 사이에 위치하는 하부 냉각플레이트 열선(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판.
  11. 제1항, 제4항, 제5항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법에 있어서,
    소정 형상을 갖는 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트(110, 130)를 준비하는 단계;
    가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 준비하는 단계;
    소정의 크기와 형상을 갖는 세라믹 키(122)를 준비하는 단계;
    상기 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트(110, 130)에 가열부위와 가드부위의 온도를 측정하기 위한 열전대가 고정되는 열전대 수용홈을 형성시키는 단계;
    상기 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트(110, 130)에 가열부위와 가드부위간의 열전달을 차단하기 위한 열흐름 차단갭(132)을 형성시키는 단계;
    상기 메인 제1 플레이트(110)에 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121) 수용홈을 형성시키는 단계;
    상기 메인 제1 플레이트(110)의 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121) 수용홈에 준비한 가열부위 열선(120)과 가드부위 열선(121)을 설치하는 단계;
    상기 열흐름 차단갭(132)에 상기 세라믹 키(122)를 설치하는 단계; 및
    상기 한 쌍의 메인 제1, 제2 플레이트(110, 130)를 서로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전대를 보호하는 열전대 고정기판을 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상부 냉각 제1 플레이트(210), 상부 냉각 제2 플레이트(230) 및 상기 상부 냉각 제1 플레이트(210)와 상부 냉각 제2 플레이트(230) 사이에 상부 냉각플레이트 열선(220)이 구비된 상부 냉각 플레이트(200)를 준비하는 단계를 더 포함하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    하부 냉각 제1 플레이트(310), 하부 냉각 제2 플레이트(330) 및 상기 하부 냉각 제1 플레이트(310)와 하부 냉각 제2 플레이트(330) 사이에 하부 냉각플레이트 열선(320)이 구비된 하부 냉각 플레이트(300)를 준비하는 단계를 더 포함하는 열전도도 측정용 보호열판법 열판의 제조방법.
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