KR100805938B1

KR100805938B1 - 내압측정장치

Info

Publication number: KR100805938B1
Application number: KR1020060059846A
Authority: KR
Inventors: 공후연; 김호선
Original assignee: (주)피스코엔지니어링
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-02-21
Also published as: WO2008002090A1; KR20080001407A

Abstract

본 발명은 플라스틱용기의 내압변화를 측정하는데 주로 이용되는 내압측정장치에 관한 것으로, 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)의 간단한 조작만으로도 측정물(P)의 내부에 주입가스를 적정 압력으로 주입할 수 있으므로, 실험작업이 매우 편리하게 되고, 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)를 적절히 조절해서 측정물(P)의 내부에 주입가스를 고농도로X특성파악을 위한 내압측정실험을 보다 효과적이면서도 빠르게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

내압측정장치{Internal pressure measuring equipment}

도 1은 본 발명에 따른 내압측정장치를 개략적으로 도시한 도면,

Y예를 도시한 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 측정물 기밀유지기구의 요부 분해 사시도,

도 4는 도 2에 도시된 내압측정장치의 요부를 도시한 부분 단면도이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

10 ; 챔버, 20 ; 압력센서,

30 ; 온도센서, 40 ; 메인 제어유닛,

50 ; 입력유닛, 51 ; 키보드,

52 ; 마우스, 60 ; 출력유닛,

61 ; 디스플레이, 62 ; 프린터,

70 ; 주입가스공급원, 80 ; 가스공급제어기구,

90 ; 가스배출제어기구, 100 ; 측정물 기밀유지기구,

110 ; 본체, 110a ; 제1본체,

110P ; 제2본체, 111 ; 가이드구멍,

112 ; 제1체결부, 113 ; 제2체결부,

114 ; 보강링 고정부, 120 ; 가압부재,

121a ; 가스 유입라인, 121b ; 가스 유출라인,

122 ; 제1체결부, 123 ; 밀봉링 안착홈,

124 ; 제2체결부, 130,130' ; 걸림부재,

131 ; 걸림턱, 132 ; 체결부,

140 ; 걸림부재 연결핀, 150 ; 보조 가스라인,

P ; 측정물, P1 ; 돌출부,

HS ; 습도센서, S1,S2,S3 ; 밀봉링.

본 발명은 내압측정장치에 관한 것으로, 특히 플라스틱용기의 내압변화를 측정하는데 주로 이용되는 내압측정장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 측정물의 내압변화를 측정하기 위한 내압측정장치는 그 용도에 따라서 다양한 형태의 것들이 개발되어 사용되고 있는데, 탄산용액 보관용 플라스틱용기의 내압측정은, 대한민국 특허등록 제0540186호와 같은 내압측정장치 를 이용한 내압변화 측정방법이 주로 사용되고 있다.

이에 의하면, 정량 측정된 드라이아이스를 플라스틱용기 본체 내부에 투입하고, 플라스틱용기 내압 측정용 압력센서를 갖춘 플라스틱용기 뚜껑으로 플라스틱용기 본체의 개구부를 밀봉한 후, 밀봉된 플라스틱용기를 밀폐된 챔버에 일정시간 보관하면서, 플라스틱용기 뚜껑에 구비된 압력센서를 매개로 시간 경과에 따른 플라스틱용기의 내압변화를 측정하고, 온도센서를 매개로 플라스틱용기 내압측정시의 주변 온도를 측정하는 방식을 취하고 있다.

이러한 경우, 내압측정 실험이 매우 단순화되고, 내압측정 실험이 자동으로 이루어지므로, 내압측정 실험이 매우 편리하면서도 정확하게 이루어지는 효과가 있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 경우에는, 실험자가 직접 드라이아이스를 다루어서 정량 측정해야 하고, 정량 측정된 드라이아이스를 측정물인 플라스틱용기 본체의 내부에 투입한 후, 측정물 기밀유지기구인 압력센서를 갖춘 플라스틱용기 뚜껑으로 밀봉해서, 드라이아이스가 밀봉된 플라스틱용기 내부에서 CO2 가스로 기화되도록 하고 있어서, 내압측정을 위한 사전작업이 매우 번거롭고 불편하게 된다.

더욱이, 정량 측정된 드라이아이스를 플라스틱용기 본체의 내부에 투입해서 밀봉하기까지의 시간이 작업자의 숙련도나, 작업환경에 따라 차이가 발생될 수밖에 없고, 드라이아이스의 정량 측정에서부터 정량 측정된 드라이아이스를 플라스틱용기 본체의 내부에 투입해서 밀봉하기까지가 매번 똑같을 수 없으므로, 내압측정을 보다 정확하게 하기에는 한계가 있다.

또한, 플라스틱용기가 밀봉된 상태에서 플라스틱용기에 투입된 드라이아이스가 CO2 가스로 기화되므로 플라스틱용기의 CO2 가스 농도가 제한적일 수밖에 없어서, 플라스틱용기의 특성파악을 위한 내압측정실험이 효과적으로 이루어지지 못하였다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 발명된 것으로, 측정물의 내압측정실험이 보다 편리하면서도 정확하게 이루어지도록 하는 내압측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밀폐공간을 형성하는 챔버와 ; 챔버 내부에 배치되어 측정물을 밀봉하는 측정물 기밀유지기구 ; 측정물 기밀유지기구에 설치되어 측정물의 내압을 측정하는 압력센서 ; 챔버의 내부 온도를 측정하는 온도센서 ; 압력센서와 온도센서로부터의 출력신호를 입력받아서 측정물의 내압 변화를 데이터처리하고 이를 저장하는 메인 제어유닛 ; 메인 제어유닛의 작동을 제어하는 입력유닛 및; 메인 제어유닛에 의해 작동 제어되어 실험결과를 외부로 출력하는 출력유닛을 갖춘 내압측정장치에 있어서, 상기 측정물 기밀유지기구에 외부로부터 공급되는 주입가스를 측정물 내부로 유도하는 가스 유입라인과, 측정물 내 부가스를 외부로 유도하는 가스 유출라인이 형성되는 한편, 측정물 기밀유지기구의 가스 유입라인으로 주입가스를 공급하는 주입가스공급원과 ; 주입가스공급원으로부터 가스 유입라인으로의 주입가스 공급을 제어하는 가스공급제어기구 및; 측정물 기밀유지기구의 가스 유출라인으로부터 외부로의 측정물 내부가스 배출을 제어하는 가스배출제어기구가 보강 구비되어진 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1에 의하면, 본 발명에 따른 내압측정장치는, 밀폐공간을 형성하는 챔버(10)와 ; 챔버(10) 내부에 배치되어 측정물(P)을 밀봉하는, 외부로부터 공급되는 주입가스를 측정물(P) 내부로 유도하는 가스 유입라인(121a)과, 측정물 내부가스를 외부로 유도하는 가스 유출라인(121b)을 갖춘 측정물 기밀유지기구(100) ; 측정물 기밀유지기구(100)에 설치되어 측정물(P)의 내압을 측정하는 압력센서(20) ; 챔버(10)의 내부 온도를 측정하는 온도센서(30) ; 압력센서(20)와 온도센서(30)로부터의 출력신호를 입력받아서 측정물의 내압 변화를 데이터처리하고 이를 저장하는 메인 제어유닛(40) ; 메인 제어유닛(40)의 작동을 제어하는 입력유닛(50) ; 메인 제어유닛(40)에 의해 작동 제어되어 실험결과를 외부로 출력하는 출력유닛(60) ; 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유입라인(121a)으로 주입가스를 공급하는 주입가스공급원(70) ; 주입가스공급원(70)으로부터 가스 유입라인(121a)으로의 주입가스 공급을 제어하는 가스공급제어기구(80) 및; 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유출라인(121b)으로부터 외부로의 측정물 내부가스 배출을 제어하는 가스배출제어기 구(90)로 이루어진다.

상기 챔버(10)는 측정물(P)의 주변 환경을 통제하기 위한 것으로, 측정물(P)을 챔버(10) 내부로 집어넣어서 측정물 기밀유지기구(100)와 체결하거나, 챔버(10) 내부의 측정물(P)을 측정물 기밀유지기구(100)로부터 분리해서 챔버(10) 외부로 끄집어낼 수 있는 개폐 구조를 갖는다.

본 실시예의 경우, 상기 압력센서(20)와 온도센서(30)는 공지의 것들을 적용하였다. 상기 메인 제어유닛(40)은 공지의 PC 데스크탑을 적용하였고, 상기 입력유닛(50)으로는 키보드(51)나 마우스(52) 같은 공지의 입력수단을 이용하였으며, 상기 출력유닛(60)도 역시 모니터 등의 디스플레이(61)나 프린터(62) 같은 공지의 출력수단을 이용하였다. 상기 주입가스공급원(70)으로부터 공급되는 주입가스로는 CO2 가스를 적용하였다. 상기 가스공급제어기구(80)로는 공지의 수동 볼밸브를 적용하였고, 상기 가스배출제어기구(90)로는 공지의 푸쉬 밸브를 적용하였다.

상기 측정물 기밀유지기구(100)는, 측정물(P)에 착탈가능하게 체결되어서 측정물(P)을 밀봉할 수 있는 어떠한 것이라도 모두 적용될 수 있고, 측정물(P)의 종류와 형태에 따라서 다양하게 변형 실시될 수 있지만, 본 실시예의 경우에는, 플라스틱용기를 측정물(P)로 적용하고, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 측정물 기밀유지기구(100)를 측정물(P)에 설치해서 측정물(P)의 기밀이 유지되도록 하였다.

도 2 내지 도 4를 참고로, 측정물 기밀유지기구(100)에 대해 설명해 보면 다 음과 같다.

도 2 내지 도 4에 의하면, 상기 측정물 기밀유지기구(100)는, 병의 목부분에 고정되는 본체(110)와 한 쌍의 걸림부재(130,130'), 측정물(P)의 목부분을 밀봉하는 밀봉링(S1)을 갖추고서 본체(110)에 상하 왕복 이동가능하게 삽입되어서 나사산 결합되는 가압부재(120)로 이루어진다.

상기 본체(110)는, 상하방향으로 내부를 관통하는 가이드구멍(111)이 형성되고, 가이드구멍(111)의 내주면에 나사산이 형성되어진 제1체결부(112)가 상단부에 구비되며, 내주면에 나사산이 형성되어서 하방향으로 돌출되는 제2체결부(113)가 하단부에 구비되어진 구조를 이룬다. 본 실시예의 경우에는, 부품 성형의 편이성과 제조 비용 등을 고려해서, 본체(110)를 제1본체(110a)와 제2본체(110b)로 별도 제작한 후에 보울트나 스크류 등의 별도의 체결부재를 매개로 이들을 상호 조립하였는데, 필요에 따라서는 이들을 단품 형태로 일체 제작하거나, 3개 이상의 부품으로 별도 제작하여 별도 제작된 3개 이상의 부품들을 각기 하나로 조립할 수도 있음은 물론이다.

상기 가압부재(120)는, 외부로부터 공급되는 주입가스를 측정물(P) 내부로 유도하는 가스 유입라인(121a)과, 측정물 내부가스를 외부로 유도하는 가스 유출라인(121b)이 형성되고, 외주면에 나사산이 형성되어진 제1체결부(122)가 구비되며, 밀봉링 안착홈(123)이 하단부의 외주면에 형성되되, 밀봉링 안착홈(123)이 테이퍼 처리되어서 이의 외경이 하방향으로 내려갈수록 점진적으로 확대되고, 압력센서(20) 설치를 위한 제2체결부(124)가 상단부에 구비되어, 본체(110)의 가이드구멍(111)에 상하방향으로 왕복 이동가능하게 삽입된 상태에서, 제1체결부(122)가 본체(110)의 제1체결부(112)에 나사산 결합되고, 밀봉링 안착홈(123)을 포함하는 하단부가 본체(110)의 하방향으로 노출되어서 제2체결부(113)의 내부에 배치되는 구조를 이룬다.

상기 밀봉링(S1)은, 가압부재(120)를 감싸면서 이의 밀봉링 안착홈(123)에 끼워져서, 본체(110)의 하방향으로 노출되어진 가압부재(120)의 하단부와 함께, 외부로 개구되어진 측정물(P)의 목부분 내부로 삽입된다.

상기 한 쌍의 걸림부재(130,130')는, 단면 형상이 반원 형태를 이루면서, 측정물(P)의 목부분 돌출부(P1)에 걸쳐지는 걸림턱(131)이 하단부에 형성되고, 외주면에 나사산이 형성되어진 체결부(132)가 상단부에 구비되어, 측정물(P)의 목부분을 감싸며 상호 맞대어진 상태에서, 체결부(132)가 본체(110)의 제2체결부(113)에 나사산 결합된다.

본 실시예의 경우, 상기 본체(110)에 밀봉링(S2)을 설치해서, 이 밀봉링(S2)에 의해서 본체(110)와 측정물(P) 목부분 사이의 기밀이 유지되도록 하였는데, 이러한 경우, 본체(110)와 측정물(P) 목부분 사이 틈새로의 압력매질의 누출이 2중으로 차단되어서 밀봉기능이 더욱 향상되는 잇점이 있다. 여기서, 미설명부호 "114"는 본체(110)에 형성된 보강링 고정부로서, 이 보강링 고정부(114)에 상기 밀봉링(S2)이 끼워져 고정되도록 하였다.

또한, 별도의 밀봉링(S3)을 가이드구멍(111)에 끼워넣어서 가압부재(120)의 외주면을 감싸도록 하여, 이 밀봉링(S3)에 의해 본체(110)와 가압부재(120) 사이의 기밀을 유지되도록 하였다. 이러한 경우, 상기 밀봉링(S3)에 의해 본체(110)와 가압부재(120) 사이 틈새로의 압력매질의 누출이 2중으로 차단되어서 밀봉기능이 더욱 향상되는 잇점이 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 걸림부재(130,130')가 걸림부재 연결핀(140)을 매개로 상호 정확하게 맞대어져서 측정물(P)의 목부분을 감싸도록 하였다. 이러한 경우, 상기 한 쌍의 걸림부재(130,130')를 맞대는 작업이 편리하게 되고, 이들 걸림부재(130,130')를 상호 정확하게 맞댈 수 있게 되어, 내압 측정을 위한 부재들의 조립작업이 상당히 수월하게 되는 잇점이 있다.

한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가압부재(120)의 밀봉링 안착홈(123) 보다 하부에 위치된 부분의 외경을 하방향으로 일정하게 유지시켜서, 밀봉링(S1)이 항상 밀봉링 안착홈(123)의 하부에 위치된 가압부재(120)의 외경만큼만 외곽방향으로 벌어지도록 하였는데, 이러한 경우에는, 실험환경이 일정하게 유지되는 상태에서, 측정물(P)을 바꿔가면서 여러 차례 반복적으로 내압측정을 수행하더라도, 매번 항상 일정하게 병 목부분의 기밀이 유지되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 내압측정장치의 작동 상태를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명해 보면 다음과 같다.

우선, 상기 각각의 걸림부재(130,130')의 걸림턱(131)이 측정물(P)의 돌출부(P1)에 걸쳐지도록 하면서 이들 걸림부재(130,130')를 상호 맞댄 후, 본체(110)의 제2체결부(113)와, 상호 맞대어진 한 쌍의 걸림부재(130,130')의 체결부(132)를 나사산 결합시켜서, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정물(P)의 목부분 상단이 본체(110)에 밀착되면서, 본체(110)의 하방향으로 노출되어진 가압부재(120)의 하단부와, 밀봉링(S1)이 모두 측정물(P)의 목부분에 삽입되도록 한다.

이후, 상기 가압부재(120)를 반시계방향(왼나사의 경우에는 시계방향)으로 회전시켜서 가압부재(120)를 상방향으로 이동시키면, 밀봉링(S1)이 밀봉링 안착홈(123)의 테이퍼 면에 의해 축중심을 기준으로 외곽방향으로 벌려져서, 측정물(P)의 목부분 내주면과 가압부재(120)의 외주면 사이의 틈새가 밀봉된다.

이러한 상태에서, 상기 가스공급제어기구(80)의 손잡이(81)를 돌려서 가스라인을 열게되면 주입가스공급원(70)으로부터의 CO2 가스가 가스공급제어기구(80)를 통해서 가압부재(120)의 가스 유입라인(121a)으로 공급되어, 측정물(P)의 내부로 유입된다. 이때, 상기 가스배출제어기구(90)는 닫혀진 상태를 유지한다.

이후, 상기 CO2 가스가 측정물(P)의 내부로 유입되어서 측정물(P)의 내압이 고압 상태로 유지되면, 가스공급제어기구(80)가 열려진 상태에서, 가스배출제어기구(90)가 열려지도록 푸쉬부(91)를 눌러서, 측정물(P)의 내부 가스가 가스 유출라인(121b)으로 유출되어 가스배출제어기구(90)를 통해서 외부로 배출되도록 한다. 이처럼, 상기 가스공급제어기구(80)가 열려진 상태에서 가스배출제어기구(90)를 적정 시간 동안 열게 되면, 측정물(P)의 내부가 CO2 가스만으로 채워지게 되므로, 측정물(P)의 특성 파악을 위한 내압변화 측정작업을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이후, 상기 가스공급제어기구(80)와 가스배출제어기구(90)가 닫혀진 상태에 서, 상기 입력유닛(50)을 조작하여, 압력센서(20)에 의한 시간 경과에 측정물(P)의 내압변화를 측정하고, 온도센서(30)에 의한 챔버(10)의 내부 온도변화, 즉 측정물(P)의 주변 온도 변화를 측정한다.

상기 측정물(P)의 측정작업이 완료되면, 가스공급제어기구(80)가 닫혀진 상태에서 가스배출제어기구(90)만을 열어서, 측정물(P)의 내부가스가 외부로 배출되도록 한 후, 측정물 기물유지기구(100)를 측정물(P)로부터 분리해서 챔버(10)로부터 끄집어낸다.

본 발명에 따르면, 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)의 간단한 조작만으로도 측정물(P)의 내부에 주입가스를 적정 압력으로 주입할 수 있으므로, 실험작업이 매우 편리하게 된다.

또한, 상기 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)를 적절히 조절해서 측정물(P)의 내부에 주입가스를 고농도로 채워넣을 수 있으므로, 플라스틱용기의 특성파악을 위한 내압측정실험을 보다 효과적이면서도 빠르게 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 주입가스가 상대적으로 무게가 무거운 CO2 가스인 경우에는, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유입라인(121a)에 보조 가스라인(150)을 연결해서, 보조 가스라인(150)의 출구가 측정물(P)의 저면부에 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 이처럼, 보조 가스라인(150)을 이용하게 되면, 주입되는 CO2 가스가 측정물(P)의 바닥으로부터 차올라오게 되므로, CO2 가스 주입시에 측정물(P)에 채워진 대기를 가스배출제어기구(90)를 통해서 보다 빠르게 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급제어기구(80)와 가스배출제어기구(90)를 메인 제어유닛(40)에 의해 작동 제어되는 솔레노이드밸브로 적용해서, 주입가스를 측정물(P)에 주입하거나 배출하는 작업을 자동화할 수도 있다. 본 실시예의 경우에는, 가스공급제어기구(80)와 가스배출제어기구(90) 모두를 솔레노이드밸브로 적용하였지만, 가스공급제어기구(80) 또는 가스배출제어기구(90) 중에서 어느 하나만을 솔레노이드밸브로 적용할 수도 있음은 물론이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서, 보다 다양하게 변형 실시될 수 있다.

일예로, 도 1 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내부의 습도를 측정하는 습도센서(HS)를 보강 설치해서, 습도와 측정물(P)의 내압변화간의 상관관계를 실험할 수도 있다.

또한, 본 발명은 특정 측정물(P)의 내압측정에 국한되지 않으며, 주입가스 역시도 필요에 따라서 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)의 간단한 조작만으로도 측정물(P)의 내부에 주입가스를 적정 압력으로 주 입할 수 있으므로, 실험작업이 매우 편리하게 되고, 가스공급제어기구(80)와 가스배출기구(90)를 적절히 조절해서 측정물(P)의 내부에 주입가스를 고농도로 채워넣을 수 있으므로, 플라스틱용기의 특성파악을 위한 내압측정실험을 보다 효과적이면서도 빠르게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims

밀폐공간을 형성하는 챔버(10)와 ; 챔버(10) 내부에 배치되어 측정물(P)을 밀봉하는 측정물 기밀유지기구(100) ; 측정물 기밀유지기구(100)에 설치되어 측정물(P)의 내압을 측정하는 압력센서(20) ; 챔버(10)의 내부 온도를 측정하는 온도센서(30) ; 압력센서(20)와 온도센서(30)로부터의 출력신호를 입력받아서 측정물의 내압 변화를 데이터처리하고 이를 저장하는 메인 제어유닛(40) ; 메인 제어유닛(40)의 작동을 제어하는 입력유닛(50) 및; 메인 제어유닛(40)에 의해 작동 제어되어 실험결과를 외부로 출력하는 출력유닛(60)을 갖춘 내압측정장치에 있어서,

상기 측정물 기밀유지기구(100)에 외부로부터 공급되는 주입가스를 측정물(P) 내부로 유도하는 가스 유입라인(121a)과, 측정물 내부가스를 외부로 유도하는 가스 유출라인(121b)이 형성되는 한편, 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유입라인(121a)으로 주입가스를 공급하는 주입가스공급원(70)과 ; 주입가스공급원(70)으로부터 가스 유입라인(121a)으로의 주입가스 공급을 제어하는 가스공급제어기구(80) 및; 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유출라인(121b)으로부터 외부로의 측정물 내부가스 배출을 제어하는 가스배출제어기구(90)가 보강 구비되어진 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
제1항에 있어서, 상기 측정물 기밀유지기구(100)의 가스 유입라인(121a)에 보조 가스라인(150)이 연결되어서, 보조 가스라인(150)의 출구가 측정물(P)의 저면부에 배치되는 것을 특징으로 하는 내압측정장치.
제1항에 있어서, 상기 가스공급제어기구(80) 및 가스배출제어기구(90) 중에서 적어도 어느 하나가 메인 제어유닛(40)에 의해 작동 제어되는 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 하는 내압측정장치.