KR102410569B1 - Vacuum sensor and vacuum insulation including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공 센서 및 이를 포함하는 진공 단열재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부 센서 및 외부 검출기를 포함한다. 상기 내부 센서는: 제1 코일을 포함하는 내부 수신부; 제2 코일을 포함하는 내부 송신부; 및 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 감지 스위치를 포함한다. 상기 외부 검출기는: 전원에 연결된 제3 코일을 포함하는 외부 송신부; 및 전류 검출기에 연결된 제4 코일을 포함하는 외부 수신부를 포함한다. 상기 감지 스위치는 상기 내부 센서 주위의 진공도에 따라 저항이 변한다.The present invention relates to a vacuum sensor and a vacuum insulator including the same, and more particularly, includes an internal sensor and an external detector. The internal sensor may include: an internal receiver including a first coil; an internal transmitter including a second coil; and a sensing switch electrically connecting them between the first coil and the second coil. The external detector may include: an external transmitter including a third coil connected to a power source; and an external receiver including a fourth coil connected to the current detector. The resistance of the sensing switch varies according to the degree of vacuum around the internal sensor.
Description
본 발명은 진공 센서 및 이를 포함하는 진공 단열재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원격으로 진공 단열재 내의 진공도를 확인할 수 있는 진공 센서 및 이를 포함하는 진공 단열재에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum sensor and a vacuum insulator including the same, and more particularly, to a vacuum sensor capable of remotely checking the degree of vacuum in the vacuum insulator and a vacuum insulator including the same.
최근 화석연료의 고갈 등에 의한 에너지 절약의 필요성이 전세계적인 이슈로 부각되고 있다. 에너지 절약과 환경보호라는 전세계적인 흐름에 맞추어, 건축물 및 보온 용기 등에 단열재를 사용하고 있다.Recently, the need for energy conservation due to the depletion of fossil fuels has been highlighted as a global issue. In keeping with the global trend of energy saving and environmental protection, insulation is used in buildings and heat-insulating containers.
진공 단열재는 다공 구조의 심재를 필름으로 피복한 후, 내부를 감압함으로써 제조된다. 진공 단열재는 기체에 의한 열전도가 실질적으로 없다는 점에서 일반적인 단열재에 비해 우수한 단열 효과를 가질 수 있다.A vacuum insulator is manufactured by coating a core material of a porous structure with a film and then depressurizing the inside. The vacuum insulator may have an excellent thermal insulation effect compared to a general insulator in that there is substantially no heat conduction by gas.
진공 단열재는 필름의 미세한 기공에 의해 진공도가 저하될 수 있다. 이러한 진공 단열재의 진공 불량은 단열 성능을 저하시키므로, 진공 단열재 내부의 진공도를 검출하여 불량 발생을 확인할 필요가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌들에 개시되어 있다:
1. 미국 공개특허공보 US 2015/0163569 A1 (2015.06.11.)
2. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0000174호(2017.01.02.)
3. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0003101호 (2017.01.09.)In the vacuum insulator, the degree of vacuum may be lowered by the micropores of the film. Since the vacuum defect of the vacuum insulator deteriorates the insulation performance, it is necessary to detect the degree of vacuum inside the vacuum insulator to confirm the occurrence of the defect.
The technology behind the present invention is disclosed in the following documents:
1. US Patent Publication US 2015/0163569 A1 (2015.06.11.)
2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0000174 (2017.01.02.)
3. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0003101 (2017.01.09.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원격으로 간편하게 진공 단열재의 진공도를 확인할 수 있는 진공 센서 및 이를 포함하는 진공 단열재를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vacuum sensor capable of remotely and conveniently checking the degree of vacuum of a vacuum insulator and a vacuum insulator including the same.
본 발명의 개념에 따른, 진공 센서는, 내부 센서 및 외부 검출기를 포함할 수 있다. 상기 내부 센서는: 제1 코일을 포함하는 내부 수신부; 제2 코일을 포함하는 내부 송신부; 및 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 감지 스위치를 포함할 수 있다. 상기 외부 검출기는: 전원에 연결된 제3 코일을 포함하는 외부 송신부; 및 전류 검출기에 연결된 제4 코일을 포함하는 외부 수신부를 포함할 수 있다. 상기 감지 스위치는 상기 내부 센서 주위의 진공도에 따라 저항이 변할 수 있다.According to the concept of the present invention, a vacuum sensor may include an internal sensor and an external detector. The internal sensor may include: an internal receiver including a first coil; an internal transmitter including a second coil; and a sensing switch electrically connecting the first coil and the second coil between them. The external detector may include: an external transmitter including a third coil connected to a power source; and an external receiver including a fourth coil connected to the current detector. The resistance of the sensing switch may be changed according to the degree of vacuum around the internal sensor.
본 발명의 다른 개념에 따른, 진공 단열재는, 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 심재; 상기 심재의 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 덮는 필름; 및 상기 필름에 의해 밀폐된 내부 공간에 제공된 내부 센서를 포함할 수 있다. 상기 내부 센서는: 제1 코일을 포함하는 내부 수신부; 제2 코일을 포함하는 내부 송신부; 및 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 감지 스위치를 포함할 수 있다. 상기 감지 스위치는, 상기 내부 공간의 진공도에 따라 저항이 변할 수 있다.According to another concept of the present invention, the vacuum insulation includes a core material having a first surface and a second surface opposite to the first surface; a film covering the first surface and the second surface of the core material; and an internal sensor provided in an internal space sealed by the film. The internal sensor may include: an internal receiver including a first coil; an internal transmitter including a second coil; and a sensing switch electrically connecting the first coil and the second coil between them. The resistance of the sensing switch may be changed according to the degree of vacuum of the inner space.
본 발명에 따른 진공 센서는 원격으로 간편하게 진공 단열재의 진공 불량을 검출할 수 있다.The vacuum sensor according to the present invention can remotely and conveniently detect a vacuum defect of the vacuum insulator.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 진공 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 진공 센서의 내부 센서의 평면도이다.
도 3은 도 1의 진공 센서의 외부 검출기의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 감지 스위치를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 내부 센서가 적용된 진공 소재를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 내부 센서가 적용된 진공 소재의 진공도를 측정하는 것을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 제1 신호에 의해 제1 코일에 유도된 전류를 나타내는 그래프이다.
도 8은 다이오드에 의해 변환된 전류를 나타내는 그래프이다.1 is a cross-sectional view for explaining a vacuum sensor according to embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an internal sensor of the vacuum sensor of FIG. 1 .
3 is a plan view of an external detector of the vacuum sensor of FIG. 1 .
4A and 4B are perspective views illustrating a sensing switch according to embodiments of the present invention.
5 is a cross-sectional view for explaining a vacuum material to which an internal sensor is applied according to embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view for explaining measuring a degree of vacuum of a vacuum material to which an internal sensor is applied according to embodiments of the present invention.
7 is a graph illustrating a current induced in a first coil by a first signal.
8 is a graph showing a current converted by a diode.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made. However, it is provided so that the disclosure of the present invention is complete through the description of the present embodiments, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 진공 센서를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 진공 센서의 내부 센서의 평면도이다. 도 3은 도 1의 진공 센서의 외부 검출기의 평면도이다. 1 is a cross-sectional view for explaining a vacuum sensor according to embodiments of the present invention. FIG. 2 is a plan view of an internal sensor of the vacuum sensor of FIG. 1 . 3 is a plan view of an external detector of the vacuum sensor of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 센서(10)는 내부 센서(100) 및 외부 검출기(200)를 포함할 수 있다. 내부 센서(100)는 제1 기판(102), 내부 수신부(110), 내부 송신부(120) 및 진공 감지부(130)를 포함할 수 있다. 내부 수신부(110), 내부 송신부(120) 및 진공 감지부(130)는 제1 기판(102) 상에 제공될 수 있다. 제1 기판(102) 상에 제1 패시베이션 막(PL1)이 제공되어 내부 수신부(110), 내부 송신부(120) 및 진공 감지부(130)를 덮을 수 있다. 진공 감지부(130)는 내부 수신부(110) 및 내부 송신부(120) 사이에 배치될 수 있다. 진공 감지부(130)는 내부 수신부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 진공 감지부(130)는 내부 송신부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.1 to 3 , the
내부 수신부(110)는 제1 코일(CI1)을 포함할 수 있다. 내부 송신부(120)는 제2 코일(CI2)을 포함할 수 있다. 제1 코일(CI1)은 후술할 제3 코일(CI3)에서 송신된 제1 신호를 수신할 수 있다. 제2 코일(CI2)은 후술할 제4 코일(CI4)로 제2 신호를 송신할 수 있다. 제1 도전 라인(CL1)이 진공 감지부(130)를 가로지를 수 있다. 제1 코일(CI1)의 양 단들은 제1 도전 라인(CL1)에 연결될 수 있다. 제2 코일(CI2)의 양 단들은 제1 도전 라인(CL1)에 연결될 수 있다.The
진공 감지부(130)는 다이오드(DI), 캐패시터(CA), 감지 스위치(SW) 및 인덕터(ID)를 포함할 수 있다. 다이오드(DI), 캐패시터(CA), 감지 스위치(SW) 및 인덕터(ID)는 제1 도전 라인(CL1)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 코일(CI1)의 일 단과 제2 코일(CI2)의 일 단은, 제1 도전 라인(CL1), 다이오드(DI), 감지 스위치(SW) 및 인덕터(ID)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 도전 라인(CL1)은 제1 기판(102)의 표면에 프린트된 도선일 수 있다.The
감지 스위치(SW)는 내부 센서(100)를 이루는 회로의 스위치 역할을 할 수 있다. 감지 스위치(SW)는 진공도에 따라 저항이 변화하는 가변 저항일 수 있다. 예를 들어, 감지 스위치(SW)는 특정 진공도보다 높은 압력 하에서는 높은 저항을 갖지만 특정 진공도보다 낮은 압력 하에서는 낮은 저항을 가질 수 있다. 반대로, 감지 스위치(SW)는 특정 진공도보다 높은 압력 하에서는 낮은 저항을 갖지만 특정 진공도보다 높은 압력 하에서는 높은 저항을 가질 수 있다.The detection switch SW may serve as a switch of a circuit constituting the
일반적으로 전류량은 저항 값에 반비례할 수 있다. 감지 스위치(SW)가 높은 저항을 가질 때에는 내부 센서(100)의 회로에 흐르는 전류량이 적어 내부 수신부(110)와 내부 송신부(120)간에 실질적으로 전류가 흐르지 않는 것으로 볼 수 있다. 다시 말하면, 감지 스위치(SW)가 높은 저항을 가진다는 것은 감지 스위치(SW)가 오프(off)된 것을 의미할 수 있다. 감지 스위치(SW)가 낮은 저항을 가질 때에는 전류량이 증가하여 내부 수신부(110)와 내부 송신부(120)간에 전류가 흐를 수 있다. 다시 말하면, 감지 스위치(SW)가 낮은 저항을 가진다는 것은 감지 스위치(SW)가 온(on)된 것을 의미할 수 있다. 이하에서, 감지 스위치(SW)의 저항이 높을 경우는 전류가 흐르지 않는 스위치 오프(off) 상태로 취급하고, 감지 스위치(SW)의 저항이 낮을 경우 전류가 흐르는 스위치 온(on) 상태로 취급한다.In general, the amount of current can be inversely proportional to the resistance value. When the detection switch SW has a high resistance, the amount of current flowing through the circuit of the
본 발명의 명세서에서 사용된 용어 "진공"은 절대 압력이 0인 것뿐만 아니라 대기압보다 낮은 압력을 의미할 수 있다. 압력(절대 압력)이 0에 가까워질수록 진공도는 높아지고, 압력(절대 압력)이 대기압에 가까워 질수록 진공도는 낮아진다.As used herein, the term “vacuum” may mean a pressure lower than atmospheric pressure as well as an absolute pressure of zero. As the pressure (absolute pressure) approaches zero, the degree of vacuum increases, and as the pressure (absolute pressure) approaches atmospheric pressure, the degree of vacuum decreases.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 감지 스위치를 설명하기 위한 사시도들이다. 본 발명의 일 실시예로, 도 4a를 참조하면, 감지 스위치(SW)는 제1 패드(PD1), 제2 패드(PD2) 및 제1 및 제2 패드들(PD1, PD2) 사이의 그래핀 막(GL)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 패드들(PD1, PD2) 각각은 제1 도전 라인(CL1)과 연결될 수 있다. 그래핀 막(GL)은 서로 이격된 제1 패드(PD1)와 제2 패드(PD2)를 덮을 수 있다. 그래핀 막(GL)은 서로 이격된 제1 패드(PD1)와 제2 패드(PD2)를 연결할 수 있다.4A and 4B are perspective views illustrating a sensing switch according to embodiments of the present invention. As an embodiment of the present invention, referring to FIG. 4A , the sensing switch SW is a first pad PD1, a second pad PD2, and graphene between the first and second pads PD1 and PD2. It may include a film GL. Each of the first and second pads PD1 and PD2 may be connected to the first conductive line CL1 . The graphene film GL may cover the first pad PD1 and the second pad PD2 spaced apart from each other. The graphene film GL may connect the first pad PD1 and the second pad PD2 spaced apart from each other.
그래핀 막(GL)은 기능기로 치환된 그래핀을 포함할 수 있다. 기능기로 치환된 그래핀은 그래핀의 탄소 원자에 기능기가 결합된 것을 의미할 수 있다. 상기 기능기는 Si, SiO, CH2, CH4, NH2 및 NH4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The graphene film GL may include graphene substituted with a functional group. Graphene substituted with a functional group may mean that a functional group is bonded to a carbon atom of graphene. The functional group may include at least one selected from the group consisting of Si, SiO, CH 2 , CH 4 , NH 2 and NH 4 .
그래핀 막(GL)의 기능기는 기체 분자의 흡착 사이트를 제공할 수 있다. 수증기(H2O)와 같은 기체 분자가 그래핀의 기능기에 흡착될 수 있다. 기체 분자의 흡착으로 인해 그래핀 막(GL)의 저항이 변할 수 있다. 예를 들어, 특정 진공도 이상에서는 그래핀 막(GL) 주위의 기체 내에 수증기가 일정 분압으로 포함되어 있을 수 있다. 특정 진공도 이상에서 수증기가 그래핀 막(GL)의 기능기에 흡착되고, 이로써 그래핀 막(GL)의 저항이 크게 증가할 수 있다. 반면, 특정 진공도 이하에서 그래핀 막(GL)의 기능기에 흡착될 수 있는 기체 분자가 실질적으로 매우 적기 때문에 그래핀 막(GL)의 저항이 크게 낮아질 수 있다.The functional group of the graphene film GL may provide an adsorption site for gas molecules. Gas molecules such as water vapor (H 2 O) may be adsorbed to functional groups of graphene. The resistance of the graphene film GL may change due to the adsorption of gas molecules. For example, above a certain degree of vacuum, water vapor may be included at a predetermined partial pressure in the gas around the graphene film GL. Above a certain degree of vacuum, water vapor is adsorbed to the functional group of the graphene film GL, thereby greatly increasing the resistance of the graphene film GL. On the other hand, since the number of gas molecules that can be adsorbed to the functional group of the graphene film GL below a specific vacuum degree is substantially very small, the resistance of the graphene film GL may be greatly reduced.
예를 들어, 실리콘(Si)으로 치환된 그래핀 막(GL)은 주위의 기체 내의 수증기와 반응하여 저항이 변화될 수 있다. 구체적으로, 그래핀의 실리콘(Si)이 수증기(H2O)와 반응하여 Si-O 결합을 형성할 수 있다. 그래핀의 기능기가 변화됨으로써, 그래핀 막(GL)의 저항이 변화될 수 있다. 다른 예로, 그래핀 막(GL)은 실리콘 산화물(SiO)로 치환될 수 있으며, 이 역시 주위의 기체 내의 수증기와 반응하여 저항이 변화될 수 있다.For example, the graphene film GL substituted with silicon (Si) may react with water vapor in the surrounding gas to change resistance. Specifically, silicon (Si) of graphene may react with water vapor (H 2 O) to form a Si—O bond. As the functional group of the graphene is changed, the resistance of the graphene film GL may be changed. As another example, the graphene film GL may be substituted with silicon oxide (SiO), which may also react with water vapor in the surrounding gas to change resistance.
본 발명의 다른 실시예로, 도 4b를 참조하면, 감지 스위치(SW)는 제1 패드(PD1), 제2 패드(PD2) 및 제1 및 제2 패드들(PD1, PD2) 사이의 전도성 다공체(CPM)를 포함할 수 있다. 전도성 다공체(CPM)는 서로 이격된 제1 패드(PD1)와 제2 패드(PD2)를 연결할 수 있다.As another embodiment of the present invention, referring to FIG. 4B , the sensing switch SW includes a first pad PD1 , a second pad PD2 , and a conductive porous body between the first and second pads PD1 and PD2 . (CPM) may be included. The conductive porous body CPM may connect the first pad PD1 and the second pad PD2 spaced apart from each other.
전도성 다공체(CPM)는 다공성 물질(PM) 및 다공성 물질(PM) 내에 분산된 전도성 입자들(CP)을 포함할 수 있다. 일 예로, 다공성 물질(PM)은 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 섬유 기재일 수 있다. 전도성 입자들(CP)은 금속 입자(예를 들어 금, 은, 구리 또는 니켈)일 수 있다. The conductive porous body CPM may include a porous material PM and conductive particles CP dispersed in the porous material PM. For example, the porous material (PM) may be a fiber base selected from the group consisting of polyurethane, nylon, polyethylene terephthalate, and polyester. The conductive particles CP may be metal particles (eg, gold, silver, copper, or nickel).
다공성 물질(PM)은 압력에 따라 부피가 변화할 수 있다. 다공성 물질(PM)의 부피 변화에 따라 전도성 입자들(CP)의 밀도가 변화할 수 있다. 다시 말하면, 다공성 물질(PM)의 부피 변화에 따라 전도성 입자들(CP)간의 거리가 변화할 수 있다. The volume of the porous material PM may change according to pressure. The density of the conductive particles CP may change according to a change in the volume of the porous material PM. In other words, the distance between the conductive particles CP may change according to a change in the volume of the porous material PM.
예를 들어, 특정 진공도 이상에서는 다공성 물질(PM)의 부피가 줄어들면서 전도성 입자들(CP)의 밀도가 커질 수 있다. 전도성 입자들(CP)간의 거리가 가까워지고 서로 접촉하면서 전도성 입자들(CP)을 통한 전기적 경로가 제1 및 제2 패드들(PD1, PD2) 사이에 형성될 수 있다 (전도성 다공체(CPM)의 저항 감소). 특정 진공도 이하에서는 다공성 물질(PM)의 부피가 커지면서 전도성 입자들(CP)의 밀도가 작아질 수 있다. 전도성 입자들(CP)간의 거리가 멀어지면서 제1 및 제2 패드들(PD1, PD2) 사이에 전기적 경로가 차단될 수 있다 (전도성 다공체(CPM)의 저항 증가).For example, above a specific vacuum degree, the density of the conductive particles CP may increase while the volume of the porous material PM decreases. As the distance between the conductive particles CP approaches and contacts each other, an electrical path through the conductive particles CP may be formed between the first and second pads PD1 and PD2 (of the conductive porous body CPM). reduced resistance). Below a certain degree of vacuum, the density of the conductive particles CP may decrease as the volume of the porous material PM increases. As the distance between the conductive particles CP increases, an electrical path between the first and second pads PD1 and PD2 may be blocked (resistance of the conductive porous body CPM increases).
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 다이오드(DI)는 제1 코일(CI1)과 감지 스위치(SW) 사이에 배치될 수 있다. 다이오드(DI)는 사인파형의 전류를 펄스파 형태로 바꿀 수 있다. 캐패시터(CA)는 제1 코일(CI1)의 일 단과 타 단 사이에 배치될 수 있다. 캐패시터(CA)는 제1 코일(CI1)에서 발생한 전류에 의한 오버 슈트(over shoot)를 방지할 수 있다. 인덕터(ID)는 제1 코일(CI1)과 제2 코일(CI2) 사이에 흐르는 전류를 지연시키는 버퍼 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 다이오드(DI), 캐패시터(CA), 및 인덕터(ID) 중 적어도 하나는 생략될 수 있고, 또는 모두가 생략될 수 있으며, 이는 당업자가 적절히 변형할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 3 , the diode DI may be disposed between the first coil CI1 and the sensing switch SW. The diode DI may convert a sine wave current into a pulse wave form. The capacitor CA may be disposed between one end and the other end of the first coil CI1 . The capacitor CA may prevent overshoot caused by the current generated in the first coil CI1 . The inductor ID may serve as a buffer for delaying the current flowing between the first coil CI1 and the second coil CI2 . In another embodiment of the present invention, at least one of the diode (DI), the capacitor (CA), and the inductor (ID) may be omitted, or all may be omitted, which can be appropriately modified by those skilled in the art.
외부 검출기(200)는 제2 기판(202), 외부 수신부(210) 및 외부 송신부(220)를 포함할 수 있다. 외부 수신부(210) 및 외부 송신부(220)는 제2 기판(202) 상에 제공될 수 있다. 제2 기판(202) 상에 제2 패시베이션 막(PL2)이 제공되어 외부 수신부(210) 및 외부 송신부(220)를 덮을 수 있다. 외부 수신부(210)와 외부 송신부(220)는 서로 물리적으로 이격될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 도시되진 않았지만, 외부 수신부(210)와 외부 송신부(220)는 프로세서에 연결되어 이에 의해 제어될 수 있다.The
외부 송신부(220)는 제3 코일(CI3) 및 전원(PS)을 포함할 수 있다. 일 예로, 전원(PS)은 교류 전원일 수 있다. 다른 예로, 전원(PS)은 직류 전원일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 제3 코일(CI3)과 전원(PS)은 제2 도전 라인(CL2)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 코일(CI3)은 전원(PS)에서 발생되는 전류에 의해 제1 신호를 발생시킬 수 있다. 제3 코일(CI3)은 제1 신호를 제1 코일(CI1)로 송신할 수 있다. 외부 수신부(210)는 제4 코일(CI4) 및 전류 검출기(CD)를 포함할 수 있다. 제4 코일(CI4) 과 전류 검출기(CD)는 제3 도전 라인(CL3)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 코일(CI4)은 제2 코일(CI2)에서 송신된 제2 신호를 수신할 수 있다. 전류 검출기(CD)는 제2 신호를 통해 제4 코일(CI4)에서 발생되는 전류를 검출할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 내부 센서가 적용된 진공 소재를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining a vacuum material to which an internal sensor is applied according to embodiments of the present invention.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 내부 센서(100)가 진공 소재 내부에 제공될 수 있다. 진공 소재는 그의 내부의 압력이 외부 압력(예를 들어, 대기압)보다 낮을 수 있다. 다시 말하면, 진공 소재는 그의 내부가 외부(예를 들어, 대기)로부터 밀폐되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예로, 진공 소재는 진공 단열재(VI)일 수 있다. 1, 2, and 5, the
진공 단열재(VI)는 심재(core, CO) 및 심재(CO)를 덮는 필름(FL)을 포함할 수 있다. 심재(CO)는 제1 면(COa) 및 제1 면(COa)에 대향하는 제2 면(COb)을 가질 수 있다. 필름(FL)은 제1 면(COa) 및 제2 면(COb)을 덮을 수 있다. 내부 센서(100)는 심재(CO)의 제1 면(COa) 상에 제공될 수 있다. 필름(FL)은 내부 센서(100)를 직접 덮을 수 있다. 필름(FL)은 심재(CO) 및 내부 센서(100)를 외부(예를 들어, 대기)로부터 밀폐시킬 수 있다. 다시 말하면, 필름(FL)은 외부로부터 밀폐된 내부 공간을 제공할 수 있다.The vacuum insulator VI may include a core (CO) and a film (FL) covering the core (CO). The core material CO may have a first surface COa and a second surface COb opposite to the first surface COa. The film FL may cover the first surface COa and the second surface COb. The
다른 예로, 내부 센서(100)는 심재(CO)의 내부에 제공될 수 있다. 또 다른 예로, 심재(CO)의 제1 면(COa)에 홈이 형성되어 있을 수 있고, 내부 센서(100)는 상기 홈 내에 제공될 수 있다.As another example, the
심재(CO)는 패널 형태를 가질 수 있다. 심재(CO)는 유기 섬유(예를 들어 폴리프로필렌 섬유), 실리카(예를 들어, 흄드 실리카(Fumed silica)) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The core material CO may have a panel shape. The core material (CO) may include organic fibers (eg, polypropylene fibers), silica (eg, fumed silica), or a combination thereof.
필름(FL)은 열 수축 필름 또는 투습저항을 가진 필름일 수 있다. 일 예로, 필름(FL)은 PE(polyethylene), LLDPE(linear low-densitypolyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride) 및 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The film FL may be a heat shrinkable film or a film having moisture permeability resistance. For example, the film FL may be selected from the group consisting of polyethylene (PE), linear low-density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), and polyethylene terephthalate (PET).
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 내부 센서가 적용된 진공 소재의 진공도를 측정하는 것을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7은 제1 신호에 의해 제1 코일에 유도된 전류를 나타내는 그래프이다. 도 8은 다이오드에 의해 변환된 전류를 나타내는 그래프이다.6 is a cross-sectional view for explaining measuring a degree of vacuum of a vacuum material to which an internal sensor is applied according to embodiments of the present invention. 7 is a graph illustrating a current induced in a first coil by a first signal. 8 is a graph showing a current converted by a diode.
도 1 내지 도 3 및 도 6을 참조하면, 내부 센서(100)가 내부에 배치된 진공 소재(예를 들어, 진공 단열재(VI)) 상에 외부 검출기(200)가 제공될 수 있다. 외부 검출기(200)는 내부 센서(100)와 인접하도록 내부 센서(100) 위에 위치시킬 수 있다. 외부 검출기(200)는 필름(FL)과 이격되도록 위치시킬 수 있고, 또는 필름(FL)과 직접 접촉하도록 위치시킬 수 있다.1 to 3 and 6 , the
외부 검출기(200)는 내부 센서(100)와 정렬될 수 있다. 이로써, 내부 센서(100)의 내부 수신부(110)와 외부 검출기(200)의 외부 송신부(220)는 서로 마주볼 수 있다. 내부 센서(100)의 내부 송신부(120)와 외부 검출기(200)의 외부 수신부(210)가 서로 마주볼 수 있다.The
외부 검출기(200)의 제3 코일(CI3)로부터 송신된 제1 신호(SG1)를 내부 센서(100)의 제1 코일(CI1)이 수신할 수 있다. 구체적으로, 외부 송신부(220)의 전원(PS)을 통해 제3 코일(CI3)에 교류 전류가 흐를 수 있다. 제3 코일(CI3)을 흐르는 교류 전류에 의해 제3 코일(CI3)로부터 제1 신호(SG1)가 발생될 수 있다. 제1 신호(SG1)는 제3 코일(CI3)을 흐르는 교류 전류에 의해 발생하는 자기장(Magnetic Field)일 수 있다. 내부 수신부(110)의 제1 코일(CI1)은 제1 신호(SG1)를 수신함으로써, 제1 코일(CI1)에 전압이 유도될 수 있다. 구체적으로, 제3 코일(CI3)을 흐르는 교류 전류에 의해 제1 신호(SG1)의 자기장의 변화가 발생할 수 있다. 제1 신호(SG1)의 자기장의 변화에 의해 제1 코일(CI1)에 전압이 유도될 수 있다. The first coil CI1 of the
감지 스위치(SW)의 저항에 따라 제1 신호(SG1)에 응답하는 제2 신호(SG2)가 내부 센서(100)의 제2 코일(CI2)로부터 발생할 수 있다. 구체적으로, 진공 감지부(130)의 감지 스위치(SW)는 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도에 따라 높은 저항을 갖거나 낮은 저항을 가질 수 있다. 만약 감지 스위치(SW)의 저항이 높은 경우(스위치 오프), 내부 수신부(110)와 내부 송신부(120)간에 전기적 경로가 실질적으로 형성되지 못할 수 있다. 다시 말하면, 내부 수신부(110)와 내부 송신부(120)간에 전류가 흐르지 않거나 또는 전류가 무시할 수준으로 매우 미세하게 흐를 수 있다. 제1 코일(CI1)에 유도된 전압에 의해 캐패시터(CA)에 전하가 축적될 수 있고, 전하의 축적이 완료될 경우 제1 코일(CI1)에 더 이상 전류가 흐르지 않을 수 있다. 내부 송신부(120)의 제2 코일(CI2)에는 전류가 실질적으로 흐르지 않으므로, 제2 코일(CI2)에서 어떠한 신호도 발생하지 않을 수 있다.A second signal SG2 responsive to the first signal SG1 may be generated from the second coil CI2 of the
만약 감지 스위치(SW)의 저항이 낮은 경우(스위치 온), 내부 수신부(110)와 내부 송신부(120)간의 전기적 경로가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 코일(CI1)에 의해 유도된 전압에 의해 내부 송신부(120)의 제2 코일(CI2)에 전류가 흐를 수 있다. 도 7을 참조하면, 제1 신호(SG1)에 의해 제1 코일(CI1)에 유도된 전류는 사인파형을 가질 수 있다. 도 8을 참조하면, 다이오드(DI)는 도 7의 사인파형 전류를 펄스파형 전류로 변환할 수 있다. 다이오드(DI)는 정방향의 전류를 통과시키고 역방향의 전류는 차단할 수 있다. 인덕터(ID)에 의해 펄스파형 전류가 제2 코일(CI2)에 점진적으로(gradually) 흐를 수 있다. 제2 코일(CI2)에 흐르는 펄스파형 전류에 의해 제2 코일(CI2)로부터 제2 신호(SG2)가 발생될 수 있다. 제2 신호(SG2)는 제2 코일(CI2)을 흐르는 펄스파형 전류에 의해 발생하는 자기장일 수 있다.If the resistance of the sensing switch SW is low (switch on), an electrical path between the
만약 감지 스위치(SW)의 저항이 높은 경우(스위치 오프), 제2 코일(CI2)에서 실질적으로 신호가 발생하지 않으므로 전류 검출기(CD)에 실질적으로 전류가 흐르지 않는다. 전류 검출기(CD)는 전류가 흐르지 않음을 감지할 수 있고, 이를 통해 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 높거나 낮음을 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지 스위치(SW)가 그래핀 막(GL)을 포함할 경우 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 낮음을 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지 스위치(SW)가 전도성 다공체(CPM)을 포함할 경우 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 높음을 확인할 수 있다.If the resistance of the sensing switch SW is high (switched off), since a signal is not substantially generated in the second coil CI2, a current does not substantially flow in the current detector CD. The current detector CD may detect that no current flows, and through this, it may be confirmed that the vacuum degree of the internal space of the vacuum insulator VI is higher or lower than a specific vacuum degree. For example, when the sensing switch SW includes the graphene film GL, it can be confirmed that the vacuum degree of the internal space of the vacuum insulator VI is lower than a specific vacuum degree. For example, when the sensing switch SW includes the conductive porous body CPM, it can be confirmed that the vacuum degree of the internal space of the vacuum insulator VI is higher than a specific vacuum degree.
만약 감지 스위치(SW)의 저항이 낮은 경우(스위치 온), 외부 수신부(210)의 제4 코일(CI4)은 제2 신호(SG2)를 수신함으로써, 제4 코일(CI4)에 전압이 유도될 수 있다. 구체적으로, 제2 코일(CI2)을 흐르는 펄스파형 전류에 의해 제2 신호(SG2)의 자기장의 변화가 발생할 수 있다. 제2 신호(SG2)의 자기장의 변화에 의해 제4 코일(CI4)에 전압이 유도될 수 있다. 제4 코일(CI4)에 유도된 전압에 의해 외부 수신부(210)의 전류 검출기(CD)에 펄스파형 전류가 흐를 수 있다. 전류 검출기(CD)는 펄스파형 전류를 감지할 수 있고, 이를 통해 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 높거나 낮음을 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지 스위치(SW)가 그래핀 막(GL)을 포함할 경우 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 높음을 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지 스위치(SW)가 전도성 다공체(CPM)을 포함할 경우 진공 단열재(VI)의 내부 공간의 진공도가 특정 진공도보다 낮음을 확인할 수 있다.If the resistance of the sensing switch SW is low (switched on), the fourth coil CI4 of the
본 발명에 따른 진공 센서에 있어서, 내부 센서는 외부 검출기에서 송신된 제1 신호를 수신하고, 제1 신호에 응답하여 제2 신호를 외부 검출기로 송신할 수 있다. 내부 센서의 감지 스위치에 의해 응답이 결정될 수 있으며, 구체적으로 내부 센서 주변의 진공도(진공 단열재의 진공도)에 따라 응답이 결정될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 진공 센서는 내부 센서와 외부 검출기간의 원격 상호 작용을 통하여 간편하게 진공 단열재의 진공도를 확인할 수 있다.In the vacuum sensor according to the present invention, the internal sensor may receive a first signal transmitted from the external detector, and transmit a second signal to the external detector in response to the first signal. The response may be determined by the detection switch of the internal sensor, and specifically, the response may be determined according to the degree of vacuum around the internal sensor (the vacuum degree of the vacuum insulator). As a result, the vacuum sensor according to the present invention can easily check the degree of vacuum of the vacuum insulator through the remote interaction between the internal sensor and the external detector.
Claims (10)
상기 내부 센서는:
제1 코일을 포함하는 내부 수신부;
제2 코일을 포함하는 내부 송신부; 및
상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 감지 스위치를 포함하고,
상기 외부 검출기는:
전원에 연결된 제3 코일을 포함하는 외부 송신부; 및
전류 검출기에 연결된 제4 코일을 포함하는 외부 수신부를 포함하며,
상기 감지 스위치는 상기 내부 센서 주위의 진공도에 따라 저항이 변하는 진공 센서.
including an internal sensor and an external detector;
The internal sensor is:
an internal receiver including a first coil;
an internal transmitter including a second coil; and
and a sensing switch electrically connecting them between the first coil and the second coil,
The external detector is:
an external transmitter including a third coil connected to a power source; and
An external receiver including a fourth coil connected to the current detector,
The sensing switch is a vacuum sensor whose resistance changes according to the degree of vacuum around the inner sensor.
상기 내부 센서의 상기 제1 코일은 상기 외부 검출기의 상기 제3 코일로부터 송신된 제1 신호를 수신하고,
상기 외부 검출기의 상기 제4 코일은 상기 내부 센서의 상기 제2 코일로부터 송신된 제2 신호를 수신하며,
상기 감지 스위치의 상기 저항에 따라, 상기 제1 신호에 응답하여 상기 제2 신호가 상기 제2 코일로부터 발생되는 진공 센서.
According to claim 1,
the first coil of the internal sensor receives a first signal transmitted from the third coil of the external detector,
the fourth coil of the external detector receives a second signal transmitted from the second coil of the internal sensor,
A vacuum sensor in which the second signal is generated from the second coil in response to the first signal according to the resistance of the sensing switch.
상기 내부 센서는 진공 소재의 내부 공간에 제공되고,
상기 내부 공간은 외부로부터 밀폐된 진공 센서.
According to claim 1,
The internal sensor is provided in an internal space of a vacuum material,
The inner space is a vacuum sensor sealed from the outside.
상기 전원은 교류 전원이고,
상기 내부 센서는 상기 제1 코일과 상기 감지 스위치 사이의 다이오드를 더 포함하며,
상기 외부 검출기의 상기 제3 코일로부터 송신된 제1 신호에 의해 상기 내부 센서의 상기 제1 코일에 사인파형의 전류가 유도되고,
상기 다이오드는 상기 사인파형의 전류를 펄스파형 전류로 변환하는 진공 센서.
According to claim 1,
The power is AC power,
The internal sensor further comprises a diode between the first coil and the sensing switch,
A sinusoidal current is induced in the first coil of the internal sensor by the first signal transmitted from the third coil of the external detector,
The diode is a vacuum sensor that converts the sine wave current into a pulse wave current.
상기 감지 스위치는, 기능기로 치환된 그래핀을 포함하는 진공 센서.
According to claim 1,
The sensing switch is a vacuum sensor comprising graphene substituted with a functional group.
상기 감지 스위치는, 다공성 물질 및 상기 다공성 물질 내에 분산된 전도성 입자들을 포함하는 진공 센서.
According to claim 1,
The sensing switch is a vacuum sensor including a porous material and conductive particles dispersed in the porous material.
상기 심재의 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 덮는 필름; 및
상기 필름에 의해 밀폐된 내부 공간에 제공된 내부 센서를 포함하되,
상기 내부 센서는:
제1 코일을 포함하는 내부 수신부;
제2 코일을 포함하는 내부 송신부; 및
상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 감지 스위치를 포함하고,
상기 감지 스위치는, 상기 내부 공간의 진공도에 따라 저항이 변하는 진공 단열재.
a core material having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
a film covering the first surface and the second surface of the core material; and
Including an internal sensor provided in the internal space sealed by the film,
The internal sensor is:
an internal receiver including a first coil;
an internal transmitter including a second coil; and
and a sensing switch electrically connecting them between the first coil and the second coil,
The sensing switch is a vacuum insulator whose resistance changes according to the degree of vacuum of the inner space.
상기 심재는 유기 섬유 및 실리카 중 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재.
8. The method of claim 7,
The core material is a vacuum insulator comprising at least one of organic fibers and silica.
상기 감지 스위치는, 기능기로 치환된 그래핀을 포함하는 진공 단열재.
8. The method of claim 7,
The sensing switch is a vacuum insulator comprising graphene substituted with a functional group.
상기 감지 스위치는, 다공성 물질 및 다공성 물질 내에 분산된 전도성 입자들을 포함하는 진공 단열재.8. The method of claim 7,
The sensing switch is a vacuum insulator comprising a porous material and conductive particles dispersed in the porous material.
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