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압력제어식 루프 히트 파이프의 밀폐형 압력제어를 위한 기계 구동식 압력 제어기의 압력제어 특성
박청용(C. Park),정욱철(W. Joung) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구에서는 최근 제안된 압력제어식 온도제어기술의 주요 구성요소인 압력제어식 루프 히트 파이프의 보상실(Compensation Chamber) 압력제어를 위한 기계 구동식 압력 제어기의 제작 및 압력 안정성 평가에 대한 결과를 제시한다. 지난 연구를 통해 압력제어식 루프 히트 파이프의 등온 영역 온도 안정성은 2 상 유체저장소인 보상실의 압력 안정성에 주로 영향을 받으며, 안정적인 온도변화를 위한 압력 변화율에 임계값이 존재함을 확인하였다. 이 과정에서, 보상실 압력제어를 위해 압력제어식 루프 히트 파이프를 개방형으로 운전 시 제어압력 변화에 따른 작동 유체유출 및 이로 인한 압력제어기 오염 및 파손 등의 문제가 발생할 수 있어 압력제어가 가능하면서도 밀폐형 구조를 갖는 압력제어식 루프 히트 파이프에 대한 필요성이 제기되었다. 이에 본 연구에서는 보상실 압력을 밀폐 구조로 제어하기 위해 벨로우즈형 챔버 기반 기계 구동식 압력 제어기(Mechanically-driven Pressure Controller, MDPC)를 고안하였다. 본 연구에서는 선형 액추에이터를 이용하여 벨로우즈형 챔버의 축 방향 변위를 변화시켜 챔버 내 체적 변화에 의한 압력 변화를 유도하고자 하였다. 이에 본 연구에서는 벨로우즈형 챔버의 축 방향 변위 변화율에 해당하는 압력 변화율을 측정하고 이를 통해 본 장치의 축 방향 변위 변화율과 압력 변화율 간 관계를 도출하여 특정 압력변화율을 갖는 축 방향 변위 변화율을 도출하고자 하였다. 본 연구에서는 벨로우즈형 챔버의 체적 변화를 통해 수십 파스칼 이내의 압력 안정성을 달성하는 것을 목표로 하였으며, 제안된 밀폐형 압력제어 장치와 기존 개방형 압력제어장치의 압력제어특성을 비교하여 제안된 장치의 효용성을 검증하였다.