KR20070066612A - 온도조절식 작업대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과 및 기공소에서 화학물질을 이용하여 작업하는데 필요한 온도조절식 작업대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 소정모양과 너비의 홈형태로 안착홈이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판으로 볼팅되는 하우징과; 상기 안착홈의 저부에서 볼팅결합되는 열전도성 고정부재의 상부에 부착되어 안착홈의 바닥면에 형성된 소자설치공에 삽결되는 열전소자와; 상기 고정부재에 형성된 적어도 하나 이상의 고정공으로 각각 일단이 삽결되며, 하우징의 내측 후방으로 연결되어 다수개의 방열판에 형성된 방열공으로 각각 삽결되는 히트파이프와; 상기 방열판의 배면에 배치되도록 설치되어 방열판으로 전달되는 열기를 하우징 외부로 배출시키도록 된 냉각팬과; 상기 소자설치공에 열전소자가 삽결된 상부로 안착되어 열전소자의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드와; 상기 고정부재에 형성된 제1통공과 이 제1통공과 대응되도록 안착홈에 형성된 제2통공으로 관통되어 내부패드의 저부 소정위치에 천공된 나사공에 체결되는 고정볼트와; 상기 안착홈의 소정위치에 설치되며, 내부패드의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서와; 상기 온도검출센서에서 검출된 온도에 따라 내부패드가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬의 구동을 제어하도록 된 제어부를 포함한다.

따라서, 화학 및 병원 등 각종 실험실 또는 시험실은 물론 치기공실(Dental labor), 화학작업실(Chemical labor)에서 온도나 습도 등에 따라 성상의 변화를 일으키는 다양한 물질을 소기의 목적으로 작업하되, 내부패드 및 표면패드가 설정된 온도에서 항온상태를 유지하게 함은 물론 일정하게 습도가 유지될 수 있도록 함으로써 물성의 변화 및 수분의 증발을 방지토록 하여 작업효율을 상승시키고, 재료의 손실과 낭비를 줄여 경제성을 높이며, 책상위에서의 작업시 손목에 부담이 가지 않도록 최대한 낮게 제작하여 작업자의 피로도를 감소시킴은 물론, 장시간의 작업이나 정교한 작업에 있어서 최적의 결과를 얻을 수 있게 함과 더불어 개인휴대를 가능케하여 이동성을 향상시키도록 된 온도조절식 작업대를 제공한다.

Description

온도조절식 작업대{Thermoelectrical working plate}

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 외관을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 제1실시예의 구조를 도시한 분해사시도.

도 3은 본 발명에 따른 제1실시예의 구조를 도시한 도 1의 A - A선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 제2실시예의 외관을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 구조를 도시한 분해사시도.

도 6a는 본 발명에 따른 제2실시예의 구조를 도시한 도 4의 B -B선 단면도.

도 6b는 도 6a에서 방열판과 내부패드 사이에 단열부재가 삽설된 상태의 구조를 도시한 도면.

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e는 본 발명에 따른 내부패드의 구조를 종류별로 도시한 도면.

도 8a, 도 8b, 도 8c는 본 발명 제1실시예에서의 히트파이프의 구조를 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 제3실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 하우징 102 : 안착부

103 : 바닥판 104 : 고정부재

105 : 소자설치공 106 : 열전소자

107 : 고정공 108 : 방열판

109 : 히트파이프(Heatpipe)

110 : 내부패드 111 : 온도검출센서

112 : 조작패널 113 : 단열부재

114 : 받침턱 115 : 가이드

116 : 표면패드 117 : 개폐부재

118 : 열전도홈 119 : 서모스프레더

120 : 보조패드 121 : 패드삽입공

122 : 워터재킷 123 : 열전달관

124 : 고정나사 125 : 제1통공

126 : 고정볼트 127 : 제2통공

128 : 펌프 129 : 냉각팬

130 : 나사공 131 : 제3통공

132 : 제4통공

본 발명은 치과 및 기공소에서 화학물질을 이용하여 작업하는데 필요한 온도조절식 작업대에 관한 것으로, 특히, 화학 및 병원 등 각종 실험실 또는 시험실은 물론 치기공실(Dental labor), 화학작업실(Chemical labor)에서 온도나 습도 등에 따라 성상의 변화를 일으키는 다양한 물질을 소기의 목적으로 작업할 때, 이 소정의 물질들이 내부패드 및 표면패드가 설정된 온도에서 항온상태를 유지하게 함은 물론 일정하게 습도가 유지될 수 있도록 함으로써 물성의 변화 및 수분의 증발을 방지토록 하여 작업효율을 상승시키고, 재료의 손실과 낭비를 줄여 경제성을 높이며, 책상위에서의 작업시 손목에 부담이 가지 않도록 최대한 낮게 제작하여 작업자의 피로도를 감소시킴은 물론, 장시간의 작업이나 정교한 작업에 있어서 최적의 결과를 얻을 수 있게 함과 더불어 개인휴대를 가능케하여 이동성이 향상되게 하는 온도조절식 작업대에 관한 것이다.

일반적으로, 온도나 습도에 따라 화학반응을 일으키거나 성상이 변화하는 물질 등을 이용하여 소정의 작업을 할 때에는 작업대상물에 적정한 온도나 환경을 일정하게 유지시켜 줌으로써, 작업대상물의 성상변화가 억제되도록 하거나 성상변화가 발생된 상태를 유지시킨 후 작업을 하여야 하는 바, 지금까지는 이러한 작업조건을 만족시키기 위하여 밀폐된 공간이 확보된 장비나 기기에서 요구조건을 충족시킨 후 그 중 일부분을 들어내어 소량씩 작업이 이루어지게 함으로써, 재료의 손실을 방지하여 왔다.

그러나, 이러한 작업패턴은 작업의 효율성과 작업자의 집중력을 저하시킬 뿐만 아니라 연속되고 정밀한 작업에 있어서는 시간의 경과에 따라 작업대상물간에 동일한 성상이 유지되기 어렵다는 점에서 요구된 작업이 완성도 있게 성취된다는 것은 대단이 어려운 일이다.

지금까지는 상기한 작업조건을 만족시키기 위한 장비 및 기기가 고가에 유통되고 있으며, 또한, 개인이 휴대하기에는 그 크기 및 무게가 너무 비대하여 이동이 매우 불편하다는 문제점 등으로 사용상 많은 제약을 받아 왔다.

예를 들면, 치기공에 있어서, 치기공사들은 한자리에 오랜시간 앉아서 의치를 제작하는 바, 이 의치는, 제작된 의치가 임플란트되는 사용자의 다른 의치와 색깔이 조화롭게 이루어져야 하므로, 대상 치아에 대한 견본사진을 작업공간상에 비치한 후, 이를 제작되는 의치와 함께 비교해 가면서 장시간 동안 조금씩 의치를 성형한다.

여기서, 의치를 성형하는 데 요구되는 인상재(Impression material), 고성능 접착제(시멘트) 등은 소량이 매우 고가에 거래되고 있는 실정인데도 불구하고 그 작업이 매우 까다롭다.

즉, 치아의 접착을 위해 사용하는 시멘트를 적절한 온도로 냉각시키면 시멘트가 응고되는 시간이 지연되어 작업가능시간이 상온에서 보다 3배 내지 4배까지 증가하므로 작업자가 정해진 짧은 시간 내에 작업을 마쳐야 하는 부담에서 벗어날 수 있는 여유를 주어 작업의 완성도를 높여 주는 데도 불구하고 상기한 시멘트는 주위의 온도와 습도 등에 따라 수분이 증가하는 등의 이유에 의하여 성상의 변화가 발생하므로 작업가능시간이 짧아질 수 밖에 없다는 것이다.

따라서, 치아라는 민감한 대상물에 대한 작업에는 섬세함과 정교함이 절대적으로 필요한데 이러한 것은 작업시간에 여유가 있을 때에만 가능한 것이기 때문에 소재의 성상변화를 최소화하는 기능은 정교한 작업에 있어 좋은 작업 결과와 작업 자의 심리적인 피로도 감소 등에 있어 큰 효용을 지닐 수 밖에 없게 된다.

아울러, 치기공사들의 경우 치가공에 대한 작업에 따라 작업장을 해당 작업이 요구되는 치과의 인근으로 이동하여 작업하는 경우가 빈번한 반면에, 치기공사들이 상기한 요구조건을 만족시켜주는 장비 및 기기는 중량체이므로 휴대 및 이동이 자유롭지 못하므로 작업환경 설정에 어려움을 겪게 된다.

특히, 치기공사들의 경우 책상 위에서 오랜시간 동안 치아를 완성하는 작업이므로 시멘트를 올려놓고 사용하는 작업대와 책상과의 높이 차가 없을 수록 작업속도 및 작업의 완성도가 높아지며 육체적, 심리적 피로도가 감소될 수 있는 것인데도 불구하고 지금까지는 이러한 목적을 달성하도록 만족시켜주는 기기나 휴대와 이동이 간편하면서 소정의 환경요구조건을 만족시켜주는 장비가 존재하지 않아 그 작업을 효율적이지 못하게 한 것은 분명한 사실이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 소정의 환경요구조건을 만족시켜 줄 수 있는 작업대를 제공하되, 작업대에 요구된 온도로 항온 상태를 듀지할 수 있게 하여 작업대상물질의 성상이 변화되지 않는 조건이 오랜시간 유지되도록 함과 동시에 휴대 및 이동이 자유롭도록 크기와 무게를 최소화함은 물론, 기기의 높이를 최대한 낮게 하여 장시간의 작업이나 정밀한 작업시에 작업의 완성도 및 작업의 효율이 상승되도록 함으로써 최적의 작업 결과를 얻을 수 있게 하고, 작업자의 육체적, 심리적 피로도가 감소되도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적은, 소정모양과 너비의 홈형태로 안착홈(102)이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판(103)으로 볼팅되는 하우징(101)과; 상기 안착홈(102)의 저부에서 볼팅결합되는 열전도성 고정부재(104)의 상부에 부착되어 안착홈(102)의 바닥면에 형성된 소자설치공(105)에 삽결되는 열전소자(106)와; 상기 고정부재(104)에 형성된 적어도 하나 이상의 고정공(107)으로 각각 일단이 삽결되며, 하우징(101)의 내측 후방으로 연결되어 다수개의 방열판(108)에 형성된 방열공(108a)으로 각각 삽결되는 히트파이프(109)와; 상기 방열판(108)의 배면에 배치되도록 설치되어 방열판(108)으로 전달되는 열기를 하우징(101) 외부로 배출시키도록 된 냉각팬(129)과; 상기 소자설치공(105)에 열전소자(106)가 삽결된 상부로 안착되어 열전소자(106)의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드(110)와; 상기 고정부재(104)에 형성된 제1통공(125)과 이 제1통공(125)과 대응되도록 안착홈(102)에 형성된 제2통공(127)으로 관통되어 내부패드(110)의 저부 소정위치에 천공된 나사공(130)에 체결되는 고정볼트(126)와;상기 안착홈(102)의 소정위치에 설치되며, 내부패드(110)의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서(111)와; 상기 온도검출센서(111)에서 검출된 온도에 따라 내부패드(110)가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬(129)의 구동을 제어하도록 된 제어부(도시하지 않음)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대에 의해서 달성된다.

그리고, 상기 열전소자(106)의 상, 하부면은 하우징(101)의 소정위치에 설치된 조작패널(112)의 선택조작에 의한 제어부의 전원공급제어에 의하여 흡열과 발열이 선택적으로 동작되게 하며, 상기 안착홈(102)과 내부패드(110) 사이에 개재되어 열전소자(106)의 열기와 내부패드(110)에 간섭되는 것을 방지하도록 된 단열부재(113)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안착홈(102)의 상단 연부에 형성된 받침턱(114)과; 상기 받침턱(114) 소정위치에서 상향돌설되는 소정길이의 가이드(115)와; 상기 내부패드(110)의 상부와 받침턱(114)에 안착되는 열전도용 표면패드(116)를 더 포함하며, 상기 내부패드(110)의 상부를 폐쇄하도록 캡(cap)형상으로 이루어진 개폐부재(117)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 내부패드(110)는 열전소자(106)에 의한 열전도율이 균일해 지도록 외경측은 얇고 내경측은 두껍게 성형되도록 하고, 상기 내부패드(110)는 열전소자(106)가 밀착되는 저부면과 대응되는 상부면에 소정깊이로 열전도홈(118)을 더 형성되게 하며, 상기 열전소자(106)의 상부와 내부패드(110)의 저부에 밀착되도록 설치되어 열전소자(106)의 동작에 따른 온열과 냉열을 내부패드(110)에 빠르게 분산시키도록 된 서모스프레더(119)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 내부패드(110)와 표면패드(116) 중 어느 하나의 상부에 배치되는 적어도 하나 이상의 보조패드(120)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 목적은, 소정모양과 너비의 패드삽입공(121)이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판(103)으로 볼팅되는 하우징(101)과; 상기 바닥판(103)의 상부에 설치되는 방열판(108) 상부면에 설치고정되어 상, 하부면이 흡열과 발열 중 어느 하나로 선택동작하는 열전소자(106)와; 상기 방열판(108)의 측단부 소정위치에 설치되어 방열판(108)으로 전달되는 열기를 하우징(101) 외부로 배출시키도록 된 냉 각팬(129)과; 상기 패드삽입공(121)으로 삽입되며, 열전소자(106)의 상부면에 안착되어 열전소자(106)의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드(110)와; 상기 내부패드(110)의 저면에 밀착설치되어 내부패드(110)의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서(111)와; 상기 온도검출센서(111)에서 검출된 온도에 따라 내부패드(110)가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬(129)을 제어하도록 된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대에 의해서도 달성된다.

아울러, 상기 패드삽입공(121) 상단 연부에 형성된 받침턱(114)과; 상기 받침턱(114) 소정위치에서 상향돌설되는 소정길이의 가이드(115)와; 상기 내부패드(110)의 상부와 받침턱(114)에 안착되는 열전도용 표면패드(116)를 더 포함하며, 상기 내부패드(110)의 상부를 폐쇄하도록 캡(cap)형상으로 이루어진 개폐부재(117) 및 상기 방열판(108)의 상단에서 열전소자(106)의 외측 단부를 외감하며 내부패드(110)의 저면에 밀착되도록 설치되어 방열판(108)과 열전소자(106)의 열기가 내부패드(110)에 간섭되는 것을 방지하도록 된 단열부재(113)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 목적은, 소정모양과 너비의 홈형태로 안착홈(102)이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판(103)으로 볼팅되는 하우징(101)과; 상기 안착홈(102)의 저부에서 볼팅결합되며, 안착홈(102)의 바닥면에 형성된 소자설치공(105)에 삽결되도록 열전소자(106)를 삽입고정하는 고정요홈(122a)이 상부에 형성된 워터재킷(122)과; 상기 워터재킷(122)과 하우징(101) 내측 후방에 설치되는 방열판(108)의 방열공 (108a)에 연결되어 워터재킷(122)으로 전달되는 열전소자(106)의 열을 방열판(108)으로 전달하도록 된 열전달관(123)과; 상기 열전달관(123)과 워터재킷(122) 중 어느 하나에 결합되어 냉각수를 순환시키는 펌프(128)와; 상기 방열판(108)의 배면에 배치되도록 설치되어 방열판(108)으로 전달되는 열기를 하우징(101) 외부로 배출시키도록 된 냉각팬(129)과; 상기 소자설치공(105)에 열전소자(106)가 삽결된 상부로 안착되어 열전소자(106)의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드(110)와; 상기 워터재킷(122)의 외주연부 소정위치에 형성된 제3통공(131)과 이 제3통공(131)과 대응되도록 안착홈(102)에 형성된 제2통공(127)으로 관통되어 내부패드(110)의 저부 소정위치에 천공된 나사공(130)에 체결되는 고정볼트(125)와; 상기 안착홈(102)의 소정위치에 설치되며, 내부패드(110)의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서(111)와; 상기 온도검출센서(111)에서 검출된 온도에 따라 내부패드(110)가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬(129)의 구동을 제어하도록 된 제어부(도시하지 않음)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대에 의해서도 달성된다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 온도조절식 작업대를 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예별로 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 온도조절식 작업대의 제1실시예는, 도 1, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 소정의 공간이 확보된 하우징(101)은 하부가 개방된 형태이며, 이 개방된 하부는 바닥판(103)이 고정나사(124)에 의하여 볼팅됨으로써 폐쇄된다.

여기서, 상기 하우징(101)의 상부에는 소정크기의 원형 안착홈(102)이 형성되어 있으며, 이 안착홈(102)의 중앙부분에는 하술하게 될 열전소자(106)가 삽입될 수 있도록 소자설치공(105)이 형성된다.

그리고, 상기 바닥판(103)의 상부에는 도 2에 도시된 바와 같이 열전도성이 우수한 알루미늄이나 세라믹 등으로 이루어진 고정부재(104) 상부에 열전소자(106)(냉열반도체)를 개재하고, 이 열전소자(106)가 하우징(101)의 상부에 형성된 안착홈(102)의 소자설치공(105)에 삽결되도록 한 후, 고정부재(104)의 제1통공(125)을 통하여 고정볼트(126)를 안착홈(102)의 제2통공(127)으로 관통시켜 안착홈(102)에 안착되는 내부패드(110)의 저면 나사공(130)에 체결되도록 함으로써, 상기 열전소자(106)가 안착홈(102)과 내부패드(110)에 견고하게 결합상태를 유지할 수 있게 한다.

상기한 바와 같이 내부패드(110)과 열전소자(106)는 고정볼트(126)에 의하여 밀착고정하는 바, 이는 열전도성을 향상시키기 위한 것으로 열전소자(106)의 상부면과 내부패드(110)의 하부면에 발생할 수 있는 표면공차로 인하여 비접촉면(공기층)이 형성되지 않도록 냉각그리스를 사용하는 것도 바람직하다.

여기서, 상기 고정부재(104)를 안착홈(102)에 고정볼트(126)로 체결시키는 결합구조와 바닥판(103)을 고정나사(124)로 체결고정시키는 구성은 일반적인 결합구조이므로 본 발명은 이러한 결합수단을 한정하지는 않으며, 이러한 결합구조가 본 발명의 작용과 효과에 영향을 주는 것도 아니므로 본 발명은 여기에 한정되지 않는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 안착홈(102)의 소자설치공(105)에 열전소자(106)가 삽입되면, 상기 안착홈(102)에는 열전도성이 우수한 소재(예를 들면, 알루미늄판, 동판 등)로 이루어진 내부패드(110)를 안착홈(102)에 안착시키되, 고정부재(104)의 제1통공과 안착홈(102) 바닥면의 제2통공(127)으로 고정볼트(126)를 관통시켜 내부패드의 나사공(130)에 고정볼트(126)를 도 2의 도면에서 별도로 인출하여 단면도시한 것과 같이 체결시켜 열전소자(106)가 내부패드(110)의 저면에 밀착고정되도록 한다.

여기서, 바람직하게는 내부패드(110)의 하부에는 단열부재(113)를 개재하되, 고정볼트(126)가 관통될 수 있는 제4통공(132)을 단열부재(113)에 천공한다.

따라서, 상기 내부패드(110)가 열전소자(106)에 의해 전도된 상태에서 내부패드(110)의 온도와 안착홈(102) 하부(하우징(101) 내부)의 온도 차를 최소한으로 줄여 안착홈(102) 내부에서 이슬맺힘현상이 발생하지 않도록 한다.

즉, 상기한 단열부재(113)는 열전소자(106)가 내부패드(110)를 냉각할 때, 열전소자(106)로부터 고정부재(104)로 열이 전도되는 과정에서 고정부재(104)에 발생한 열이 안착홈(102)를 통해 내부패드(110)로 전도되는 것을 방지함과 동시에 열전소자(106)에서 발생한 열이 내부패드(110)에 전도되는 것을 방지하여 내부패드(110) 하단부에 형성된 공기층과 내부패드(110)이 접촉되지 않게 함으로써, 공기층과 내부패드(1100의 온도차로 인한 이슬맺힘현상을 방지하게 하는 것이다.

아울러, 상기 단열부재(113)를 개재함에 있어, 열전소자(106)가 내부패드 (110)의 저부면에 밀착되도록 하기 위해서는 열전소자(106)의 크기에 대응되도록 단열부재(113)에 절결부(113a)를 성형하여 단열부재(113)에 열전소자(106)가 간섭되는 것을 방지토록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 내부패드(110)의 저면에는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 온도검출센서(111)가 밀착될 수 있도록 설치하여 열전소자(106)에 의하여 열이 전도된 내부패드(110)의 온도를 검출하도록 하며, 검출된 온도에 의하여 제어부는 내부패드(110)가 설정된 온도를 유지할 수 있도록 전원공급과 냉각팬(129)의 구동을 제어함으로써 내부패드(110)가 항온상태가 유지되도록 한다.

한편, 상기 안착홈(102)의 상단 연부에는 안착홈(102)의 상부면과 수평된 받침턱(114)이 형성되고, 이 받침턱(114)의 외주연부 소정위치에는 가이드(115)가 외주연부를 따라 소정길이로 상향돌설시켜, 표면패드(116)를 회전시킬 경우, 이 표면패드(116)의 이탈을 방지하고, 표면패드(116) 상부에서 흘러 내린 이물질 등을 막아주어 이 이물질이 기기내부로 들어가지 않게 하는 것이다.

그리고, 상기 받침턱(114)과 안착홈(102)의 상부면 및 가이드(115)의 내측으로는 열전도성이 우수한 표면패드(116)(예를 들면, 세라믹재질이나 강화유리 등)를 안착시켜 작업자가 표면패드(116)를 잡고 회전시키면 가이드(115)의 내측에서 표면패드(116)가 자회전하게 되므로, 표면패드(116)의 상부에 올려놓은 여러 가지 소재를 작업자가 원하는 위치로 회전시켜 배치되게 할 수도 있으며, 작업공간을 좀 더 효율적으로 활용할 수 있게 한다.

또한, 상기 내부패드(110)의 상부를 폐쇄할 수 있도록 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 캡(cap)형상을 가지는 개폐부재(117)가 내부패드(110)의 상부에 덮혀지거나, 표면패드(116)가 내부패드(110)의 상부에 안착된 상태에서 개폐부재(117)가 도 3과 같이 덮혀질 수 있도록 함으로써, 작업자가 오랜시간 작업을 하지 않게 되더라도 내부패드(110) 또는 표면패드(116) 상의 항온상태는 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 제어부는 하우징(101)의 소정위치에 설치된 조작패널(112)의 선택조작에 의하여 열전소자(106)의 상부면이 흡열과 발열을 선택동작시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 열전소자(106)의 하부면은 상대적으로 발열과 흡열동작하게 되는 것으로, 열전소자(106)의 상부면이 흡열하여 내부패드(110)을 냉각시키게 되면 열전소자(106)의 하부는 상대적으로 상당한 정도의 열이 발생한다는 것이다.

그리고, 상기 열전소자(106)를 고정하는 고정부재(104)에 형성된 다수개의 고정공(107)에는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 각각 하우징(101)의 내측 후방의 방열판(108)에 형성된 방열공(108a)으로 결합되는 히트파이프(109)가 삽결되어 열전소자(106)의 상부면이 흡열하게 되면, 하부면이 발열하게 되므로, 이때, 발생하는 열기를 방열판(108)으로 신속하게 전도시켜 방열판(108)의 측단에 설치된 냉각팬(129)이 방열판(108)으로 전도된 열을 하우징(101) 외부로 배출함으로써, 열전소자(106)의 하부면에서 발생하는 열기가 신속하게 흡수냉각되게 한다.

여기서, 상기 히트파이프(109)는 도 8a, 도 8b, 도 8c에 도시된 바와 같이 원통형으로 구성할 수 있으나, 직사각형, 정사각형 및 타원형으로도 구성할 수 있 다.

상기한 히트파이프(109)와 관련하여 몇 설명한다면, 이 열전달 소재인 히트파이프(109)의 핵심 구조는 도 8a에도시된 바와 같은 윅으로서 이는 응축부에서 증발부로 액체 상태의 작동유체를 되돌려 보내는 내부의 모세관 구조를 가지며, 보통 메쉬(mesh) 또는 그루부(groove)의 형상을 가지는데, 이것은 액체의 표면 장력에 의한 모세관 현상을 일으키는 것으로, 액체의 귀환에는 모세관 외에도 잔자기력, 원심력, 삼투합, 혹은 중력 등을 이욜할 수 있다.

히트 파이프는 밀폐된 용기 내에 작동유체를 주입한 후 진공 배기한 것인데 한쪽 끝을 가열하면 내부의 작동유체가 기화되어 압력차에 의해 다른 쪽으로 이동하고 주변으로 열을 방출한 후 다시 응축의 과정을 거쳐 가열부로 귀환하는 구조로 되어 있다.

용도에 따라 내부에 모세관력을 야기시키는 물질을 삽입하기도 하며, 히트파이프(109)는 진공밀폐 용기로써 다공성 윅이 용기내벽에 설치되어 있고, 매우 소량의 액상 작동유체가 윅 내부에서 도 8a와 같이 포화되어 있다.

용기 증발부는 작동유체의 증기통로이다. 히트파이프(109)는 길이방향으로 증발부, 응축부, 단열부 3개요소로 구성되며, 증발부에 열이 가해지면 액체의 기화열로 흡수되고, 증기가 응축부로 이송되고, 응축부에서 열을 방출하면, 증기가 응축되어 윅내부로 흡수된다.

이 응축액은 응축부와 증발부 사이에 윅의 기-액 계면에서 생성되는 모세압 차이에 의해 증발부로 귀환할 수 있다.

이와 같이 작동유체가 상변화 사이클을 수행함으로써 외부의 동력이 가해지지 않고도 열을 증발부에서 응축부로 수송할 수 있다.

중력을 이용하는 경우에는 내부의 모세관 구조물을 필요로 하지 않으며 특별히 열싸이펀(thermosyphon)이라고 불리고 있는 것으로, 이 도 8c에도시된 열싸이펀은 응축부에서 응축된 작동 유체가 중력의 힘으로 가열부로 귀환하므로 반드시 가열부가 응축부의 밑에 위치하여야 한다는 제약을 제외하면, 작동 원리와 적용 분야에서 열파이프와 유사하므로 보통 '윅 없는 열파이프(wickless 히트 파이프)'라고 부르기도 한다.

한편, 상기 내부패드(110)는 열전소자(106)에 의한 열전도율이 내부패드(110)에 균일하게 적용되어지도록 외경측은 얇고 내경측은 두껍게 성형되도록 하거나, 상기 내부패드(110)는 열전소자(106)가 밀착되는 저부면과 대응되는 상부면에 소정깊이로 열전도홈(118)을 형성 및 도 7a 도 7b, 도 7c, 도 7d에도시된 바와 같이 외경측은 얇고, 내경측은 두껍게 하되, 열전도홈(118)을 병행 성형할 수도 있다.

따라서, 열전소자(106)에 의한 열전도 시 내부패드(110)의 중앙부분과 외곽부분의 온도편차가 최소화될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 경우에 따라서는, 도 7e에 도시된 바와 같이 열전소자(106)의 상부와 내부패드(110)의 저부에 밀착되도록 서모스프레더(119)(Thermal Spreader)를 설치하여 열전소자(106)의 동작에 따른 온열과 냉열을 내부패드(110)에 빠르게 분산전도시키도록 할 수도 있다.

아울러, 도 1에 도시된 바와 같이 내부패드(110)의 상부에 표면패드(116)가 가 안착되면, 이 표면패드(116)의 상부면에는 비교적 작은 보조패드(120)가 다수개 배치되도록 하여 각 보조패드(120) 마다 잉크 또는 시멘트를 담아서 사용할 수 있도록 함으로써, 그 사용이 편라히게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 온도조절식 작업대의 제2실시예는 도 4, 도 5, 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같으며, 이 제2실시예에서는 제1실시예의 하우징(101)이 안착홈(102)이 형성된 반면에 소정모양의 패드삽입공(121)이 형성되어 있는 것이 상이하며, 그외의 구성, 바닥판(103), 냉각팬(129), 열전소자(106)의 구성은 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 제2실시예는 열전소자(106)는 제1실시예에서의 고정부재(104)에 의하여 안착홈(102)에 고정되는 것과는 달리 방열판(108)이 바닥판(103)의 상부에 배치되므로 방열판(108)의 상부에 설치고정됨으로써, 열전소자(106)의 하부면이 발열할 경우 열전달 매체인 히트파이프(109)의 구성이 제외되며, 열전소자(106)의 하부면 발열은 그대로 하부에 설치된 방열판(108)으로 전달되고, 이 방열판(108)으로 전달된 열기는 후단에 설치된 냉각팬(129)에 의하여 하우징(101) 외부로 배출됨으로써 열전소자(106)의 하부면이 신속하게 냉각될 수 있도록 한 구성이다.

한편, 상기 열전소자(106)의 상부에는 내부패드(110)가 패드삽입공(121)으로 삽입되어 안착되며, 그 상부로는 표면패드(116)가 받침턱(114)과 내부패드(110)의 상부에 안착되어 작업자의 의도에 의하여 가이드(115)를 따라 회전할 수 있게 된다.

그리고, 내부패드(110)의 저면에는 도 5와 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같 이 온도검출소자가 밀착설치되어 내부패드(110)의 온도를 검출하고, 검출된 온도는 제어부에 의하여 열전소자(106)로 공급되는 전원을 제어함으로써 내부패드(110)의 온도가 항온상태를 유지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명에 따른 제2실시예에서도 단열부재(113)가 설치되어 내부패드(110)의 온도와 하우징(101) 내부의 온도차에 의한 이슬맺힘현상을 방지할 수 있는 바, 단열부재(113)는 도 6b에 도시된 바와 같이 방열판(108)의 상부면에 개재되어 단열부재(113)를 사이에 두고 상, 하부의 온도차가 상호간섭되지 않게 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 제3실시예는 제1실시예가 열전소자(106)의 하부면에서 발열되는 열기를 하우징(101)의 후방으로 전달하여 방열판(108)에서 냉각팬(129)으로 냉각시킨다는 점에서는 모든 구성이 동일하나, 고정부재(104)에서 방열판(108)까지 열전소자(106)의 열기를 전달하는 수단을 냉각수 방식을 채택하였다는 점에서 상이하므로 이 열전소자(106)의 열기 전달수단에 대한 구성만을 설명하기로 한다.

즉, 제1실시예에서는 열전소자(106)를 고정부재(104)에 의하여 안착홈(102)의 저면에 설치하였으나, 제3실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이 냉각수가 순환하도록 된 워터재킷(122) 상부에 형성된 삽결홈에 열전소자(106)를 삽결시킨 후, 열전소자(106)를 안착홈(102)의 저부에 볼팅결합 한다.

아울러, 상기 워터재킷(122)의 인렛부(122a)와 아웃렛부(122b)에는 방열의 방열공(108a)까지 연결되는 열전달관(123)을 연결하고, 펌프(128)를 워터재킷(122)이나 열전달관(123)사이에 결합시킨 후, 펌핑함으로써 냉각수가 방열판(108)까지 순환되도록 한다.

따라서, 상기 방열판(108)으로 전달된 열기는 냉각팬(129)에 의하여 하우징(101) 외부로 배출됨으로써 냉각될 수 있는 것이다.

그리고, 도 1, 도 4, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 온도조절식 작업대의 각 실시예에서는 캡(cap) 형상으로 이루어진 개폐부재(117)가 표면패드(116) 또는 내부패드(110)를 덮어서 내부패드(110)의 온도와 습도가 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명 제1, 제2, 제3실시예에 의하면, 특정한 작업의 경우 작업대상물의 성상변화나 최적의 작업조건을 제공하는 것에 작업대상물이 수분을 적절한 상태로 유지하도록 하는 것이 요구되는데 이를 위해 내부패드(110)의 온도를 주위온도 보다 낮추어 주면 내부패드(110)와 작업대상물이 모두 대기 온도보다 일정온도 이상 낮게 되어 작업대상물의 수분증발이 감소함과 동시에 실내공기가 결로 현상에 의해 도 3과 도 6a에 도시된 바와 같이 작업대상물과 작업대 위에 살짝 응결(C)되기 때문에 자연적으로 조금씩 대기 중으로 증발되는 수분을 보전하여 줌으로써 항상 적정한 수준의 수분을 유지할 수 있게 하여준다.

즉, 별도의 다른 방법 등으로 수분을 공급해 주지 않아도 수분을 처음 상태 또는 작업대상물과 작업의 성격에 따라 요구되는 상태로 최대한 유사하게 유지할 수 있게 하여 줌으로써, 좋은 작업결과를 얻게 하고 재료의 손실 및 낭비를 최대한 줄여주기 때문에 경제성도 높여준다는 것이다.

예를 들면, 고성능 액상시멘트와 같이 상온에 개방되었을 경우에 수분의 증 발 등으로 인해 물질이 굳는 등 습도에 따라 성상의 변화가 빠른 물질은 밀폐 포장을 개봉하자 마자 신속하게 작업해야만 한다.

왜냐하면, 시간이 경과함에 따라 수분 등의 증발로 인하여 굳는 등의 성상변화가 생겨 동일 성상을 유지할 수 없게 되므로, 이로 인하여 본래 목적으로의 사용상에 장애를 일으키게 되기 때문이다.

또한, 이러한 사유로 치기공실의 작업자나 치과의 의사 및 작업자가 시간에 쫓겨 작업하게 되면 섬세한 작업에서 요구되는 집중력을 잃을 염려가 있어 정교하고 정밀한 작업에는 크나큰 장애 요인이 되고 있는 것이다.

이러한 경우에 작업대의 온도를 주위의 온도보다 일정온도 이상 낮추어 주면 이로 인해 작업대와 작업대상물에 상기한 바와 같이 결로현상이 발생하게 되고 이로 인해 작업대상물이 적당한 습도로 제어되는 환경을 만들어 줄 수 있고, 이로 인해 성상변화를 장시간 방지해 줄 수 있으므로 장시간의 작업에 있어서도 성상변화를 막을 수 있고 작업시간을 필요한 만큼 늘릴 수가 있으며 작업재료의 낭비까지 막을 수 있는 경제적인 장점까지 있는 것이다.

또한 작업을 일정시간 중단하여야 할 경우 등에 있어서도 동일한 성상을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 개폐부재(117)를 도 3과 같이 표면패드(116)의 상부에 덮어서 활용할 경우 상당한 시간까지도 성상변화를 최소화하면서 보관할 수 있어 작업대상물의 손실이나 낭비를 방지해 준다.

구체적인 실예로는, 현재 치기공실에서는 세라믹 치아를 만들기 위해 세라믹 가루를 물에 반죽하여 작업하는 다양한 작업판이 사용되고 있다. 이 세라믹 가루를 물로 반죽하였 때, 처음부터 작업이 끝날 때까지 수분의 정도가 계속해서 동일하게 유지되어야 가장 좋은 세라믹 치아를 만들어 낼 수 있는데, 이때, 수분의 농도가 달라지면 세라믹 치아의 각 부위마다 세라믹 가루의 밀도 등이 달라지게 되고 이러한 상태로 가마에서 굽고 나면 치아에 금이 가거나 혹은 각 부위별로 경도 내지 투명도가 달라지는 등 결과가 좋지 않게 된다는 것이다.

또한, 수채화 작업 시에 있어서도 물감을 알코올로 반죽하여 쓰는 경우에 알코올이 빨리 증발하므로 물감이 마르지 않도록 수시로 알코올을 뿌려야 하는 바, 이 경우에 내부패드(110)의 온도를 주위 온도보다 낮춰주면 알코올의 증발을 단순한 상온 상태에서 작업하는 것 보다 훨씬 줄여줄 수 있게 되므로, 재료의 낭비를 막아 주는 것 뿐만 아니라 물감의 상태를 화가가 의도하는 그대로 유지할 수 있게 한다는 장점 또한 있는 것이다.

일반적으로 수작업에 의한 정교한 작업의 경우 대부분 사람의 손에 의한 작업기술과 작업자의 숙련도에 의해 작업의 결과가 좌우되는데 작업대의 높이가 높을 경우 손목 등을 책상 등에 고정시키고 안정되게 작업할 수가 없게 되어 숙련자라 하더라도 작업의 정밀도가 현저하게 떨어지게 되고, 작업자의 피로도도 그 만큼 가중되게 된다.

따라서 안정된 작업을 위해서는 높이를 최대한 낮추는 것이 필수적인데 이를 위하여 본 발명은 열전소자(106)(Thermoelctric Module)와 히트파이프(109)(Heatpipe) 등과 같은 초소형의 냉각 및 히팅 요소를 사용하고 냉각의 경우 강제냉각방식으로 발생되는 열을 히트파이프(109) 또는 워터재킷(122)과 열전달관 (123)을 통하여 후방의 방열판(108)으로 전달되게 한 후, 냉각팬(129)으로 냉각시키는 방식이므로, 손목 등을 책상 등에 받치고 작업대위의 작업대상물을 작업할 수 있을 정도의 높이 이하(통상 3.5cm전후)로 낮게 설계될 수 있는 것이다.

아울러, 본 발명은 열전소자(106)의 냉각효율을 상승시키기 위하여 열전소자(106)의 하부면에서 발생하는 열을 강제로 흡열하여 후방으로 전달한 후, 냉각팬(129)으로 강제냉각시키는 방식을 채택하고, 온도검출센서(111)가 내부패드(110)의 온도를 항상 검출하고, 이 검출온도에 따라 제어부가 열전소자(106)를 제어함으로써, 작업자의 조작패널(112)에서 설정온도를 통상 영상 0℃에서 영상 80℃까지 (필요 시에는 -30℃ ~ 200℃까지) 0.1℃ 단위로 온도를 제어 할 수 있게 된다

상기한 바와 같이 본 발명은 액체나 고체 도는 기체와 같은 다양한 형상의 물질 등을 녹이거나 경화시킬 때, 수분 증발을 방지하거나 증발을 유도할 때와 같은 특정한 작업환경조건이 요구될 때, 이 요구조건에 맞도록 작업환경을 조성하는 것으로서, 상온의 개방된 상태에서도 요구되는 온도 조건을 용이하게 정밀제어할 수 있게 되며, 정밀하고도 장시간의 작업을 요하는 작업의 경우에는, 손목을 책상 등에 받치고 안정되게 작업할 수 있게 하여 작업자의 피도로를 감소시킴과 동시에 최적의 작업결과가 달성되도록 하는 효과를 가지며, 높이를 현저하게 낮추면서도 열전소자의 강제적 흡열 후, 후방의 방열판으로 유도하여 냉각팬으로 불거나 흡입함으로써 강제냉각 시키거나 냉각수를 이용하여 냉각수가 열전소자의 열을 흡열하여 후방에서 냉각될 수 있게 함으로써, 작업대상물이 내부패드 또는 표면패드 상에 서 온도나 습도의 항상성을 유지하게 하고, 이로 인하여 작업대상물의 성상변화를 미연에 방지할 수 있게 하는 효과 및 재료의 성상변화를 최소한으로 억제하여 재료의 성상이 변화됨으로써 사용되지 못하게 되던 재료의 낭비를 미연에 방지할 수 있는 경제적 효과 등을 가진다.

Claims (14)

1. 소정모양과 너비의 홈형태로 안착홈이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판으로 볼팅되는 하우징과;

   상기 안착홈의 저부에 배치되는 고정부재의 상부에 부착되어 안착홈의 바닥면에 부착되어 안착홈의 바닥면에 형성된 형성된 소자설치공에 삽결되는 열전소자와;

   상기 고정부재에 형성된 적어도 하나 이상의 고정공으로 각각 일단이 삽결되며, 하우징의 내측 후방으로 연결되어 다수개의 방열판에 형성된 방열공으로 각각 삽결되는 히트파이프와;

   상기 방열판의 배면에 배치되도록 설치되어 방열판으로 전달되는 열기를 하우징 외부로 배출시키도록 된 냉각팬과;

   상기 소자설치공에 열전소자가 삽결된 상부로 안착되어 열전소자의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드와;

   상기 고정부재에 형성된 제1통공과 이 제1통공과 대응되도록 안착홈에 형성된 제2통공으로 관통되어 내부패드의 저부 소정위치에 천공된 나사공에 체결되는 고정볼트와;

   상기 안착홈의 소정위치에 설치되며, 내부패드의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서와;

   상기 온도검출센서에서 검출된 온도에 따라 내부패드가 설정된 온도로 항온 상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬의 구동을 제어하도록 된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열전소자의 상, 하부면은 하우징의 소정위치에 설치된 조작패널의 선택조작에 의한 제어부의 전원공급제어에 의하여 흡열과 발열이 선택적으로 동작됨을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
3. 제1항에 있어서,

   상기 안착홈과 내부패드 사이에 개재되어 열전소자의 열기와 내부패드에 간섭되는 것을 방지하도록 된 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
4. 제1항에 있어서,

   상기 안착홈의 상단 연부에 형성된 받침턱과;

   상기 받침턱 소정위치에서 상향돌설되는 소정길이의 가이드와;

   상기 내부패드의 상부와 받침턱에 안착되는 열전도용 표면패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
5. 제1항에 있어서,

   상기 내부패드의 상부를 폐쇄하도록 캡(cap)형상으로 이루어진 개폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
6. 제1항에 있어서,

   상기 내부패드는 열전소자에 의한 열전도율이 균일해 지도록 외경측은 얇고 내경측은 두껍게 성형됨을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
7. 제1항에 있어서,

   상기 내부패드는 열전소자가 밀착되는 저부면과 대응되는 상부면에 소정깊이로 열전도홈이 더 형성됨을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
8. 제1항에 있어서,

   상기 열전소자의 상부와 내부패드의 저부에 밀착되도록 설치되어 열전소자의 동작에 따른 온열과 냉열을 내부패드에 빠르게 분산시키도록 된 서모스프레더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
9. 제1항과 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내부패드와 표면패드 중 어느 하나의 상부에 배치되는 적어도 하나 이상의 보조패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
10. 상기 바닥판의 상부에 설치되는 방열판 상부면에 설치고정되어 하우징의 소정위치에 설치된 조작패널의 선택조작에 의한 제어부의 전원공급제어에 의하여 상, 하부면이 흡열과 발열 중 어느 하나로 선택동작하는 열전소자와;

    상기 방열판의 측단부 소정위치에 설치되어 방열판으로 전달되는 열기를 하우징 외부로 배출시키도록 된 냉각팬과;

    상기 패드삽입공으로 삽입되며, 열전소자의 상부면에 안착되어 열전소자의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드와;

    상기 내부패드의 저면에 밀착설치되어 내부패드의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서와;

    상기 온도검출센서에서 검출된 온도에 따라 내부패드가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬의 구동을 제어하도록 된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
11. 제10항에 있어서,

    상기 패드삽입공 상단 연부에 형성된 받침턱과;

    상기 받침턱 소정위치에서 상향돌설되는 소정길이의 가이드와;

    상기 내부패드의 상부와 받침턱에 안착되는 열전도용 표면패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
12. 제10항에 있어서,

    상기 내부패드의 상부를 폐쇄하도록 캡(cap)형상으로 이루어진 개폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
13. 제10항에 있어서,

    상기 방열판의 상단에서 열전소자의 외측 단부를 외감하며 내부패드의 저면에 밀착되도록 설치되어 방열판과 열전소자의 열기가 내부패드에 간섭되는 것을 방지하도록 된 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.
14. 소정모양과 너비의 홈형태로 안착홈이 형성되고, 개방된 하부는 바닥판으로 볼팅되는 하우징과;

    상기 안착홈의 저부에 배치되며 안착홈의 바닥면에 형성된 소자설치공에 삽결되도록 열전소자를 삽입고정하는 고정요홈이 상부에 형성된 워터재킷과;

    상기 워터재킷과 하우징 내측 후방에 설치되는 방열판의 방열공에 연결되어 워터재킷으로 전달되는 열전소자의 열을 방열판으로 전달하도록 된 열전달관과;

    상기 열전달관과 워터재킷 중 어느 하나에 결합되어 냉각수를 순환시키는 펌프와;

    상기 방열판의 배면에 배치되도록 설치되어 방열판으로 전달되는 열기를 하우징 외부로 배출시키도록 된 냉각팬과;

    상기 소자설치공에 열전소자가 삽결된 상부로 안착되어 열전소자의 흡, 발열작용에 따라 온도가 전도되는 내부패드와;

    상기 워터재킷의 외주연부 소정위치에 형성된 제3통공과 이 제3통공과 대응되도록 안착홈에 형성된 제2통공으로 관통되어 내부패드의 저부 소정위치에 천공된 나사공에 체결되는 고정볼트와;

    상기 안착홈의 소정위치에 설치되며, 내부패드의 온도를 검출하도록 된 온도검출센서와;

    상기 온도검출센서에서 검출된 온도에 따라 내부패드가 설정된 온도로 항온상태를 유지하도록 전원공급 및 냉각팬의 구동을 제어하도록 된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도조절식 작업대.

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