KR20220118033A - 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3d 푸드 프린터 - Google Patents

카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3d 푸드 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 관한 것으로, 내부가 비어있고 격판에 의해 각종 부재를 장착할 수 있도록 분리된 다수 개의 공간이 형성되고 전면에는 도어가 형성되어 있는 프레임과, 상기 프레임의 제1공간 내부에 형성되며 식료품이 저장된 카트리지를 수용하고 상기 카트리지를 가압하여 식료품을 배출하도록 형성되는 헤드부와, 상기 헤드부의 하부에 형성되어 상기 카트리지로부터 토출되는 식료품이 설정된 형상대로 적층될 수 있도록 수평 방면으로 이송되는 베드가 형성된 배출부와, 상기 헤드부의 측면에 형성되어 상기 헤드부를 수직 및 수평으로 이송시키는 구동부와, 상기 프레임의 제2공간 내부에 형성되며 냉매를 이용하여 상기 제1공간 내부를 저온으로 유지하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터{3D food printer capable of temperature control of cartridge and discharge space}
본 발명은 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카트리지가 냉각되어 내부에서 식료품이 굳어 막히는 것을 방지하면서 토출된 베드부의 식료품은 굳은 상태를 유지할 수 있는 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 3D 푸드 프린터는 식품 재료를 활용하여 3차원으로 입체 형상으로 제조하는 장치를 의미하며, 식품 재료를 녹인 상태로 베드에 적층시킴으로써 원하는 형태의 음식물을 제조할 수 있게 된다.
3D 푸드 프린터에 사용되는 대표적인 식료품은 초콜릿이며, 초콜릿은 토출 되기 전 열에 의해 가열되어 용융된 상태로 저장되게 되며, 별도의 압출기구에 의해 가압되면서 노즐을 통해 식료품이 제조되는 베드 상부면에 적층되면서 형상이 만들어지게 된다.
이때 초콜릿은 용융된 상태로 토출되면서 입력된 좌표에 따라 3차원으로 이동되어 입체적인 형상으로 적층되게 되고, 베드에 적층된 초콜릿은 온도에 의해 냉각되어 굳어지면서 출력된 형상대로 모양을 유지할 수 있게 된다.
이때 베드에 적층된 초콜릿이 냉각될 수 있도록 하기 위해 3D 푸드 프린터 내부는 온도가 낮은 상태로 유지되는데, 3D 푸드 프린터 내부의 냉각온도가 낮은 경우 노즐 온도에 영향을 주면서 노즐이 냉각되어 노즐 내부에 잔존하는 초콜릿이 굳어져 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
반대로 초콜릿의 가열온도가 너무 높은 경우 초콜릿의 점도가 낮아지면서 노즐에서 쉽게 토출될 수 있게 되며, 이 경우 압출되지 않은 상태에서도 중력에 의해 배출되어 초콜릿이 낭비되는 문제점이 있었다.
또한 종래의 3D 푸드 프린터의 경우 용융된 초콜릿의 온도가 높아 베드에 토출되면 이미 적층된 식료품에 온도 영향을 주면서 적층체가 무너져 내리는 문제점이 있었다.
한국특허 공개번호 제10-2019-0070154호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있는 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 노즐 및 토출 공간의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 베드가 형성된 공간을 냉각된 상태로 유지시켜 적층된 식료품이 토출되는 식료품의 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있는 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터는 내부가 비어있고 격판에 의해 각종 부재를 장착할 수 있도록 분리된 다수 개의 공간이 형성되고 전면에는 도어가 형성되어 있는 프레임과, 상기 프레임의 제1공간 내부에 형성되며 식료품이 저장된 카트리지를 수용하고 상기 카트리지를 가압하여 식료품을 배출하도록 형성되는 헤드부와, 상기 헤드부의 하부에 형성되어 상기 카트리지로부터 토출되는 식료품이 적층될 수 있도록 형성되는 베드가 형성된 배출부와, 상기 헤드부의 측면에 형성되어 상기 헤드부를 수직 및 수평으로 이송시키는 구동부와, 상기 프레임의 제2공간 내부에 형성되며 냉매를 이용하여 상기 제1공간 내부를 저온으로 유지하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 상기 헤드부는 상기 카트리지가 장착될 수 있도록 상부가 개구되어 있고 열을 발생시켜 카트리지의 외면을 가열하는 하우징과, 상기 하우징의 하부면에 결합되며 상기 카트리지의 노즐 외면을 지지하고 열을 발생시켜 노즐이 냉각되지 않도록 방지하는 노즐커버와, 상기 하우징의 상부에 형성되어 구동모터에 의해 수직하게 이동되어 상기 카트리지의 피스톤을 가압하여 식료품을 토출하는 가압단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 상기 노즐커버는 상기 제1공간의 온도에 의해 상기 노즐이 냉각되지 않도록 방지하고, 온도센서를 통해 상기 노즐커버 내부의 온도가 일정한 상태로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 냉각부는 상기 프레임의 제1공간을 구분하는 상기 격판에 형성되어 상기 제1공간 내부의 공기의 열을 흡수한 후 냉각된 공기를 상기 제1공간 내부로 분사하는 증발기와, 상기 증발기에 의해 열을 흡수한 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 상기 프레임의 외부 공기와 접촉시키고 팬을 이용하여 방열시키는 응축기와, 상기 방열부에 의해 열이 방출된 냉매의 압력을 낮은 공간으로 분사하여 액체상태로 변환시키는 팽창밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 의하면, 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 의하면, 노즐의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 의하면, 베드가 형성된 공간을 냉각된 상태로 유지시켜 적층된 식료품이 토출되는 식료품의 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 구성을 간략하게 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 내부를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 헤드부 내부 및 카트리지 외형을 도면.
도 4는 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 헤드부에 카트리지가 결합된 모습을 나타낸 도면.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카트리지가 냉각되어 내부에서 식료품이 굳어 막히는 것을 방지하면서 토출된 베드부의 식료품은 굳은 상태를 유지할 수 있는 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 구성을 간략하게 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 내부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 헤드부 내부 및 카트리지 외형을 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터의 헤드부에 카트리지가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카트리지(500) 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터는 내부가 비어있고 격판(120)에 의해 각종 부재를 장착할 수 있도록 분리된 다수 개의 공간이 형성되고 전면에는 도어(110)가 형성되어 있는 프레임(100)과, 프레임(100)의 제1공간 내부에 형성되며 식료품이 저장된 카트리지(500)를 수용하고 카트리지(500)를 가압하여 식료품을 배출하도록 형성되는 헤드부(400)와, 헤드부(400)의 하부에 형성되어 카트리지(500)로부터 토출되는 식료품이 적층될 수 있도록 형성되는 베드(310)가 형성된 배출부(300)와, 헤드부(400)의 측면에 형성되어 헤드부(400)를 수직 및 수평으로 이송시키는 구동부(200)와, 프레임(100)의 제2공간 내부에 형성되며 냉매를 이용하여 제1공간 내부를 저온으로 유지하는 냉각부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
프레임(100)은 다수 개의 프로파일을 이용하여 골격을 형성한 후 내부 공간이 외부와 분리될 수 있도록 판상형의 케이스가 부착되게 되며, 프레임(100)의 전면에는 도어(110)가 힌지 결합되어 있어 도어(110)를 열거나 닫을 수 있도록 형성되어 있다.
또한 프레임(100)은 내부가 비어 있어 각종 부재를 장착할 수 있게 되며, 내부에는 식료품이 토출되기 위한 제1공간, 냉매를 냉각시키기 위해 외부 공기가 유입될 수 있도록 형성되는 제2공간, 각종 제어장치가 외부로 노출되지 않도록 보호하기 위한 제3공간으로 분리될 수 있게 된다.
여기서 제1공간은 프레임(100)의 전면 방향에 위치되며 도어(110)를 열었을 때 보이는 공간으로 카트리지(500)를 헤드부(400)에 설치하거나, 식료품이 토출하여 설정된 모양대로 제조하기 위한 공간이다.
제2공간은 프레임(100)의 후면 방향에 위치되어 있으며 격판(120)에 의해 제1공간과 분리되어 있으며, 격판(120)은 제1공간 내부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 단열재가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 제2공간은 외부 공기와 유입될 수 있도록 환기구가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 이를 통해 냉각부(600)가 냉매를 냉각할 때 냉매가 흡수한 열을 프레임(100) 외부로 방출하게 된다.
제3공간은 프레임(100) 내부에 형성된 헤드부(400), 배출부(300), 구동부(200), 냉각부(600)의 동작을 제어하는 제어부(700)를 수용하기 위한 것으로, 제1공간과 분리되는 격판(120)에는 제1공간의 열이 방열되지 않도록 방지하는 단열재가 형성되는 것이 바람직하다.
헤드부(400)는 카트리지(500)를 장착하고 카트리지(500)에 저장된 식료품을 토출하기 위해 사용되는 것이다.
또한 헤드부(400)는 카트리지(500)가 장착될 수 있도록 상부가 개구되어 있고 열을 발생시켜 카트리지(500)의 외면을 가열하는 하우징(440)과, 하우징(440)의 하부면에 결합되며 카트리지(500)의 노즐(530) 외면을 지지하고 열을 발생시켜 노즐(530)이 냉각되지 않도록 방지하는 노즐커버(450)와, 하우징(440)의 상부에 형성되어 구동모터(430)에 의해 수직하게 이동되어 카트리지(500)의 피스톤(510)을 가압하여 식료품을 토출하는 가압단(420)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 노즐커버(450)는 제1공간의 온도에 의해 노즐(530)이 냉각되지 않도록 방지하고, 온도센서를 통해 노즐커버(450) 내부의 온도가 일정한 상태로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
하우징(440)은 주사기 모양으로 이루어진 카트리지(500)가 장착될 수 있도록 상부가 개구되어 있고 내부는 비어 있는 것으로, 외기로부터 열이 흡열되는 것을 방지하기 위해 외부커버(441), 히팅코일(443), 내부커버(442)로 이루어져 있다.
외부커버(441)는 냉각부(600)에 의해 제1공간의 냉각된 공기에 의해 카트리지(500) 내부의 식료품이 얼지 않도록 하기 위한 것으로, 단열재질로 이루어져 있고 내측면에는 열을 내부커버(442) 방면으로 반사시키기 위한 반사층이 코팅되어 있다.
외부커버(441)의 내측면에는 전력을 공급받으면 열이 발생되는 히팅코일(443)이 형성되어 있으며, 내부커버(442)의 외주면을 따라 권취되어 있어 내부커버(442)에 열을 전달할 수 있게 된다.
이때 내부커버(442)는 열 전달이 용이한 알루미늄, 구리재질로 이루어져 있어 히팅코일(443)에 의해 가열되어 카트리지(500) 내부에 열을 전달하여 카트리지(500) 내부의 식료품이 용융된 상태로 유지될 수 있게 된다.
보다 단열성을 높이기 위해 외부커버(441), 히팅코일(443), 내부커버(442)는 일체형으로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 외부커버(441)와 내부커버(442) 사이의 공간은 진공상태로 밀폐시켜 열전달이 어렵게 형성하는 것이 바람직하다.
또한 내부커버(442)는 제1공간의 냉각된 공기와 접촉되는 것을 최소화 하기 위해 외부 커버보다 길이가 짧게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 외부커버(441)와 내부커버(442)의 상부면은 카트리지(500)가 삽입될 수 있도록 개구되어 있으며, 하부면에는 카트리지(500)의 노즐(530)이 외부로 돌출될 수 있도록 개구되어 있다.
또한 카트리지(500)의 외면 온도를 측정하기 위한 제1온도센서(444)가 형성되어 있어 카트리지(500)가 과도하게 온도가 상승되지 않도록 방지할 수 있게 된다.
노즐(530) 커버는 하우징(440)의 하부면에 장착되어 고정될 수 있도록 형성되어 있으며, 노즐(530)의 외면을 감싸 제1공간의 냉각된 공기가 노즐(530)에 닿지 않도록 보호하고 노즐(530)에서부터 배출되는 용융된 식료품이 냉각되어 굳지 않도록 방지하기 위해 사용된다.
노즐커버(450)는 노즐(530)이 삽입될 수 있도록 상부면에 노즐(530)이 삽입되기 위한 노즐홈(451)이 형성되어 있으며, 노즐(530)의 바늘(도시되지 않음)이 외부로 돌출될 수 있도록 상부에서 하부로 관통되도록 형성되어 있다.
이때 바늘은 노즐커버(450)의 하부면으로부터 0.1~0.5mm만 돌출되어 제1공간의 냉각된 공기와 접촉되는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.
또한 노즐커버(450)의 내부에는 노즐커버(450) 내부의 온도를 측정하기 위한 제2온도센서(453)가 형성되어 있으며, 측정된 온도에 따라 노즐커버(450)를 가열시키는 노즐히터(452)가 더 포함되어 있다.
노즐히터(452)를 통해 카트리지(500)의 노즐(530) 및 바늘이 가열된 상태로 유지되어 초콜릿과 같은 식료품의 토출될 때 제1공간의 냉각된 공기에 의해 굳어 배출되지 않는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한 노즐히터(452)의 경우 바늘과 접촉되어 있기 때문에 노즐히터(452) 하부면으로 돌출된 부분이 냉각되어 막히더라도 노즐커버(450)가 바늘의 대부분과 접촉된 상태로 유지되므로 바늘을 가열시키면 돌출된 부분도 가열되면서 막힌 부분이 뚫려 식료품을 배출시킬 수 있게 된다.
가압단(420)은 하우징(440)의 상부에 형성되어 있으며 구동모터(430)의 동작에 따라 상부 또는 하부로 이송되면서 카트리지(500)의 시린지(520) 내부와 연결된 피스톤(510)을 가압하여 식료품이 시린지(520)로부터 토출되도록 하기 위해 사용된다.
이때 가압단(420)은 하부가 개구되어 있는 수용함(410)에 장착되어 있으며 수용함(410) 내부에서 수직하게 이동될 수 있게 되며, 구동모터(430)는 스텝모터로 구성되어 있어 회전속도 및 회전량을 제어할 수 있으므로 피스톤(510)을 일정한 압력으로 가압할 수 있게 된다.
구동모터(430), 수용함(410), 가압단(420), 하우징(440)은 모두 구동부(200)에 결합되어 있어 카트리지(500)가 베드(310)에 식료품을 적층시키면서 높이가 높아지는 경우 구동부(200)의 이송에 따라 구동모터(430), 수용함(410), 가압단(420), 하우징(440)이 모두 동시에 수직 및 수평으로 위치가 가변될 수 있게 된다.
구동부(200)는 헤드부(400)와 결합되어 헤드부(400)를 수직과 수평 방면으로 이송시킬 수 있도록 형성되어 있으며, 여기서 수직방면은 프레임(100)의 상부와 하부 방면이고, 수평방면은 도어(110)를 기준으로 좌측과 우측 방면으로 이동되는 것이다.
구동부(200)는 프레임(100)의 하부면 양측에서 수직하게 형성되는 다수 개의 지지봉에 의해 지지되어 승강될 수 있도록 형성되는 승강대(210)와, 승강대(210)의 상부에 위치되어 프레임(100)의 좌측과 우측 방면으로 레일을 따라 이송될 수 있도록 형성되는 이송대(230)로 이루어져 있다.
여기서 헤드부(400)는 이송대(230)에 결합되어 있기 때문에 승강대(210)와 이송대(230)의 움직임에 따라 헤드부(400)가 수직 및 수평 방면으로 이동되면서 베드(310)에 식료품을 설정된 형상대로 토출할 수 있게 된다.
승강대(210) 및 이송대(230)는 각각 승강모터(220)와 이송모터(240)의 회전력에 의해 위치가 제어될 수 있도록 형성되어 있으며, 스텝모터를 이용하여 위치 결정이 가능하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 승강대(210)와 이송대(230)는 제어부(700)에 의해 베드(310)의 상부에서 설정된 방향으로 3차원 이동이 가능하게 되며, 3차원으로 이동되면서 헤드부(400)를 동작시켜 카트리지(500)에 저장된 식료품을 베드(310)로 토출하여 모양을 형성할 수 있게 된다.
배출부(300)는 프레임(100)의 하부에 형성되어 있으며 헤드부(400)에 의해 토출되는 식료품이 상부면에 적층될 수 있도록 형성되는 베드(310)와, 베드(310)의 하부에 형성되며 베드(310)를 도어(110) 외부로 이송시켜 베드(310) 상부에 적층된 식료품을 배출하거나 베드(310)를 프레임(100) 내부로 이송시켜 헤드부(400)에 의해 식료품을 제조하기 위한 위치로 이송되도록 하는 배출대(320)와, 배출대(320)의 위치를 제어하는 배출모터(330)로 이루어져 있다.
베드(310)는 판상형으로 형성되어 있으며 헤드부(400)에 의해 토출되는 식료품이 적층될 수 있도록 형성되어 있으며, 토출된 식료품이 빠르게 냉각될 수 있도록 하기 위해 상부면에 냉풍이 분사될 수 있도록 다수 개의 분사홀(도시되지 않음)이 형성되어 있다.
분사홀은 팬을 이용하여 냉각부(600)에 의해 제1공간의 냉각된 공기를 분사하게 되며 이를 통해 베드(310)의 상부면으로 토출되는 식료품을 빠르게 냉각시켜 적층된 상태로 유지되도록 할 수 있게 된다.
또한 냉각부(600)는 프레임(100)의 제1공간을 구분하는 격판(120)에 형성되어 제1공간 내부의 공기의 열을 흡수한 후 냉각된 공기를 제1공간 내부로 분사하는 증발기(640)와, 증발기(640)에 의해 열을 흡수한 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기(610)와, 압축기(610)에 의해 압축된 냉매를 프레임(100)의 외부 공기와 접촉시키고 팬을 이용하여 방열시키는 응축기(620)와, 방열부에 의해 열이 방출된 냉매의 압력을 낮은 공간으로 분사하여 액체상태로 변환시키는 팽창밸브(630)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
증발기(640)는 제1공간과 제2공간을 분리하는 격판(120)에 형성되어 있으며, 이때 제1공간의 공기가 증발기(640)와 접촉될 수 있도록 격판(120)에는 관통되는 홀이 형성되어 있고, 관통되는 홀에 증발기(640)가 장착되게 된다.
이때 증발기(640)는 냉매가 흐르는 관을 지그재그 형태로 형성시켜 격판(120)을 따라 상부에서 하부 방면으로 냉매가 이동되면서 제1공간의 공기와 접촉되는 면적 및 시간을 증가시키도록 형성되어 있으며, 냉매와 접촉된 공기가 도어(110) 방면으로 배출될 수 있도록 상부에는 다수 개의 팬이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 증발기(640)와 접촉된 공기는 차가운 냉매에 의해 냉각되어 제1공간 내부를 순환하게 되며 이를 통해 제1공간은 냉각된 상태로 유지될 수 있게 된다.
제1공간의 공기로부터 열을 흡수한 냉매는 관을 따라 제2공간에 형성된 압축기(610)로 유입되어 압축기(610)가 냉매를 고압으로 압축되게 되며, 압축된 냉매는 고온 고압 상태가 되면서 기체화되게 된다.
기체화된 공기는 응축기(620)로 이동되면서 프레임(100) 외부의 공기와 접촉되며, 고온고압으로 된 기체상태의 냉매는 온도가 낮은 외부 공기와 접촉되면서 열을 방출할 수 있게 된다.
이때 응축기(620)는 지그재그 형태로 형성되어 있어 냉매가 외부 공기와 접촉되는 시간 및 면적을 증가되도록 하는 것이 바람직하며, 응축기(620) 전면 또는 후면에는 프레임(100) 외부 방면으로 바람을 발생시켜 냉매가 열을 빠르게 방출할 수 있도록 팬이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 제2공간에는 다수 개의 환기구가 형성되어 있어 외부 공기가 제2공간 내부로 유입되고 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
응축기(620)에 의해 열이 방출되면 냉매는 온도가 저하되게 되며, 팽창밸브(630)를 통과하게 되면서 압력감소에 따라 열을 추가적으로 방출하고, 액체 상태로 변환될 수 있게 된다.
이를 통해 저온 상태의 냉매를 증발기(640)로 공급하여 다시 제1공간의 공기를 냉각시킬 수 있게 된다.
또한 제1공간은 외부로부터 열이 전달되지 않도록 하기 위해 단열제가 내측면에 형성되어 있는 것이 바람직하며, 도어(110)에는 고무패킹이 형성되어 있어 도어(110)가 닫혔을 때 외부 공기가 유입되거나 제1공간의 공기가 외부로 유출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터에 의하면, 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있고, 노즐의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있으며, 베드가 형성된 공간을 냉각된 상태로 유지시켜 적층된 식료품이 토출되는 식료품의 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 프레임 110 : 도어
120 : 격판 200 : 구동부
210 : 승강대 220 : 승강모터
230 : 이송대 240 : 이송모터
300 : 배출부 310 : 베드
320 : 배출대 330 : 배출모터
400 : 헤드부 410 : 수용함
420 : 가압단 430 : 구동모터
440 : 하우징 441 : 외부커버
442 : 내부커버 443 : 히팅코일
444 : 제1온도센서 450 : 노즐커버
451 : 노즐홈 452 : 노즐히터
453 : 제2온도센서 500 : 카트리지
510 : 피스톤 520 : 시린지
530 : 노즐 600 : 냉각부
610 : 압축기 620 : 응축기
630 : 팽창밸브 640 : 증발기
700 : 제어부

Claims (4)

  1. 내부가 비어있고 격판에 의해 각종 부재를 장착할 수 있도록 분리된 다수 개의 공간이 형성되고 전면에는 도어가 형성되어 있는 프레임과;
    상기 프레임의 제1공간 내부에 형성되며 식료품이 저장된 카트리지를 수용하고 상기 카트리지를 가압하여 식료품을 배출하도록 형성되는 헤드부와;
    상기 헤드부의 하부에 형성되어 상기 카트리지로부터 토출되는 식료품이 적층될 수 있도록 형성되는 베드가 형성된 배출부와;
    상기 헤드부의 측면에 형성되어 상기 헤드부를 수직 및 수평으로 이송시키는 구동부와;
    상기 프레임의 제2공간 내부에 형성되며 냉매를 이용하여 상기 제1공간 내부를 저온으로 유지하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 헤드부는
    상기 카트리지가 장착될 수 있도록 상부가 개구되어 있고 열을 발생시켜 카트리지의 외면을 가열하는 하우징과;
    상기 하우징의 하부면에 결합되며 상기 카트리지의 노즐 외면을 지지하고 열을 발생시켜 노즐이 냉각되지 않도록 방지하는 노즐커버와;
    상기 하우징의 상부에 형성되어 구동모터에 의해 수직하게 이동되어 상기 카트리지의 피스톤을 가압하여 식료품을 토출하는 가압단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 노즐커버는 상기 제1공간의 온도에 의해 상기 노즐이 냉각되지 않도록 방지하고, 온도센서를 통해 상기 노즐커버 내부의 온도가 일정한 상태로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는
    카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부는
    상기 프레임의 제1공간을 구분하는 상기 격판에 형성되어 상기 제1공간 내부의 공기의 열을 흡수한 후 냉각된 공기를 상기 제1공간 내부로 분사하는 증발기와;
    상기 증발기에 의해 열을 흡수한 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기와;
    상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 상기 프레임의 외부 공기와 접촉시키고 팬을 이용하여 방열시키는 응축기와;
    상기 방열부에 의해 열이 방출된 냉매의 압력을 낮은 공간으로 분사하여 액체상태로 변환시키는 팽창밸브;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3D 푸드 프린터.
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