KR20240005500A - 항온 오븐 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐은, 항온 대상물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온 오븐(100)에 있어서, 상기 항온 대상물이 내부에 삽입되는 단열재의 하우징(110); 상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된 발열부재(120); 상기 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 항온 대상물이 내부공간에 위치되고, 상기 발열체의 열에너지를 상기 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된 열전도부재(130); 및 상기 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위한 제어모듈(140);을 포함하며, 상기 발열부재(120)는, 상기 열전도부재(130)를 판의 면 전체로 감싼 상태에서 상기 발열체의 열에너지를 상기 열전도부재(130)로 전달하는 면상발열체일 수 있다. 이러한 항온 오븐은 발열부재(120)가 면상발열체로 구성되어 항온 대상물에 열에너지를 전달하는 면적이 증가됨으로써, 항온 대상물의 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
Description
본 발명은 항온 오븐에 관한 것으로, 고정밀도의 온도 제어를 통해 항온 대상물을 일정 온도로 유지시킬 수 있는 항온 오븐에 관한 것이다.
통상의 오븐은 항온 대상물로부터 분석 및 분취의 대상이 되는 성분의 효율적인 흡탈착 및 높은 재현성을 구현하기 위해 필연적으로 고정밀도의 온도 제어가 요구되고 있으나, 항온 대상물의 오븐 내 위치에 따라 상기 항온 대상물에 불균일한 열 자극이 가해져 상기 항온 대상물을 일정 온도로 유지하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 오븐의 고정밀도 온도 제어가 필요한 분야로는 미량 성분을 정확하게 분석하기 위한 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC), 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HLPC) 등 각종 크로마토그래피가 있다.
크로마토그래피는 혼합물에서 성분을 분리하는데 사용되는 화합물로서 혼합물의 성분과 함께 이동되는 이동상과, 상기 이동상을 이동시키기 위한 화합물이면서 이동되지 않는 고정상을 통해 혼합물의 성분을 분리하는 방법이며, 이에 속하는 가스 크로마토그래피는 통상적으로 이동상이 헬륨이나 질소 같은 불활성 가스이며, 액체 크로마토그래피는 통상적으로 이동상이 액체이다.
이러한 가스 크로마토그래피와 액체 크로마토그래피는 공통적으로 시료의 성분을 분리하는 컬럼(Column)과, 상기 컬럼을 통해 분리된 성분을 검출하는 검출기와, 컬럼의 온도를 일정 온도로 유지하기 위한 오븐이 구비되고, 가스 크로마토그래피의 경우 액체 크로마토그래피와 비교하여 온도에 영향을 많이 받기 때문에, 상기 컬럼이 오븐 내에 반드시 설치되어야 한다.
가스 크로마토그래피와 관련하여, 종래에는 대한민국 공개특허 제10-2015-0031015호(이하, 종래기술 1이라함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 1은 실온에서 액체이나 증기압이 상대적으로 높아 기체상과 액체상이 공존하고 있는 상태의 시료를 가스 크로마토그라피를 통해 정확하게 분석할 수 있도록 액체시료 주입부에 일정량의 액체 시료를 기화되지 않게 일정 압력으로 일정하게 주입함으로써 시료의 정밀한 측정을 가능하게 하는 가스 크로마토그래프법에 사용하는 휘발성 액체시료의 정량 주입 장치와 방법에 관한 것이다.
또한, 종래에는 대한민국 등록특허 제10-0846190호(이하, 종래기술 2이라함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 2는 VOC와 같은 휘발성 유해물질이나 악취물질과 같은 다양한 환경오염물질 시료를 흡착제를 이용하여 채집한 후, 열탈착을 통해 바로 기체 크로마토그래피(GC) 장치로 주입 분석하는 일반적인 방식과 달리, 바로 기체 크로마토그래피로 보내지 않고 열탈착과 동시에 일정한 순간 진공을 걸어 벨로우 시스템이나 시린지 진공펌프 같은 혼합용기에 저장하였다가 시료를 루프 및 컬럼을 통해 다양한 GC 검출기(FID, FPD, PFPD, NPD, MS 등)로 동시에 보내는 시료주입장치에 관한 것이다.
그리고 종래에는 대한민국 공개특허 제10-2018-0132543호(이하, 종래기술 3이라함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 3은 가스 크로마토그래피 시스템에 분석 컬럼의 온도를 유지하기 위해 분석 컬럼을 가열 또는 냉각시키는데 유체(예를 들어, 물, 오일, 공기, 또는 다른 액체나 가스)가 사용되지 않는 플루이드레스형 컬럼 오븐에 관한 것이다.
한편, 액체 크로마토그래피와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1538662호(이하, 종래기술 4이라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 4는 시계열적으로 앞서 측정한 시료가 액체 크로마토그래피 장치 내에 잔류하고, 마치 현재 측정하고 있는 시료 중에 그 물질이 존재하는 것과 같은 검출결과를 나타내는 현상으로서, 분석결과의 신뢰성을 저하시키는 캐리오버의 발생을 비교적 저가의 구성을 통해 억제함과 동시에 검출정밀도를 향상시키는 시료주입장치, 시료주입방법 및 액체 크로마토그래피 장치에 관한 것이다.
또한, 종래에는 일본 공개특허 제2014-235035호(이하, 종래기술 5이라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 5는 시료를 수납하여 분석 유로로 도입하는 시료 도입부와, 상기 시료의 조성물 분리를 실시하는 조성물 분리부와, 분리된 조성물의 성분을 검출하는 검출부와, 상기 시료 도입부와 상기 조성물 분리부 각각의 온도를 제어하는 온도 조절부(thermoregulation)와, 상기 시료 도입부와 상기 조성물 분리부가 각각 설치된 온도 조절부 사이를 열교환기(heat exchanger)를 통해 열적으로 결합하는 열전송부와, 상기 각 부의 제어를 실시하는 데이터 처리부(data processing)를 구비하고, 상기 온도 조절부가 하나로부터 방출되는 배열을 상기 열교환기를 통해 열공급을 필요로 하는 다른 온도 조절부로 열을 공급하는 액체크로마토그래피 분석 장치에 관한 것이다.
그러나 상기 종래 기술 1 내지 5는 오븐(온도 조절부)으로 크로마토그래피에 구비된 컬럼의 온도를 조절할 수 있도록 구성되어 있지만, 상기 컬럼의 온도 조정에 오랜 시간이 소요되면서 고정밀도의 온도 제어가 어려운 구조로 이루어져 있을 뿐만 아니라 열전도성 및 열효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 오븐의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 하우징, 발열체가 내장된 발열부재 및 상기 발열체의 열에너지를 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도부재가 모듈화됨으로써, 상기 항온 대상물을 일정 온도로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 열전도성 및 열효율성을 향상시킬 수 있는 항온 오븐을 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐은, 항온 대상물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온 오븐(100)에 있어서, 상기 항온 대상물이 내부에 삽입되는 단열재의 하우징(110); 상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된 발열부재(120); 상기 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 항온 대상물이 내부공간에 위치되고, 상기 발열체의 열에너지를 상기 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된 열전도부재(130); 및 상기 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위한 제어모듈(140);을 포함하며, 상기 발열부재(120)는, 상기 열전도부재(130)를 판의 면 전체로 감싼 상태에서 상기 발열체의 열에너지를 상기 열전도부재(130)로 전달하는 면상발열체일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐은, 내부로 유입된 혼합물의 성분을 분리하기 위한 컬럼(C)의 온도를 조절하기 위한 크로마토그래피용 항온 오븐(100)에 있어서, 상기 컬럼(C)이 내부에 삽입되는 단열재의 하우징(110); 상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된 발열부재(120); 상기 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 발열체의 열에너지를 내부공간에 위치된 상기 컬럼(C)으로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된 열전도부재(130); 및 상기 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위한 제어모듈(140);을 포함하며, 상기 열전도부재(130), 발열부재(120) 및 하우징(110)에는, 상기 컬럼(C)의 일측 및 타측에 구비된 유입부(C1) 및 유출부(C2)가 관통되어 외부에 노출되도록 하고, 상기 컬럼(C)의 위치를 고정시키기 위한 고정홀(150)이 형성될 수 있다.
본 발명은 하우징(110), 발열체가 내장된 발열부재(120) 및 상기 발열체의 열에너지를 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도부재(130)가 모듈화됨으로써, 상기 항온 대상물을 일정 온도로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 열전도성 및 열효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 발열부재(120)가 면상발열체로 구성되어 항온 대상물에 열에너지를 전달하는 면적이 증가됨으로써, 항온 대상물의 온도를 효율적으로 조정할 수 있다.
그리고 본 발명은 발열부재(120)가 기설정된 다양한 온도로 발열될 수 있음에 따라 컬럼(C)이 혼합물의 성분을 다양하게 분리할 수 있으며, 이를 통해 크로마토그래피 분야에서의 활용성 및 범용성이 향상된 오븐을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 내부 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 내부 모식도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
항온 오븐(100)은 본 발명의 일 실시예에서 가로, 세로의 길이가 10 cm, 폭이 1 cm 크기인 직사각형 박스의 형태로 구현될 수 있으며, 고정밀도의 온도 제어를 통해 항온 대상물을 일정 온도로 유지시키기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 구성요소를 구비할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐(100)은 하우징(110), 발열부재(120), 열전도부재(130) 및 제어모듈(140)이 구비된다.
상기 하우징(110)은 사용자와의 접촉이 이루어질 수 있는 항온 오븐(100)의 외면으로서 항온 대상물이 내부에 삽입되며, 발열부재(120)를 감싸는 형태로 항온 오븐(100)상에 구비되고, 상기 발열부재(120)의 열에너지가 사용자에게 전달되는 것을 차단하기 위해 열전도율이 매우 낮은 유리섬유 등의 단열재로 이루어진다.
상기 발열부재(120)는 항온 오븐(100)상에서 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된다.
또한, 상기 발열부재(120)는 항온 오븐(100)상에서 판의 면 전체로 감싼 열전도부재(130)로 발열체의 열에너지를 전달하여 상기 열전도부재(130)의 내부공간에 위치되는 항온 대상물을 일정 온도로 유지시키는 면상발열체일 수 있다.
상기 발열부재(120)의 발열체는 본 발명에서 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 상기 발열체의 다양한 실시예는 다음과 같다.
제1 실시예
제1 실시예에서, 상기 발열부재(120)의 발열체는 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위해 구비된 제어모듈(140)의 제어에 따라 25 내지 200 ℃의 온도로 발열되어 항온 대상물을 일정 온도로 유지시키며, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 발열부재(120)의 내부에 배치되는 발열수단일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 2를 참조하면, 상기 발열수단은 발열부재(120)의 내부상에서 교대로 배열되는 제1 발열수단(121), 제2 발열수단(122), 제3 발열수단(123) 및 제4 발열수단(124)으로 마련될 수 있다.
상기 제1 발열수단(121)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 50 ℃의 온도로 발열된다.
이러한 상기 제1 발열수단(121)은 50 ℃의 온도로 발열되기 위한 조성물이 탄소섬유와 펄프일 수 있으며, 상기 제1 발열수단(121)의 조성물인 탄소섬유와 펄프는 4:6의 중량비율로 혼합된 후에 PE(폴리에틸렌) 코팅될 수 있다.
이와 같은, 상기 제1 발열수단(121)은 제어모듈(140)의 제어에 따라 100 % 상태로 발열되면 50 ℃의 온도로 발열될 수 있으며, 이에 따라 50 % 상태로 발열되면 25 ℃의 온도로 발열될 수 있다.
상기 제2 발열수단(122)은 발열부재(120)의 내부상에서 제1 발열수단(121) 및 제3 발열수단(123)과 인접하게 되며, 제어모듈(140)의 제어에 따라 100 ℃의 온도로 발열된다.
이러한 상기 제2 발열수단(122)은 100 ℃의 온도로 발열되기 위한 조성물이 탄소섬유와 펄프일 수 있으며, 상기 제2 발열수단(122)의 조성물인 탄소섬유와 펄프는 7:3의 중량비율로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 제2 발열수단(122)은 조성물을 탄소섬유와 펄프로 한정하는 것은 아니며, 실시하기에 따라 100 ℃의 온도로 발열되기 위한 조성물이 탄소나노튜브와 탄소섬유로 대체될 수 있으며, 상기 제2 발열수단(122)의 대체 조성물인 탄소나노튜브와 탄소섬유는 95:5의 중량비율로 혼합될 수 있다.
상기 제3 발열수단(123)은 발열부재(120)의 내부상에서 제2 발열수단(122) 및 제4 발열수단(124)과 인접하게 되며, 제어모듈(140)의 제어에 따라 150 ℃의 온도로 발열된다.
이러한 상기 제3 발열수단(123)은 150 ℃의 온도로 발열되기 위한 조성물이 탄소나노튜브와 탄소섬유일 수 있으며, 상기 제3 발열수단(123)의 조성물인 탄소나노튜브와 탄소섬유는 8:2의 중량비율로 혼합된 후에 가열 압착기(Hot-press)를 통해 5 Mpa의 압력으로 열 압착될 수 있다.
상기 제4 발열수단(124)은 발열부재(120)의 내부상에서 제3 발열수단(123) 및 제1 발열수단(121)과 인접하게 되며, 제어모듈(140)의 제어에 따라 200 ℃의 온도로 발열된다.
이러한 상기 제4 발열수단(124)은 200 ℃의 온도로 발열되기 위한 조성물이 탄소나노튜브와 탄소섬유일 수 있으며, 상기 제4 발열수단(124)의 조성물인 탄소나노튜브와 탄소섬유는 8:2의 중량비율로 혼합된 후에 가열 압착기를 통해 10 Mpa의 압력으로 열 압착될 수 있다.
이와 같은, 상기 발열부재(120)는 제어모듈(140)에 의해 발열되는 발열수단의 종류 및 발열된 발열수단의 발열 개수에 따라 다양한 방식으로 열전도부재(130)의 내부에 위치된 항온 대상물의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있으며, 이 과정의 예시는 다음과 같다.
구체적인 일 예로, 상기 발열부재(120)는 제1 발열수단(121), 제2 발열수단(122), 제3 발열수단(123) 및 제4 발열수단(124) 중 적어도 하나의 발열수단이 발열되는 것을 통해 열전도부재(130)의 내부에 위치된 항온 대상물의 온도를 특정 온도(25 내지 200 ℃)로 조정할 수 있다.
구체적인 다른 예로, 상기 발열부재(120)는 제1 발열수단(121), 제2 발열수단(122), 제3 발열수단(123) 및 제4 발열수단(124) 중 2개 이상의 발열수단이 발열되는 것을 통해 열전도부재(130)의 내부에 위치된 항온 대상물의 온도를 특정 온도(25 내지 200 ℃)로 조정할 수 있다.
제2 실시예
제2 실시예에서, 상기 발열부재(120)의 발열체는 제어모듈(140)로부터 공급되는 전원(전기에너지)을 특정 온도(예: 25 내지 200 ℃)의 열에너지로 변환시키는 열전소자로서, 상기 열에너지를 열전도부재(130)의 내부에 위치된 항온 대상물에 전달하는 것을 통해 상기 항온 대상물의 온도를 특정 온도로 조정할 수 있다.
이러한 상기 열전소자는 열에너지를 항온 대상물에 전달하기 위한 발열 방향과 흡열(냉각) 방향이 설정되는데, 상기 열전소자의 발열 방향은 열전도부재(130)를 감싸는 발열부재(120)의 내면을 향하는 방향일 수 있고, 냉각 방향은 하우징(110)에 의해 감싸지는 상기 발열부재(120)의 외면을 향하는 방향일 수 있다.
이와 같은, 상기 열전소자는 항온 대상물의 온도를 특정 온도로 조정하기 위해 도 3에 도시된 구성요소를 구비하여 상기 발열부재(120)의 내부상에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열부재의 내부 모식도이다.
도 3을 참조하면, 상기 열전소자는 제1 열전소재(125), 제2 열전소재(126), 전극판(127) 및 세라믹판(128)이 구비된다.
상기 제1 열전소재(125)와 제2 열전소재(126)는 전극판(127)의 사이 공간상에서 교대로 배열되며 전기적으로 직렬 접속될 수 있다.
상기 제1 열전소재(125)는 상기 제2 열전소재(126)과 접합되는 소자로서 전류 캐리어가 주로 전자인 N형 반도체 또는 전류 캐리어가 주로 정공인 P형 반도체일 수 있다.
상기 제2 열전소재(126)는 상기 제1 열전소재(125)가 N형 반도체라면 P형 반도체로 마련될 수 있으며, 상기 제1 열전소재(125)가 P형 반도체라면 N형 반도체로 마련될 수 있다.
이러한 상기 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)는 상기 제1 전극판(127a) 및 제2 전극판(127b) 중 적어도 하나를 통해 제어모듈(140)로부터 전원을 공급받게 된다.
또한, 상기 제1 열전소재(125)와 제2 열전소재(126)는 N형 및 P형 반도체로 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 서로 다른 종류의 금속으로 대체될 수도 있다.
상기 전극판(127)은 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)와 세라믹판(128)의 사이 공간에 배치되어 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)에 직렬로 연결되도록 상기 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)의 표면에 납땜 등의 방법을 통해 부착될 수 있으며, 발열부재(120)의 내면과 근접한 제1 전극판(127a)과, 상기 발열부재(120)의 외면과 근접한 제2 전극판(127b)으로 이루어진다.
상기 제1 전극판(127a)은 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126) 중 P형 반도체 측이 '+'가 되고, N형 반도체 측이 '-'가 되도록 제어모듈(140)로부터 전원이 공급되어 전류가 P형 반도체 측에서 N형 반도체 측으로 흐르게 될 때 발생되는 펠티에(Peltier) 효과에 의해 발열 반응이 일어나 상기 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)의 열에너지를 열전도부재(130)의 외면을 감싸는 발열부재(120)의 내면에 전달하게 된다.
상기 제2 전극판(127b)은 제1 전극판(127a)이 필티에 효과에 의해 발열 반응이 일어날 때 흡열 반응이 일어나며, 이러한 흡열 반응을 통해 발열부재(120)의 외면을 감싸는 하우징(110)의 냉기를 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)에 전달하여 열에너지가 발생된 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)가 냉각되도록 한다.
상기 세라믹판(128)은 열전도부재(130)를 감싸는 발열부재(120)의 내면과 접촉되는 제1 세라믹판(128a)과, 하우징(110)에 의해 감싸지는 상기 발열부재(120)의 외면과 접촉되는 제2 세라믹판(128b)으로 이루어진다.
상기 제1 세라믹판(128a)과 제2 세라믹판(128b)은 발열부재(120)에 가해지는 충격으로부터 열전소자를 보호함과 동시에 제1 열전소재(125) 및 제2 열전소재(126)에 공급되는 전원의 절연을 목적으로 열전소자상에 구비된다.
제3 실시예
제3 실시예에서, 상기 열전소자(120)의 발열체는 상기 제1 실시예와 동일하게 제1 발열수단(121), 제2 발열수단(122), 제3 발열수단(123) 및 제4 발열수단(124)일 수 있으나, 상기 제1 실시예와 달리 제어모듈(140)은 전압조정부로 마련될 수 있다.
상기 제어모듈(140)은 전압조정부로서 제1, 2, 3, 4 발열수단(121, 122, 123, 124)에 전원을 공급하되, 전원의 전압을 조정하여 상기 제1, 2, 3, 4 발열수단(121, 122, 123, 124) 중 하나 이상의 발열수단이 특정 온도(예: 25 내지 200 ℃)로 발열되도록 하며, 이를 통해 열전도부재(130)의 내부에 위치된 항온 대상물의 온도가 특정 온도로 조정되도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 열전도부재(130)는 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 발열부재(120)의 발열체에 의해 일정 온도로 유지될 항온 대상물이 내부공간에 위치된다.
이러한 상기 열전도부재(130)는 발열부재(120)의 발열체로부터 발생된 열에너지를 상기 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된다.
상기 열전도부재(130)를 구성하는 열전도성 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있어 종류를 한정하지 아니하나, 본 발명의 일 실시예에서는 철 등의 금속으로 구성되어 항온 대상물의 항온이 효율적으로 이루어지도록 한다.
상기 제어모듈(140)은 하우징(110)의 외부에 설치되며, 발열부재(120)에 전원을 공급하여 상기 발열부재(120)의 발열체가 특정 온도로 발열되도록 하거나, 전원의 전압 조정을 통해 상기 발열부재(120)의 발열체가 특정 온도로 발열되도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 항온 오븐(100)을 크로마토그래피 분야에서 사용할 수 있도록 변형된 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐(100)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐(100)은 내부로 유입된 혼합물의 성분을 분리하기 위한 컬럼(C)의 온도를 조절하기 위한 장치로서, 컬럼(C)의 온도를 조절하기 위한 구성요소가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 구비된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐의 내부 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온 오븐(100)은 하우징(110), 발열부재(120), 열전도부재(130), 제어모듈(140) 및 고정홀(150)이 구비된다.
상기 하우징(110)은 본 발명의 일 실시예와 동일하게 발열부재(120)를 감싸는 형태로 항온 오븐(100)상에 구비되며, 상기 발열부재(120)의 열에너지가 사용자에게 전달되는 것을 차단하기 위해 단열재로 이루어질 수 있으나, 다른 실시예에서는 항온 대상물 대신 컬럼(C)이 내부에 삽입될 수 있다.
상기 컬럼(C)은 가스 크로마토그래피용 또는 액체 크로마토그래피용으로서 기체 혼합물 또는 액체 혼합물의 성분을 분리하는 장치이며, 발열부재(120)의 열에너지를 통해 일정 온도로 유지될 항온 대상물이다.
이러한 상기 칼럼(C)은 일측에는 혼합물이 유입될 유입부(C1)이 구성되며, 타측에는 상기 혼합물이 유출될 유출부(C2)가 구성된다.
상기 발열부재(120)는 본 발명의 일 실시예와 동일하게 항온 오븐(100)상에서 하우징(110)의 내부에 배치되는 면상발열체로서 발열이 가능한 발열체가 내장되며, 상기 발열부재(120)의 발열체는 제어모듈(140)에 의해 서로 다른 온도로 발열이 가능한 제1, 2, 3, 4 발열수단(121, 122, 123, 124)이거나, 발열 반응과 흡열 반응이 일어나는 열전소자일 수 있다.
상기 열전도부재(130)는 본 발명의 일 실시예와 동일하게 발열부재(120)의 내부에 배치되나, 다른 실시예에서는 컬럼(C)이 내부공간에 위치되고, 상기 발열부재(120)의 발열체로부터 발생된 열에너지를 상기 컬럼(C)으로 전달하기 위해 열전도성 재질인 철 등의 금속으로 구성되며, 이를 통해 상기 컬럼(C)의 항온이 효율적으로 이루어지도록 한다.
상기 제어모듈(140)은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
상기 고정홀(150)은 열전도부재(130), 발열부재(120) 및 하우징(110)를 관통하는 형태로 항온 오븐(100)상에 형성되며, 컬럼(C)의 유입부(C1) 및 유출부(C2)가 관통되어 외부에 노출되도록 한다.
이러한 상기 고정홀(150)은 컬럼(C)의 유입부(C1) 및 유출부(C2)를 외부에 노출시킬 뿐만 아니라, 상기 컬럼(C)의 위치를 고정시키는 역할을 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100: 항온 오븐,
110: 하우징,
120: 발열부재, 121: 제1 발열수단,
122: 제2 발열수단, 123: 제3 발열수단,
124: 제4 발열수단, 125: 제1 열전소재,
126: 제2 열전소재, 127a: 제1 전극판,
127b: 제2 전극판, 128a: 제1 세라믹판,
128b: 제2 세라믹판, 130: 열전도부재,
140: 제어모듈, 150: 고정홀,
C: 컬럼, C1: 유입부,
C2: 유출부.
120: 발열부재, 121: 제1 발열수단,
122: 제2 발열수단, 123: 제3 발열수단,
124: 제4 발열수단, 125: 제1 열전소재,
126: 제2 열전소재, 127a: 제1 전극판,
127b: 제2 전극판, 128a: 제1 세라믹판,
128b: 제2 세라믹판, 130: 열전도부재,
140: 제어모듈, 150: 고정홀,
C: 컬럼, C1: 유입부,
C2: 유출부.
Claims (9)
- 항온 대상물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온 오븐(100)에 있어서,
상기 항온 대상물이 내부에 삽입되는 단열재의 하우징(110);
상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된 발열부재(120);
상기 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 항온 대상물이 내부공간에 위치되고, 상기 발열체의 열에너지를 상기 항온 대상물로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된 열전도부재(130); 및
상기 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위한 제어모듈(140);을 포함하며,
상기 발열부재(120)는,
상기 열전도부재(130)를 판의 면 전체로 감싼 상태에서 상기 발열체의 열에너지를 상기 열전도부재(130)로 전달하는 면상발열체인 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 1 항에 있어서,
상기 발열부재(120)는,
상기 발열체가 상기 제어모듈(140)의 제어에 따라 25 내지 200 ℃의 온도로 발열되는 발열수단인 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 2 항에 있어서,
상기 발열수단은,
탄소섬유와 펄프의 혼합으로 구성되고, 상기 제어모듈(140)의 제어에 따라 50 ℃의 온도로 발열되는 제1 발열수단(121);
상기 제1 발열수단(121)과 인접하며, 탄소섬유와 펄프의 혼합으로 구성되고, 상기 제어모듈(140)의 제어에 따라 100 ℃의 온도로 발열되는 제2 발열수단(122);
상기 제2 발열수단(122)과 인접하며, 탄소나노튜브와 탄소섬유의 혼합으로 구성되고, 상기 제어모듈(140)의 제어에 따라 150 ℃의 온도로 발열되는 제3 발열수단(123); 및
상기 제1 발열수단(121), 제3 발열수단(123)과 인접하며, 탄소나노튜브와 탄소섬유의 혼합으로 구성되고, 상기 제어모듈(140)의 제어에 따라 200 ℃의 온도로 발열되는 제4 발열부(124);를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 3 항에 있어서,
상기 발열부재(120)는,
상기 제1 발열수단(121), 제2 발열수단(122), 제3 발열수단(123), 제4 발열수단(124) 중 2개 이상의 발열수단이 상기 제어모듈(140)에 의해 50 내지 200 ℃의 온도로 발열되어 상기 항온 대상물의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어모듈(140)은,
상기 발열수단에 전원을 공급하여 상기 발열수단이 발열되도록 하며, 상기 발열수단으로 공급되는 전원의 전압을 조정하는 전압조정부인 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 1 항에 있어서,
상기 발열체는,
발열 반응으로 상기 열전도부재(130)를 감싸는 상기 발열부재(120)의 내면에 열에너지를 전달하며, 흡열 반응으로 상기 하우징(110)의 냉기를 통해 냉각되는 열전소자인 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 1 항에 있어서,
상기 열전도부재(130)는,
상기 발열체의 열에너지를 상기 항온대상물로 전달하기 위한 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 내부로 유입된 혼합물의 성분을 분리하기 위한 컬럼(C)의 온도를 조절하기 위한 크로마토그래피용 항온 오븐(100)에 있어서,
상기 컬럼(C)이 내부에 삽입되는 단열재의 하우징(110);
상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 발열이 가능한 발열체가 내장된 발열부재(120);
상기 발열부재(120)의 내부에 배치되며, 상기 발열체의 열에너지를 내부공간에 위치된 상기 컬럼(C)으로 전달하기 위한 열전도성 재질로 구성된 열전도부재(130); 및
상기 발열부재(120)의 온도를 제어하기 위한 제어모듈(140);을 포함하며,
상기 열전도부재(130), 발열부재(120) 및 하우징(110)에는,
상기 컬럼(C)의 일측 및 타측에 구비된 유입부(C1) 및 유출부(C2)가 관통되어 외부에 노출되도록 하고, 상기 컬럼(C)의 위치를 고정시키기 위한 고정홀(150)이 형성되는 것을 특징으로 하는 항온 오븐. - 제 8 항에 있어서,
상기 컬럼(C)이 가스 크로마토그래피용 또는 액체 크로마토그래피용인 것을 특징으로 하는 항온 오븐.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220082673A KR20240005500A (ko) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 항온 오븐 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240005500A true KR20240005500A (ko) | 2024-01-12 |
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ID=89541807
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| KR1020220082673A KR20240005500A (ko) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 항온 오븐 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20240005500A (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846190B1 (ko) | 2006-12-18 | 2008-07-14 | 김조천 | 진공 열탈착을 이용한 휘발성 유해가스 및 악취 물질의다중 시료 주입장치 |
| JP2014235035A (ja) | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 液体クロマトグラフ分析装置、並びにそれを用いた分析システム及び分析方法 |
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2022
- 2022-07-05 KR KR1020220082673A patent/KR20240005500A/ko not_active Application Discontinuation
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