KR101639717B1 - 3D printer using thermoelectric element - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전소자를 활용한 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 작업공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스 내부에 설치되고 작업대상물을 형성하는 재료를 압출하여 분사하는 압출부와; 상기 작업공간 내에서 상기 압출부를 X,Y,Z축방향으로 이동시키기 위한 이송부와; 상기 이송부의 동작을 제어하는 이송제어부와; 열을 방출하는 제1방출부와 열을 흡수하는 제1흡열부를 구비하며, 상기 제1방출부와 상기 제1흡열부가 각각 상기 케이스 외부와 내부를 향하도록 상기 케이스에 설치되어 상기 작업공간을 냉각시키는 제1열전소자와; 상기 제1열전소자로 전류를 공급 및 상기 제1열전소자로 공급되는 전류량을 제어하는 소자제어부와; 상기 제1열전소자에서 발생하는 열을 회수 및 회수된 열을 이용하여 상기 재료 및 상기 압출부를 가열시킬 수 있도록 된 폐열회수부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터에 의하면, 열전소자의 흡열부에 의해 작업공간을 냉각 및 일정한 온도로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 작업대상을 형성하는 재료 및 재료를 압출하는 압출부를 가온시킬 수 있어 재료를 용이하게 압출시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printer using a thermoelectric element, and more particularly, to a 3D printer using a thermoelectric element. An extrusion unit installed in the case and extruding and injecting a material forming the workpiece; A conveying part for moving the extruded part in the X, Y and Z axis directions in the work space; A transfer control unit for controlling the operation of the transfer unit; A first radiator for radiating heat and a first heat absorbing unit for absorbing heat, wherein the first radiator and the first heat absorbing unit are installed in the case so as to face the inside and outside of the case, respectively, A first thermoelectric element for applying a voltage thereto; A device controller for supplying a current to the first thermoelectric element and controlling an amount of current supplied to the first thermoelectric element; And a waste heat recovering part for recovering heat generated in the first thermoelectric element and heating the material and the extruded part using the recovered heat.
According to the 3D printer utilizing the thermoelectric element according to the present invention, not only the heat space of the thermoelectric element can keep the work space at a constant temperature by cooling, but also the waste heat that is discharged to the outside is recovered, And the extruded portion for extruding the material can be heated, so that the material can be easily extruded.

Description

열전소자를 활용한 3D 프린터{3D printer using thermoelectric element}A 3D printer using a thermoelectric element

본 발명은 열전소자를 활용한 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전소자를 이용하여 내부의 공간을 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 열전소자를 활용한 3D 프린터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printer using a thermoelectric element, and more particularly, to a 3D printer using a thermoelectric element that can maintain a space at a constant temperature using a thermoelectric element.

3D 프린터는 지난 수년 사이에 오픈소스를 기반으로 급속히 발전하여 왔으며, 불과 1~2년 사이에 국내에서도 3D 프린터를 데스크탑 용으로 개발하여 대중화에 나서고 있을 뿐만 아니라, 인터넷 쇼핑몰 등을 이용하여 점차 폭넓게 확산 되어가고 있다.3D printers have evolved rapidly based on open source in the last few years. In addition, not only are 3D printers developed for desktop use in the domestic market in a year or two, but they are also popularizing them, It is becoming.

일반적인 3D 프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modelling)과 DLP방식(DigitalLight Processing), SLA방식(Stereolithography Apparatus) 그리고 SLS방식(Selective Laser Sintering)으로 구분되고, 사용 재료는 세라믹, 플라스틱, 금속, 수지 등 다양한 종류가 사용되고 있으며, 3D프린팅 소재 산업의 발달과 함께 식재료 등을 포함하여 더욱더 다양해지고 있는 추세이다.Typical printing methods of 3D printers are classified into FDM (Fused Deposition Modeling), DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography Apparatus) and SLS (Selective Laser Sintering). Materials used are ceramics, Resin, etc., are being used. As the 3D printing material industry develops, it is becoming more and more diverse including food ingredients.

식품제작용 3D 프린터는 모터의 구동부, 회로 등을 포함한 기구부, 3D모델링에서 G-Code를 생성하는 G-Code생성부, G-Code를 해석하여 X-Y-Z 축과 사출을 담당하는 각 모터에 명령을 전달하는 구동 명령부, 명령에 따라 식재료를 압출하는 식재료 압출장치와 식재료를 보관하는 식재료 카트리지, 압출되는 식재료의 굵기를 결정하는 노즐부, 출력물을 안착시킬 수 있도록 하는 베드와 선택 사항인 베드 히팅부 등으로 구성된다.The 3D printer for food production consists of G-code generator for generating G-code in 3D modeling, G-code interpreting, and commands to XYZ axis and each motor for injection. A food material extrusion device for extruding the food according to the command, a food material cartridge for storing the food material, a nozzle part for determining the thickness of the food material to be extruded, a bed for placing the output, and an optional bed heating part .

식품제작용 3D 프린터의 제품성형 방식은 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3D으로 적층하면서 형태를 만들어가는 적층식(FDM)으로, 이를 위한 식재료 압출장치는 크게 가열압출방식과 비가열 압출방식으로 구분된다.The product molding method of the food manufacturing 3D printer is a lamination type (FDM) in which the object is formed in a two-dimensional plane form by laminating it in 3D, and the food material extrusion apparatus for this is a heat extrusion type and non- Extrusion method.

상기의 가열압출방식은 초컬릿과 설탕 등과 같은 열가소성 식재료를 가열하여 용융된 식재료를 압출하는 방식으로 노즐부분에 식재료에 열을 전달할 수 있도록 하는 노즐히팅부를 포함하거나, 식재료 카트리지를 가열할 수 있도록 하는 카트리지 히팅부를 포함하고 있다. The heating and extruding method includes a nozzle heating part for heating the thermoplastic food such as chocolate and sugar to extrude the melted food material in order to transmit heat to the food material in the nozzle part, And a heating unit.

한편, 상기의 비가열 압출방식은 선 가공처리된 (반)액상의 식재료에 적합하며, 일반적으로 주사기를 응용하여 개발한 실린더형 카트리지에 (반)액상의 식재료를 충진하고, 피스톤을 밀어 노즐을 통해 식재료를 압출함으로써 2차원 평면형태를 만들고 이를 순차적으로 적층하여 식품을 3차원으로 성형하는 것이다.On the other hand, the non-heat extrusion method is suitable for (semi) liquid food materials that have been subjected to pre-processing. In general, a cylindrical cartridge developed by applying a syringe is filled with (semi-) liquid food ingredients, And the food is extruded to form a two-dimensional planar shape, which is sequentially laminated to form the food in three dimensions.

KRKR 10-134670410-1346704 B1B1 KRKR 10-2014-003628510-2014-0036285 AA

본 발명은 열전소자를 활용하여 3D 프린터 내부의 공간을 설정된 온도범위로 균일하게 유지시킬 수 있으면서, 3D 프린터 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 재료를 압출하는 압출부에 열을 제공함으로써 재료의 압출을 용이하게 할 수 있는 열전소자를 활용한 3D 프린터를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention can utilize a thermoelectric element to uniformly maintain a space within a 3D printer in a predetermined temperature range while recovering waste heat discharged to the outside of a 3D printer to provide heat to an extruding part for extruding the material, And to provide a 3D printer utilizing a thermoelectric element that can be easily operated.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 내부에 작업공간이 마련된 케이스와; 상기 케이스 내부에 설치되고 재료를 압출하여 분사하는 압출부와; 상기 작업공간 내에서 상기 압출부를 X,Y,Z축방향으로 이동시키기 위한 이송부와; 상기 이송부의 동작을 제어하는 이송제어부와; 열을 방출하는 제1방출부와 열을 흡수하는 제1흡열부를 구비하며, 상기 제1방출부와 상기 제1흡열부가 각각 상기 케이스 외부와 내부를 향하도록 상기 케이스에 설치되어 상기 작업공간을 냉각시키는 제1열전소자와; 상기 제1열전소자로 전류를 공급 및 상기 제1열전소자로 공급되는 전류량을 제어하는 소자제어부와; 상기 제1열전소자에서 발생하는 열을 회수 및 회수된 열을 이용하여 상기 재료 및 상기 압출부를 가열시킬 수 있도록 된 폐열회수부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a 3D printer using a thermoelectric element, including: a case having a work space therein; An extrusion portion provided inside the case and extruding and injecting a material; A conveying part for moving the extruded part in the X, Y and Z axis directions in the work space; A transfer control unit for controlling the operation of the transfer unit; A first radiator for radiating heat and a first heat absorbing unit for absorbing heat, wherein the first radiator and the first heat absorbing unit are installed in the case so as to face the inside and outside of the case, respectively, A first thermoelectric element for applying a voltage thereto; A device controller for supplying a current to the first thermoelectric element and controlling an amount of current supplied to the first thermoelectric element; And a waste heat recovering part for recovering heat generated in the first thermoelectric element and heating the material and the extruded part using the recovered heat.

본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터의 상기 폐열회수부는 상기 재료를 보관하기 위한 보관탱크와, 상기 제1열전소자의 상기 제1방출부에서 방출되는 열을 흡수하여 상기 재료를 가온시키도록 상기 보관탱크로부터 상기 제1방출부를 경유하도록 연장된 열교환파이프와, 상기 보관탱크로부터 상기 재료를 펌핑하여 열교환파이프로 공급하는 공급펌프 및 상기 열교환파이프와 연결 및 상기 열교환파이프에서 가온된 상태의 재료를 상기 열교환파이프로부터 공급받아 상기 압출부를 가온시키는 제1가열부를 포함한다.The waste heat recovering unit of the 3D printer utilizing the thermoelectric device according to the present invention includes a storage tank for storing the material and a heating unit for heating the material by absorbing heat emitted from the first emitting unit of the first thermoelectric element A supply pump for supplying the material from the storage tank to the heat exchange pipe and a supply pump for connecting the heat exchange pipe and a material heated in the heat exchange pipe to the heat exchange pipe, And a first heating part supplied from the heat exchange pipe and heating the extruded part.

본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 상기 작업공간으로 온풍을 공급하는 온풍공급부;를 더 구비하고, 상기 온풍공급부는 내부에 중공부가 형성되고 일 측과 타 측에 각각 유입구와 토출구가 구비된 하우징과, 열을 방출하는 제2방출부와 열을 흡수하는 제2흡열부를 구비하고, 상기 하우징 내부에서 상기 제2방출부는 상기 토출구를 향하고 상기 제2흡열부는 상기 유입구를 향하도록 설치되는 제2열전소자와, 상기 토출구와 상기 제2방출부 사이에 설치되어 상기 토출구를 향하여 바람을 불어내는 팬과, 상기 제2열전소자의 후방에 설치 및 상기 열교환파이프와 연결되어 상기 열교환파이프로부터 가온된 상태의 재료를 공급받아 상기 제2열전소자의 제2흡열부 측으로 열을 공급하는 제2가열부를 포함한다.The 3D printer using the thermoelectric device according to the present invention further comprises a hot air supply unit for supplying hot air to the work space, wherein the hot air supply unit has a hollow part formed therein, and has an inlet and an outlet at one side and the other side And a second heat absorbing portion for absorbing heat, wherein the second radiating portion faces the discharge opening in the housing, and the second heat absorbing portion faces the inlet, A second thermoelectric element, a fan installed between the discharge port and the second discharge unit and blowing air toward the discharge port, and a second thermoelectric element mounted on the rear side of the second thermoelectric element and connected to the heat exchange pipe, And a second heating unit configured to supply the heat to the second heat absorbing unit side of the second thermoelectric element.

본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 작업공간의 온도를 측정하는 온도센서를 더 구비하고, 상기 소자제어부는 상기 작업공간의 온도를 설정된 온도범위로 유지시킬 수 있도록 상기 온도센서에서 측정된 온도값에 기초하여 상기 제1열전소자로 공급되는 전류량을 제어한다.The 3D printer using the thermoelectric device according to the present invention may further include a temperature sensor installed inside the case to measure the temperature of the work space, and the device control unit may maintain the temperature of the work space at a predetermined temperature range The amount of current supplied to the first thermoelectric element is controlled based on the temperature value measured by the temperature sensor.

본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터에 의하면, 열전소자의 흡열부에 의해 작업공간을 냉각 및 일정한 온도로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 작업대상을 형성하는 재료 및 재료를 압출하는 압출부를 가온시킬 수 있어 재료를 용이하게 압출시킬 수 있다.According to the 3D printer utilizing the thermoelectric element according to the present invention, not only the heat space of the thermoelectric element can keep the work space at a constant temperature by cooling, but also the waste heat that is discharged to the outside is recovered, And the extruded portion for extruding the material can be heated, so that the material can be easily extruded.

도 1은 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 압출부 및 압출부를 이동시키는 이송부를 나타낸 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 온풍공급부를 나타낸 단면도.1 is a perspective view illustrating a 3D printer utilizing a thermoelectric element according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the pushing portion shown in FIG. 1 and the feeding portion for moving the pushing portion.
3 is a sectional view of the warm air supply unit shown in Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열전소자를 활용한 프린터에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 프린터가 도시되어 있다.Hereinafter, a printer utilizing a thermoelectric device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show a printer utilizing a thermoelectric device according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 프린터는 내부에 작업공간(11)이 마련된 케이스(10)와; 압출부(20)와; 이송부(30)와; 제1열전소자(40)와; 소자제어부와; 폐열회수부(50)를 포함한다.1 to 3, a printer using a thermoelectric device according to the present invention includes a case 10 having a work space 11 therein; An extrusion portion 20; A transfer unit 30; A first thermoelectric element (40); A device control unit; And a waste heat recovery unit (50).

상기 케이스(10)는 내부에 작업공간(11)이 마련되어 있고, 일 측면에 개구부가 형성되어 있으며, 도시되어 있지 않지만 상기 개구부에는 작업공간(11)을 개폐할 수 있도록 개폐도어(미도시)가 설치되어 있다.An opening and closing door (not shown) is provided in the opening 10 to open and close the work space 11, though not shown. The case 10 is provided with a work space 11 therein, Is installed.

상기 압출부(20)는 상기 케이스(10) 내부에 설치되어 재료를 압출하여 분사하는 것으로서, 후술하는 이송부(30)에 결합되어 작업공간(11) 내에서 X,Y,Z축으로 이동할 수 있도록 되어 있다.The extrusion portion 20 is provided inside the case 10 and extrudes and injects the material so that the extrusion portion 20 is coupled to a transfer portion 30 to be described later so as to be movable in the X, .

상기 압출부(20)는 재료를 담을 수 있게 내부에 수용공간이 마련되고 하단에 재료를 분사시킬 수 있도록 분사노즐이 형성되며, 측면에는 재료를 수용공간으로 주입하기 위한 주입구가 형성된 실린더(21)와, 실린더(21) 내부의 재료를 분사노즐을 통해 분사시키는 분사구동부를 포함하여 구성되어 있다.The extruding part 20 is provided with a receiving space for accommodating the material therein and an injection nozzle for injecting the material at the lower end thereof. The cylinder 21 has an injection port for injecting the material into the receiving space. And a jetting drive unit for jetting the material inside the cylinder 21 through the jetting nozzle.

상기 분사구동부는 실린더(21) 내부에 삽입설치된 피스톤부(22)와, 피스톤부(22)에 하단에 결합되어 피스톤부(22)를 상하로 승강시키는 승강로드(23)와, 승강로드(23)에 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성되고 승강로드(23)의 외주면에 나사결합된 제1구동기어(24)와, 제1구동기어(24)에 맞물리게 결합된 제2구동기어(25)와, 제2구동기어(25)를 회전시키는 구동모터(26)를 포함한다. 상기 승강로드(23)는 구동모터(26)가 제2구동기어(25) 및 제1구동기어(24)를 회전시키면 제1구동기어(24)에 의해 제1구동기어(24)를 기준으로 상하로 승강된다.The injection opening portion includes a piston portion 22 inserted into the cylinder 21, a lift rod 23 coupled to the piston portion 22 at the lower end to vertically move the piston portion 22 up and down, A second driving gear 25 meshed with the first driving gear 24 and a second driving gear 25 meshing with the first driving gear 24, And a driving motor 26 for rotating the second driving gear 25. [ When the driving motor 26 rotates the second driving gear 25 and the first driving gear 24, the lifting rod 23 is lifted by the first driving gear 24 with respect to the first driving gear 24 It is lifted up and down.

도면에 도시되어 있지 않지만 상기 압출부(20)는 다양한 재료를 출력할 수 있도록 필요에 따라 여러 개가 구비될 수 있다.Although not shown in the drawings, the extruding unit 20 may be provided with a plurality of extruders 20 as needed to output various materials.

상기 이송부(30)는 상기 작업공간(11) 내에서 상기 압출부(20)를 X, Y, Z축방향으로 이동시키기 위한 것으로서, Z축 플레이트(33)와, Z축 플레이트(33)에 대해 슬라이딩 가능하게 결합되어 Z축 플레이트(33)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 플레이트(31) 및 상기 X축 플레이트(31)의 하부에 설치되어 이를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 플레이트(32)와, 상기 Z, X, Y축 플레이트를 상대이동시키기 위한 이송구동부를 포함한다. The transfer unit 30 is for moving the extrusion unit 20 in the X, Y, and Z axis directions in the work space 11 and includes a Z axis plate 33 and a Z axis plate 33 An X-axis plate 31 for slidably coupling the Z-axis plate 33 in the X-axis direction and a Y-axis plate 31 for moving the Z-axis plate 33 in the Y- 32, and a feed driving unit for relatively moving the Z, X, Y-axis plates.

상기 이송구동부는 이송모터 및 상기 이송모터에 의해 정역회전되는 리드스크류로 이루어질 수 있다. 도시되어 있지 않으나 상기 X, Y, Z축 플레이트(33)들의 상대이동은 보이스 코일 모터나, 실린더(21)에 의해 이루어질 수도 있다.The feed drive unit may include a feed motor and a lead screw that is normally or reversely rotated by the feed motor. Although not shown, the relative movement of the X, Y, Z-axis plates 33 may be performed by a voice coil motor or a cylinder 21. [

상기 이송제어부는 이송부(30)의 동작을 제어하는 것으로서, 각 이송모터의 동작을 독립적으로 제어하도록 되어 있다.The feed control unit controls the operation of the feed unit 30 and independently controls the operations of the feed motors.

상기 이송부(30) 및 이송제어부는 일반적인 3D 프린터에서 사용하고 있는 방식을 적용함이 바람직하다.It is preferable that the transfer unit 30 and the transfer control unit apply a method used in a general 3D printer.

상기 제1열전소자(40)는 열을 방출하는 제1방출부(45)와 열을 흡수하는 제1흡열부(41)를 구비하며, 상기 제1방출부(45)와 상기 제1흡열부(41)가 각각 상기 케이스(10) 외부와 내부를 향하도록 상기 케이스(10)에 설치되어 있으며, 제1방출부(45)는 케이스(10) 외부 즉, 작업공간(11) 외측으로 열을 방출하도록 되어 있고, 상기 제1흡열부(41)는 케이스(10) 내부 즉, 상기 작업공간(11)으로부터 열을 흡수하여 작업공간(11)을 냉각시키도록 되어 있다. 상기 제1열전소자(40)는 전류의 인가 방향에 따라 제1방출부(45) 및 제1흡열부(41)를 바꿀 수 있다. 도면에 도시되어 있지 않지만, 작업공간(11) 내에는 작업공간 내의 온도분포를 균일하게 할 수 있도록 팬이 더 구비되어 있다.The first thermoelectric element 40 has a first radiating part 45 for radiating heat and a first heat absorbing part 41 for absorbing heat. The first thermoelectric element 40 has a first radiating part 45, The first discharging portion 45 is installed outside the case 10 so as to heat the outside of the case 10 so that heat is radiated outside the case 10, And the first heat absorbing portion 41 absorbs heat from the working space 11, that is, the inside of the case 10, to cool the working space 11. The first thermoelectric element 40 can change the first heat radiating part 45 and the first heat absorbing part 41 according to a current application direction. Although not shown in the drawings, a fan is further provided in the work space 11 so as to make the temperature distribution in the work space uniform.

상기 소자제어부는 상기 제1열전소자(40)로 전류를 공급 및 상기 제1열전소자(40)로 공급되는 전류량을 제어하도록 되어 있다.The element control unit controls the current supplied to the first thermoelectric element 40 and the amount of current supplied to the first thermoelectric element 40.

상기 폐열회수부(50)는 상기 제1열전소자(40)에서 발생하는 열을 회수 및 회수된 열을 이용하여 재료 및 상기 압출부(20)를 가열시킬 수 있도록 되어 있다.The waste heat recovering unit 50 can heat the material and the extruding unit 20 using the heat recovered from the first thermoelectric element 40 and the heat recovered.

상기 폐열회수부(50)는 상기 재료를 보관하기 위한 보관탱크(51)와, 상기 제1열전소자(40)의 상기 제1방출부(45)에서 방출되는 열을 흡수하여 상기 재료를 가온시키도록 상기 보관탱크(51)로부터 상기 방출부를 경유하도록 연장되며 보관탱크(51)로부터 재료가 이송되는 열교환파이프(52)와, 상기 보관탱크(51)로부터 상기 재료를 펌핑하여 열교환파이프(52)로 공급하는 공급펌프(53) 및 상기 열교환파이프(52)와 연결 및 상기 열교환파이프(52)에서 가온된 상태의 재료를 상기 열교환파이프(52)로부터 공급받아 상기 압출부(20)를 가온시키도록 상기 압출부(20)를 감싸도록 설치되는 제1가열부(54)를 포함한다.The waste heat recovering unit 50 includes a storage tank 51 for storing the material and a heating unit 50 for heating the material by absorbing heat emitted from the first discharging unit 45 of the first thermoelectric element 40 A heat exchange pipe 52 extending from the storage tank 51 to pass through the discharge unit and to which the material is transferred from the storage tank 51 and a heat exchange pipe 52 for pumping the material from the storage tank 51, And the heat exchanging pipe 52 is connected to the supply pump 53 and the heat exchanging pipe 52. The heat exchanging pipe 52 is connected to the supply pump 53 and the heat exchanging pipe 52, And a first heating part 54 installed to enclose the extruded part 20.

도면에 도시되어 있지 않지만, 상기 보관탱크(51)는 후술하는 실린더(21) 내부로 재료를 공급할 수 있도록 재료공급관이 연결되어 있다.Although not shown in the drawings, a material supply pipe is connected to the storage tank 51 so that the material can be supplied into the cylinder 21 described later.

본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 상기 작업공간으로 온풍을 공급하는 온풍공급부(60);를 더 구비하며, 상기 온풍공급부(60)는 내부에 중공부가 형성되고 일 측과 타 측에 각각 유입구와 토출구가 구비된 하우징(61)과, 열을 방출하는 제2방출부(62)와 열을 흡수하는 제2흡열부(63)를 구비하고, 상기 하우징(61) 내부에서 상기 제2방출부(62)는 상기 토출구를 향하고 상기 제2흡열부(63)는 상기 유입구를 향하도록 설치되는 제2열전소자(64)와, 상기 토출구와 제2방출부(62) 사이에 설치되어 토출구 방향으로 바람을 불어내는 팬(65)과, 상기 제2열전소자(64)의 후방에 설치 및 상기 열교환파이프(52)와 연결되어 상기 열교환파이프(52)로부터 가온된 상태의 재료를 공급받아 상기 제2열전소자(64)의 제2흡열부(63) 측으로 열을 공급하는 제2가열부(66)를 포함한다.The 3D printer using the thermoelectric device according to the present invention further includes a hot air supply unit 60 for supplying hot air to the work space. The hot air supply unit 60 has a hollow part formed therein, (62) and a second heat absorbing part (63) for absorbing heat, and the second heat absorbing part (63) for absorbing heat is provided in the housing (61) The second thermoelectric element (64) is disposed so that the discharge part (62) faces the discharge port and the second heat absorption part (63) faces the inflow port. And a second heat exchanger connected to the heat exchanger pipe and connected to the heat exchanger pipe to supply warmed material from the heat exchanger pipe, And a second heating portion 66 for supplying heat to the second heat absorbing portion 63 side of the second thermoelectric element 64 .

또한, 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 도면에 도시되어 있지않지만 상기 케이스(10) 내부에 설치되어 상기 작업공간(11)의 온도를 측정하는 온도센서를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 소자제어부는 상기 작업공간(11)을 설정된 온도범위로 지속적으로 유지시킬 수 있도록 온도센서에서 측정된 온도 정보에 기초하여 상기 제1열전소자(40)로 공급되는 전류량을 제어하도록 되어 있다.The 3D printer utilizing the thermoelectric device according to the present invention may further include a temperature sensor installed inside the case 10 to measure the temperature of the work space 11 although not shown in the figure. In this case, the device control unit controls the amount of current supplied to the first thermoelectric element 40 based on the temperature information measured by the temperature sensor so as to continuously maintain the work space 11 in the set temperature range have.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터에 의하면 열전소자의 흡열부에 의해 작업공간을 냉각 및 일정한 온도로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 작업대상을 형성하는 재료 및 재료를 압출하는 압출부를 가온시킬 수 있어 재료를 용이하게 압출시킬 수 있다.According to the 3D printer utilizing the thermoelectric element according to the present invention, the heat absorbing portion of the thermoelectric element can keep the working space at a constant temperature and cooling the waste heat to the outside, The extruded portion for extruding the material and the material to be formed can be heated so that the material can be easily extruded.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 열전소자를 활용한 3D 프린터는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. It will be appreciated that other embodiments are possible.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the scope of the true technical protection of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 케이스 11 : 작업공간
20 : 압출부 21 : 실린더
22 : 피스톤부 23 : 승강로드
24 : 제1구동기어 25 : 제2구동기어
26 : 구동모터 30 : 이송부
31 : X축 플레이트 32 : Y축 플레이트
33 : Z축 플레이트 40 : 제1열전소자
41 : 제1흡열부 45 : 제1방출부
50 : 폐열회수부 51 : 보관탱크
52 : 열교환파이프 53 : 공급펌프
54 : 제1가열부 60 : 온풍공급부
61 : 하우징 62 : 제2방출부
63 : 제2흡열부 64 : 제2열전소자
65 : 팬 66 : 제2가열부10: Case 11: Workspace
20: extruder 21: cylinder
22: piston part 23: lifting rod
24: first drive gear 25: second drive gear
26: drive motor 30:
31: X-axis plate 32: Y-axis plate
33: Z-axis plate 40: first thermoelectric element
41: first heat absorbing portion 45: first exhaust portion
50: waste heat recovery unit 51: storage tank
52: Heat exchange pipe 53: Feed pump
54: first heating section 60: warm air supply section
61: housing 62: second discharge portion
63: second heat absorbing portion 64: second thermoelectric element
65: fan 66: second heating part

Claims (4)

내부에 작업공간이 마련된 케이스와;
상기 케이스 내부에 설치되고 재료를 압출하여 분사하는 압출부와;
상기 작업공간 내에서 상기 압출부를 X,Y,Z축 방향으로 이동시키기 위한 이송부와;
상기 이송부의 동작을 제어하는 이송제어부와;
열을 방출하는 제1방출부와 열을 흡수하는 제1흡열부를 구비하며, 상기 제1방출부와 상기 제1흡열부가 각각 상기 케이스 외부와 내부를 향하도록 상기 케이스에 설치되어 상기 작업공간을 냉각시키는 제1열전소자와;
상기 제1열전소자로 전류를 공급 및 상기 제1열전소자로 공급되는 전류량을 제어하는 소자제어부와;
상기 제1열전소자에서 발생하는 열을 회수 및 회수된 열을 이용하여 상기 재료 및 상기 압출부를 가열시킬 수 있도록 된 폐열회수부와;
상기 작업공간으로 온풍을 공급하는 온풍공급부;를 구비하고,
상기 폐열회수부는 상기 재료를 보관하기 위한 보관탱크와, 상기 제1열전소자의 상기 제1방출부에서 방출되는 열을 흡수하여 상기 재료를 가온시키도록 상기 보관탱크로부터 상기 제1방출부를 경유하도록 연장된 열교환파이프와, 상기 보관탱크로부터 상기 재료를 펌핑하여 열교환파이프로 공급하는 공급펌프 및 상기 열교환파이프와 연결 및 상기 열교환파이프에서 가온된 상태의 재료를 상기 열교환파이프로부터 공급받아 상기 압출부를 가온시키는 제1가열부를 포함하고,
상기 온풍공급부는 내부에 중공부가 형성되고 일 측과 타 측에 각각 유입구와 토출구가 구비된 하우징과, 열을 방출하는 제2방출부와 열을 흡수하는 제2흡열부를 구비하고, 상기 하우징 내부에서 상기 제2방출부는 상기 토출구를 향하고 상기 제2흡열부는 상기 유입구를 향하도록 설치되는 제2열전소자와, 상기 토출구와 상기 제2방출부 사이에 설치되어 상기 토출구를 향하여 바람을 불어내는 팬과, 상기 제2열전소자의 후방에 설치 및 상기 열교환파이프와 연결되어 상기 열교환파이프로부터 가온된 상태의 재료를 공급받아 상기 제2열전소자의 제2흡열부 측으로 열을 공급하는 제2가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 3D 프린터.A case having a work space therein;
An extrusion portion provided inside the case and extruding and injecting a material;
A conveying part for moving the extruded part in the X, Y and Z axis directions in the work space;
A transfer control unit for controlling the operation of the transfer unit;
A first radiator for radiating heat and a first heat absorbing unit for absorbing heat, wherein the first radiator and the first heat absorbing unit are installed in the case so as to face the inside and outside of the case, respectively, A first thermoelectric element for applying a voltage thereto;
A device controller for supplying a current to the first thermoelectric element and controlling an amount of current supplied to the first thermoelectric element;
A heat recovery unit adapted to recover heat from the first thermoelectric element and heat the material and the extrusion unit using the recovered heat;
And a hot air supply unit for supplying hot air to the work space,
Wherein the waste heat recovering portion includes a storage tank for storing the material and an outlet for discharging the heat released from the first discharge portion of the first thermoelectric element, A supply pump for supplying the material from the storage tank to the heat exchange pipe, a supply pump connected to the heat exchange pipe, and a heater for heating the extrusion unit by supplying the heated material from the heat exchange pipe to the heat exchange pipe, 1 heating unit,
The hot air supply unit includes a housing having a hollow portion formed therein and having an inlet and an outlet at one side and the other side, a second discharge unit for discharging heat and a second heat absorbing unit for absorbing heat, A second thermoelectric element which is installed so that the second radiating portion faces the discharge port and the second heat absorbing portion faces the inflow port; a fan installed between the discharge port and the second discharge portion and blowing air toward the discharge port; And a second heating unit installed at the rear of the second thermoelectric element and connected to the heat exchange pipe to supply heat to the second heat absorbing unit side of the second thermoelectric element by receiving the heated material from the heat exchange pipe A 3D printer utilizing a thermoelectric device as a feature. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 케이스 내부에 설치되어 상기 작업공간의 온도를 측정하는 온도센서를 더 구비하고,
상기 소자제어부는 상기 작업공간의 온도를 설정된 온도범위로 유지시킬 수 있도록 상기 온도센서에서 측정된 온도값에 기초하여 상기 제1열전소자로 공급되는 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
And a temperature sensor installed inside the case for measuring the temperature of the work space,
Wherein the element control unit controls an amount of current supplied to the first thermoelectric element based on a temperature value measured by the temperature sensor so as to maintain the temperature of the work space at a predetermined temperature range. 3D printer.
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