KR100440707B1 - 전자유도가열을이용한가열조리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자유도 가열에 의해 적열(赤熱)한 금속가열부재로부터 방사되는 열선에 의해 피가열물을 그릴조리하고, 피가열물로 부터의 낙하물의 영향을 받기어려운 가열조리기에 관한 것으로써, 이 가열조리기는 교류자속을 발생하는 거의 통형상으로 권회된 워크 코일(22)과, 워크 코일(22)의 내측에 동축상으로 배치되며, 워크 코일(22)이 발생하는 교류자속에 의해 가열되어 열선을 방사하는 거의 원통상의 금속발열체(23)와, 워크 코일(22)과 금속발열체(23)간에 배치된 대략 통형상의 단열체(21)를 구비하고 있다. 단열체(21)의 상측개구부에는 피가열물(26)을 두는 금속망(27)이 재치되며, 하측개구부에는 피가열물(26)로부터의 낙하물을 받는 받침접시(28)가 배치되어 있다. 금속발열체(23)는 방사열을 상측 개구부로 모으는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이 가열 조리기는 제2 워크 코일(82)과 유도코일(81)을 이용하여 철남비등의 유도가열을 행할 수도 있다.

Description

전자유도가열을 이용한 가열조리기

본 발명은 전자유도에 의한 가열조리기, 상세하게는 유도가열된 금속발열체로부터 방사되는 열선을 이용하여 고기, 생선, 야채등의 그릴조리를 행할 수 있는 가열조리기에 관한 것이다.

전자유도에 의해 금속내부에 와전류를 발생시키고, 와전류손실(철손실)에 의해 금속자체를 직접발열시키는 전자유도가열(IH)은 금속남비등을 이용하는 전자조리기나 전기밥솥등에도 폭넓게 사용되고 있다. 본 출원인은 이와같은 전자유도 가열을 더욱 발전시켜 소위 숯불구이와 같은 방사열에 의한 그릴조리가 가능한 가열조리기를 먼저 개발했다(일본국 특원평6-238666호).

상기의 가열조리기는 도14에 도시하는 바와같이 전자조리기본체(1)의 톱 플레이트(2)상에 스페이서(4)를 통하여 단열체(5)가 재치되고, 이 단열체(5)상에 판상태의 금속발열체(6)가 놓여진 구조를 가진다. 그리고, 단열부재(5)의 측벽부(5a)에 권회된 안테나 코일(8)에 야기되는 전압을 정류, 평활하여 얻어지는 직류전압으로 냉각 팬(7)의 모터(11)를 구동한다.

톱 플레이트(2)의 하부에 배치된 워크 코일(3)이 발생하는 교류자속에 의해 금속발열체(6)에 와전류가 발생하고, 그 와전류손실에 의해 금속발열체(6)의 표면온도가 800℃정도까지 상승한다. 이 금속발열체(6)로부터 방사되는 열선(적외선)에 의해 금속발열체(6)의 상측에 배치된 피가열물이 그릴조리된다. 또한, 피가열물은 예를들면 단열부재(5)에 셋트되는 금망의 위에 재치된다.

상기와 같은 가열조리에 있어서, 냉각 팬(7)으로 부터의 바람이 단열부재(5)와 톱 플레이트(2)와의 사이를 흐름에 따라 고온의 금속발열체(6)와 톱 플레이트(2)와의 단열효과를 높힐 수 있다. 이와같이 하여, 열선방사가 가능한 충분히 높은 온도까지 금속발열체(6)를 적열시키면서, 전자조리기 본체의 온도상승을 억제하여 안전하게 숯불구이와같은 방사열에 의한 그릴조리를 할 수 있도록 하고 있다.

이와같은 가열조리기는 취급의 용이함, 청결함등에 있어 숯불보다 우수할 뿐만 아니라, 필요한 열선을 효율적으로 계속 방사할 수 있는 점에서도 숯불보다 우수하다. 숯불의 경우는 연소에 의해 발생한 재가 표면에 퇴적하는 열선의 방사효율이 갑자기 저하하므로, 부채로 부치는 등에 의해 끊임없이 재를 숯의 표면으로부터 날릴 필요가 있다. 이에대해, 전자유도가열에 의해 적열한 금속발열체는 표면의 산화가 그다지 진행되지 않고, 10시간 경과해도 효율적으로 열선을 계속 방사한다.

그러나, 도14에 도시한 종래의 가열조리기의 경우라도, 피가열물로부터의 낙하물, 예를들면 고기국물이나 고기조각등에 의해 금속발열체의 표면이 더러워져 열선의 방사효율이 저하하는 것을 피할 수 없다. 또한, 낙하한 유지성분을 포함하는 액체나 고체가 고온의 금속발열체에 접촉함으로써 발연(發煙)이나 발화(發化)가 발생하기 쉽다는 문제도 있었다.

본 발명의 주요목적은 상기와같은 종래의 조리를 해결하기 위해, 워크 코일, 금속발열체 및 단열부재의 형상 ·배치를 고치고, 피가열물로 부터의 낙하물에 의한 악영향을 적게한 가열조리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이와같은 가열조리기를 그릴조리뿐만 아니라, 보다 폭넓은 용도에 대응시켜야 하고, 종래의 전자유도가열, 즉 금속남비등을 전자유도에 의해 발열시키는 가열조리에도 겸용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 전자유도를 이용한 가열조리기의 제1 구성은, 교류자속을 발생하는 대략 통형상으로 권회된 워크 코일과, 상기 워크 코일의 내측에 동축상으로 배치되며, 상기 워크 코일이 발생하는 교류자속에 의해 가열되어 열선을 방사하는 대략 원통상의 금속발열체와 상기 워크코일과 상기 금속발열체간에 배치된 대략 통형상의 단열체를 구비하고 있다. 여기서 말하는 「대략 통형상」은 원통상, 각통상(단면다각형의 통), 또한, 원추나 각추를 자른 테이퍼를 가지는 통형상도 포함한다. 바람직하게는 단열체의 상측 개구부에 피가열물을 재치하는 수단(예를들면 금속망)이 설치되고, 하측개구부에 피가열물로 부터의 낙하물을 받는 받침접시가 배치된다.

상기와 같은 구조에 의하면, 피가열물로 부터의 낙하물의 대부분은 대략 통형상의 금속발열체의 내부공간을 통과하여 받침접시등에 직접 낙하한다. 따라서, 피가열물로부터의 낙하물이 금속 발열체에 접촉함에 따른 상술한 바와같은 문제는 거의 발생하지 않는다. 또한, 워크 코일이 종래의 전자조리기와 같은 평면 코일상이 아니라 대략 통형상으로 권회되며, 또한 대략 통형상의 단열체를 끼우고, 외측으로 권회된 워크 코일과, 내측에 배치된 대략 통형상의 금속발열체를 비교적 접근시켜 배치시킬 수 있으므로, 전자유도가열의 효율이 종래보다 높아진다. 워크 코일의 외측에 대략 통형상의 자성체를 배치함으로써 누설자속이 감소하여 효율은 더욱 좋아진다. 동시에, 이 자성체는 외부로의 불필요한 복사를 저감하는 작용을 가진다.

또한, 워크 코일등의 냉각을 위해, 단열체의 외측공간을 냉각하는 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 예를들면 1 또는 다수의 냉각팬을 워크 코일 및 자성체의 주위에 배치하여 냉각용 공기를 워크 코일 및 자성체에 송풍하면 된다.

대략 통형상의 금속발열체는 0.2∼2.0mm의 범위내의 두께를 가지는 스테인레스 강판으로 형성되는 것이 바람직하다. 스테인레스강은 발열효율이 높고, 고온에서의 내식성이 우수하기 때문이다. 또한, 통상의 고주파 인버터를 이용하여 워크 코일을 구동할 경우는 금속발열체에 흐르는 와전류가 표면에 집중하므로, 판두께를 아무리 두껍게 해도 발열효율은 좋아지지 않는다. 따라서, 기계적 강도도 고려하여 판두께가 0.5∼1.0mm의 범위내이면 더욱 바람직하다.

대략 통형상의 금속발열체는 상술한 바와같이 원통상, 각통상의 이외, 테이퍼를 가지는 통형상이어도 되지만, 방사열을 피가열물이 재치되는 상측 개구부로 모으기위해서는 오히려 상측개구부의 개구면적이 하측개구부의 개구면적보다 큰 테이퍼를 가지는 통형상인 것이 바람직하다. 같은 목적을 위해, 폭이 좁은 띠판부재를 대략 통형상으로 형성하고, 또한 상측개구부의 개구면적이 하측개구부의 개구면적보다 큰 테이퍼 통형상으로 형성한 것을 다수개 상하방향으로 배설하여 대략 통형상의 금속발열체를 구성하는 것도 바람직하다. 이 경우, 대략 통형상으로 형성된 띠판부재는 모두 같은 크기의 것이라도 되고, 하측에 배치되는 것일수록 소경이 되도록 해도 된다.

단열체와 금속발열체가 같은 테이퍼 형상일 필요는 없다. 예를들면, 제조상의 경우등에 다라 단열체는 원통형으로 하고, 그 내측에 배치하는 금속발열체를 상기와 같은 테이퍼 통형상으로 해도 된다.

상기와 같은 구조의 전자유도가열에 의한 열방사 가열조리기에서 워크 코일을 알루미늄선재로 권회하는 것이 바람직하다. 동(銅)선재에 비해 알루미늄선재는 고온시의 산화부식이 진행하기 어려우므로, 워크 코일의 내열성이 향상한다. 그 결과, 워크 코일과 금속발열체를 단열하는 단열체로써 비교적 낮은 가격을 사용할 수 있다. 혹은 워크 코일을 냉각하는 냉각수단을 간소화할 수 있다. 또한, 워크 코일의 절연성을 높히기위해, 산화피막 알루미늄선재, 또한 유리피복 알루미늄선재를 워크 코일에 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 전자유도를 이용한 가열조리기의 제2 구성은 교류자속을 발생하는 대략 통형상으로 권회된 제1 워크 코일과, 상기 제1 워크 코일의 내측에 동축상에 배치되어 대략 통형상으로 권회된 유도 코일과, 상기 제1 워크 코일과 상기 유도코일사이에 배치된 대략 통형상의 단열체와, 상기 단열체의 상측 개구부에 배치되며, 평면 와권상으로 권회되고, 상기 유도코일의 양단간에 접속된 제2 워크 코일과, 상기 제2 워크 코일의 상측에 배치된 톱 플레이트를 구비하고 있다.

상기와 같은 구조에 의하면, 제1 워크 코일에 공급된 교류전력은 전자유도작용에 의해 유도코일로 전달된다. 즉, 제1 워크 코일이 트랜스의 1차 코일에 상당하고, 유도코일이 2차 코일에 상당한다. 그리고, 유도코일에 접속된 제2 워크 코일에 교류전력이 공급되며, 제2 워크 코일이 발생하는 교류자속에 의해 톱 플레이트상에 놓여진 금속남비에 와전류가 발생한다. 이 결과, 와전류손실에 의해 금속남비의 온도가 상승한다. 또한, 톱 플레이트로써, 단열효과, 내식성, 기계적 강도등이 우수한 세라믹 플레이트가 통상 이용된다.

바람직하게는, 제1 워크 코일을 고주파 구동하는 고주파 인버터가 더 구비되어 있다. 예를들면 30KHz정도의 고주파로 구동함으로써, 저주파전력에 비해 적은 손실로 효율용 좋게 전력을 제1 워크 코일로부터 유도 코일로 전달할 수 있다.

또한, 제1 워크 코일, 유도코일 및 제2 워크 코일은 알루미늄선재를 권회한 것이 바람직하다. 동(銅)선재에 비해 알루미늄선재는 고온시의 산화부식이 진행되기 어려우므로, 코일의 내열성이 향상한다. 그 결과, 냉각수단을 간소하게 할 수 있고, 장치의 코스트 저감에 기여할 수 있다. 특히, 알루미늄 단선은 적당한 단단함을 가져 권회상태를 자기유지할 수 있으므로, 코일유지구조의 간소화, 냉각효과의 향상, 코스트 저감등에 기여할 수 있다. 또한, 단선에 대신하여 다수개의 선재를 모아 권회해도 된다. 코일의 절연성을 높히기 위해, 산화피막 알루미늄선재, 또한 유리 피복 알루미늄선재를 이용하는 것도 바람직하다.

혹은 제1 워크 코일 및 유도 코일은 알루미늄선을 권회하여 형성하고, 톱 플레이트를 끼워 금속남비등에 대향하는 제2 워크 코일은 통상의 고주파 전자유도가열의 워크 코일에 이용되는 릿츠선(절연 꼬임선)을 권회하여 형성해도 된다.

본 발명에 의한 전자유도를 이용한 가열조리기의 제3 구성은, 상기 제1 구성과 제2 구성을 함께 가지고, 금속남비를 이용한 유도가열과 그릴조리를 교체하여 사용할 수 있다. 이 제3 구성은 교류자속을 발생하는 대략 통형상으로 권회된 제1 워크 코일과, 상기 제1 워크 코일을 구동하기 위한 고주파 인버터와, 상기 제1 워크 코일의 내측에 배치된 대략 통형상의 단열체와, 상호 교환가능한 그릴셋트와 1H셋트를 구비한다. 상기 그릴셋트는 상기 단열체를 끼우고 상기 제1 워크 코일과 동축상에 배치되며, 상기 제1 워크 코일이 발생하는 교류자속에 의해 가열되어 열선을 방사하는 대략 원통상의 금속발열체와, 상기 단열체의 상측개구부에 배치된 피가열물을 재치하기 위한 수단을 포함한다. 상기 1H셋트는 상기 단열체를 끼우고 상기 제1 워크 코일과 동축상에 배치되어, 대략 통형상으로 권회된 유도코일과, 상기 단열체의 상측개구부에 배치되고, 평면와권상으로 권회되며, 상기 유도코일의 양단간에 접속된 제2 워크 코일과, 상기 제2 워크 코일의 상측에 배치된 톱 플레이트를 포함한다.

금속발열체로부터 방사되는 열선에 의한 그릴조리와, 금속남비를 이용한 우도가열과의 교체를 용이하게 하기 위해서는, 금속남비등의 유도가열에 이용되는 유도코일 및 제2 워크 코일과 톱 플레이트가 일체로 되어 있는 것이 바람직하다. 이에따라 톱 플레이트를 제거하면, 유도코일 및 제2 워크 코일도 함께 제거된다. 마찬가지로, 그릴가열에 이용되는 피가열물의 재치수단(예를들면 금망)과 금속발열체가 일체로 되어 있는 것이 바람직하다. 예를들면 금속발열체의 상부다수개소를 재치수단의 주변부부터 매달도록 양자를 고정하면 된다. 이 경우, 재치수단을 제거하면 금속발열체도 함께 제거된다. 이와같이 하여, 열방사에 의한 가열에 필요한 부재셋트와, 금속남비등의 전자유도가열에 필요한 부재셋트를 간단하게 교체할 수 있다.

도1은 본 발명이 적용되는 전자유도가열 테이블의 일예를 도시하는 사시도,

도2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도3은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도4는 도3의 가열장치에 이용되는 통형상의 자성체의 일예를 도시하는 사시도,

도5는 도3의 가열장치의 변형예를 도시하는 단면도,

도6은 도3의 가열장치의 다른 변형예를 도시하는 단면도,

도7은 도3의 가열장치의 금속발열체(가열판)의 변형예를 도시하는 단면도,

도8A는 도3의 가열장치의 금속발열체의 다른 변형예를 도시하는 평면도,

도8B는 도8A의 금속발열체의 단면도,

도9는 본 발명의 제3실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도10은 본 발명의 제4실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도11은 본 발명의 제5 실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도12는 도11의 가열장치의 제2 워크 코일 및 유도코일의 평면도,

도13은 본 발명의 제6 실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도,

도14는 종래의 전자유도가열에 의한 그릴조리가 가능한 가열조리기의 개략구성을 도시하는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...... 전자조리기 본체 2, 83...... 톱 플레이트

3, 22, 32, 42, 72...... 워크 코일 4...... 스페이서

5, 21, 31, 41, 51, 71...... 단열체 5a...... 측벽부

6, 23...... 금속발열체 7, 39...... 냉각 팬

8...... 안테나 코일 12...... 캐비넷

14...... 화장틀 15, 27, 74...... 금속망

24, 34, 44...... 자성체 25...... 테이블

26, 75...... 피가열물 28...... 받침접시

23, 63, 73...... 가열판 73a...... 각부

44a...... 지지대 73b...... 접속부

77...... 인버터 전원 81...... 유도코일

82, 82'...... 제2 워크 코일 82a...... 금구

86...... 자성체 플레이트 87...... 부착틀

72...... 제1 워크 코일 84...... 금속남비

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명이 적용되는 전자유도가열 테이블의 일예를 도1에 도시한다. 테이블(11)의 하부에 지주를 겸하는 캐비넷(12)이 설치되고, 이 캐비넷(12)중에 인버터 전원, 제어장치, 냉각장치등을 포함하는 전자유도 가열장치가 수납되어 있다. 또한, 전원의 온 ·오프 및 가열온도의 조절을 행하기위한 조작 패널(13)이 캐비넷(12)의 앞에 설치되어 있다. 테이블(11)의 중앙부에는 원환상의 화장틀(14)과 그 내측의 금속망(15)이 보인다.

이 전자유도가열 테이블은 금속발열체를 전자유도가열에 의해 발명시켜, 그 방사열에 의해 피가열물, 즉 식품을 가열하는 그릴기능과 금속남비를 전자유도로 가열하는 기능을 겸비하고 있다. 도1은 방사열에 의한 그릴조리를 행할 경우의 구성을 도시하고 있고, 중앙의 금속망(15)이 피가열물을 재치하는 수단이다. 금속남비등을 전자유도로 가열할 경우는, 금속망(15)에 대신하여 세라믹제의 톱 플레이트가 배치되고, 그 위에 금속남비등이 놓여진다.

우선, 방사열에 의한 그릴조리를 행할 경우에 대해 설명한다. 도2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 가열장치의 내부구조를 도시하는 단면도이다. 원통상, 정확하게는 원추사면과 같은 테이퍼를 가지는 원통상(이하 「원추통상」이라고 한다)의 단열체(21)의 외측에 워크 코일(22)이 권회되며, 내측에 마찬가지로 원추통상으로 형성된 금속발열체(이하, 「가열판」 이라고 한다)(23)가 배치되어 있다. 단열체(21)는 세라믹을 이용하여 또는 실리커 알루미나계 고성능 단열재를 이용하여 만들 수 있다. 금속가열판(23)은 두께0.5mm정도의 스테인레스 강판을 가공하여 만들어진다. 워크 코일(22)의 외측에는 마찬가지로 원추통상으로 형성된 자성체(24)가 배치되어 있다. 이 자성체(24)는 고주파 대응 전자강판을 이용하여 만들어진다.

상기와 같은 구조의 전자유도 가열장치는 테이블(25)의 하부에 수납된다. 그리고, 원추통상 단열체(21)의 상측개구면이 테이블(25)과 거의 면일로 되고, 이 상측개구면에 고기나 생선, 야채등의 피가열물(26)을 얹기위한 금속망(27)이 놓여진다. 단열체(21)의 상연부가 금속망(27)의 주위를 지지하는 구조로 되어 있다. 금속망 대신에, 철막대기나 대나무 막대기를 이용하여 피가열물을 배치해도 된다. 한편, 단열체(21)의 하측개구부의 하방에는 피가열물(26)로부터 적하하는 고기국물이나 고기조각등을 받는 받침접시(28)가 배치되어 있다. 받침접시는 제거하여 닦을수 있도록 장착되며, 가열조리중은 물이 모여져 있다.

공지의 인버터 전원(도시하지 않음)에 의해 300kHz정도의 주파수로 워크 코일(22)이 구동되면, 발생한 교류자속이 가열판(23)을 통하고, 이 때에 가열판(23)에 와전류가 발생하여 와전류손실에 의해 가열판(23)이 적열한다. 이때, 워크 코일(22)의 외측에 배치된 원추통상의 자성체(24)가 누설자속을 줄여 효율적으로 가열판(23)을 가열한다. 이 자성체(24)는 외부로 방출되는 불필요한 복사를 저감하는 작용을 가진다. 또한, 자성체에는 자속포화를 방지하기 위한 에어캡이 형성되어 있다.

적열한 가열판(23)으로부터는 열선(근적외선, 중간 적외선, 원적외선)이 방사되며, 이 열선이 금속망(27)에 놓여진 피가열물(26)에 닿으므로써 피가열물(26)이 가열조리된다. 피가열물(26)로부터 적하하는 고기국물등은 원추통상의 가열판(23)의 내부공간을 통하여 받침접시(28)에 떨어진다. 따라서, 고기국물등이 가열판(23)에 떨어지는 일은 거의 없고, 발연이나 발화를 억제하여 가열판(23)으로부터 효율적으로 열선을 방사할 수 있다.

가열판(23)은 800℃정도의 고온에 달하지만, 단열체(21)의 동작에 의해 워크 코일(22)이나 자성체(24)로의 영향이 억제된다. 또한, 단열체(21)의 외측공간은 냉각하는 수단, 구체적으로는 워크 코일(22)이나 자성체(24)를 공냉하기 위한 송풍 팬(29)이 설치되어 있다. 다수개(2∼4개)의 송풍 팬(29)을 간격을 두고 배설하는 것이 바람직하다.

다음에, 도3에 본 발명의 제2 실시형태에 관한 가열장치를 도시한다. 도2에 도시한 실시형태와 비교하면, 워크 코일(32) 및 자성체(34)의 형상이 다른 것을 알 수 있다. 다른 구성요소에 대해서는 도2에 도시한 실시형태와 같은 것을 이용할 수 있다. 이 실시형태에서는 만들기 용이함을 고려하여 자성체(34)를, 상측 개구부와 하측 개구부와의 직경이 같은 원통형상(이하, 단순히 「원통형상」이라고 한다)으로 하고, 워크 코일(32)도 원통형상으로 권회한다.

일실시예로써 고주파 대응 전자강판을 적층하고, 도4에 도시하는 원통상 자성체(34)를 작성했다. 외경은 280mm, 두께는 10mm로 했다. 도4중, 34A는 자속포화 방지용의 에어 캡이고, 1.5mm으로 했다. 워크 코일(32)은 릿츠선(절연 꼬임선)은 이용하여 10턴 권회했다. 이 자성체(34)와 워크 코일(32)을 절연물로 고정하여 일체화했다.

상기와 같은 원통상의 자성체(34) 및 워크 코일(32)을 상술한 원추통상의 단열체(21) 및 가열판(23)과 조합하여 도3에 도시하는 바와같이 구성했을 때, 가열판(23)의 상부에 비해, 하부에서 워크 코일(32)과의 거리가 멀어지고, 전자유도가열의 효율이 조금 나빠진다. 그러나, 가열판(23)전체에서는 충분히 가열되고, 실용상 문제가 없는 것을 실험결과 알았다. 그리고, 가열판(23)은 도2의 경우와 마찬가지로 원추통상이기 때문에, 가열판(23)으로부터 방사되는 열선은 상측개구부의 금속망(27)에 놓여진 피가열물(26)에 효율적으로 모여진다.

도5는 상기의 실시형태의 변형예를 도시하고 있고, 단열체(31) 및 가열판(33)이 원통형상에서 하측개구부가 서서히 좁아지는 형상을 가지는 점이 도3의 실시형태와 다르다. 즉, 가열판(33)을 동추형상이 아닌 패러볼상으로 변화하는 곡면으로 형성함으로써, 가열판(33)으로부터 방사되는 열선을 상측개구부의 중앙부근에 효율적으로 모을 수 있다.

워크 코일(32)용의 선재로써, 릿츠선에 대신하여 알루미늄선재를 이용한 시작(試作)도 행했다. 구체적으로는 릿츠선의 외경과 동등한 직경4mm의 산화 알루미늄 유리 피복단선을 이용하여 상기의 워크 코일(32)을 권회했다. 종래는 고주파전류의 표피효과를 고려하여, 자기발열을 억제하면서 충분한 전류를 흐르게하기 위해릿츠선을 이용했는데, 단선의 알루미늄선재를 이용해도 자기발열의 문제는 없는 것이 확인되었다. 오히려 동선에 비해 알루미늄선재는 고온시의 산화부식이 진행되기 어렵기 때문에, 워크 코일의 내열성이 향상하고, 그 결과, 단열이나 냉각수단을 간소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 알루미늄단선의 경우는 적당한 단단함을 가져 권회상태를 자기유지할 수 있으므로, 릿츠선의 경우에 필요한 권선고정틀이 불필요해진다. 그 결과, 구조의 간소화, 코스트 저감, 냉각효과의 면에서도 유리해진다. 또한, 단선을 2개 또는 3개처럼, 비교적 소수개 모아서 워크 코일을 권회해도 된다.

다음에, 도6에 도시하는 별도의 변형예에서는 단열체(41)도 자성체(34) 및 워크 코일(32)과 마찬가지로 원통형상으로 형성되어 있다. 그리고, 가열판은 상하방향으로 배설된 다수의 같은 형상의 부재(43a∼43d)로 구성되어 있다. 각각의 부재(43a∼43d)는 띠판을 통형상으로 형성한 것이고, 상측 개구면적이 하측 개구면적보다 큰 원추통상으로 형성되어 있다. 따라서, 가열판을 구성하는 각 부재(43a∼43d)가 가열되어 방사하는 열선은 통형상 단열체(41)의 상측개구부에 모인다. 또한, 다수부재(43a∼43d)를 같은 크기로 하지않고, 하측부재일수록 직경이 작아지도록 해도 된다.

도7은 가열판의 변형예를 도시하고 있다. 이 가열판(53)은 원추통상으로 형성되고, 또한, 표면에 파형형상의 데코보코가 형성되어 있다. 이에따라, 열괭창 수축에 의한 변형이 발생하기 어려워짐과 동시에, 파형형상의 상향면으로부터 방사되는 열선에 의해 상측개구면에 놓여진 피가열물로 열선이 닿기 쉬워진다. 가열판을원통형상으로 하여 표면에 파형형상을 형성해도 된다.

도8A 및 도8B는 가열판의 다른 변형예를 도시하는 평면도 및 측단면도이다. 이 가열판(63)은 각통상으로 형성되며, 각각의 측면에는 절기에 의한 비스듬한 상향면(63a)이 형성되어 있다. 이들 비스듬한 상향면(63a)으로부터 방사되는 열선에 의해, 상측개구면에 놓여진 피가열물로 열선이 닿기쉬워지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 실시형태에서는 가열판(63)이 각통상인 것에 대응하여 단열체, 워크 코일, 자성체에 대해서도 각통상으로 형성할 필요가 있다.

대략 통형상의 가열판으로 부터의 방사열을 가능한한 상측개구부로 모으는 가열판의 형상, 구조에 대해서는 상술한 몇 개의 변형예에 한정되지 않고, 그외에도 많은 변형예를 용이하게 생각할 수 있을 것이다.

도9에 본 발명의 제3 실시형태에 관한 가열장치의 단면을 도시한다. 이 실시형태에서는 가열판(73)의 하부에 다수(바람직하게는 3개 또는 4개)의 각부(73a)가 설치되어 있다. 이들 각부(73a)는 예를들면 용접에 의해 가열판(73)에 고착된다. 그리고, 원추통상의 단열체(51)의 하부에 내측으로의 경사각도가 커지는 부분(51a)이 형성되며, 이 부분(51a)에서 가열판(73)의 각부(73a)를 지지하고 있다. 이와같은 구조에 의해, 고온이 되는 가열판(73)의 본체부가 단열체(51)에 직접 접촉하지 않으므로, 단열체(51)에 요구되는 내열성을 완화하는 것이 가능해진다. 또한, 도9에서는 워크 코일(42)과 자성체(44)가 일체화되고, 자성체(44)를 지지하는 지지대(44a)가 설치되어 있다.

또한, 도9에서는 단열체(51)와 워크 코일(42)과의 극간에 하방으로부터 바람을 보내도록 다수의 냉각용 팬(39)이 배치되어 있다. 이와같은 냉각구조에 의하면, 단열체(51)와 워크 코일(42)간에 발생하는 공기류가 더욱 단열효과를 높인다. 또한, 워크 코일등의 냉각기구는 냉각 팬에 의한 공냉에 한정되지 않고, 예를들면 자연대류가 발생하는 덕트구조를 설치해도 된다.

도10에 본 발명의 제4 실시형태에 관한 가열장치의 단면을 도시한다. 이 실시형태에서는 대략 통형상의 단열체(71)를 끼우고 외측에 대략 통형상으로 권회된 워크 코일(72)이 배치되고, 내측에 대략 통형상의 가열판(73)이 배치되어 있다. 단열체(71)는 세라믹등의 고성능 단열재를 이용하여 하방을 향해 선단부가 가는 형상의 대략 원통형상으로 형성되고, 상부에는 금망(74)의 주변부를 재치하는 단부가 형성되어 있다.

일실시예에 있어서, 워크 코일(72)은 직경4mm의 산화 알루미늄 유리 피복단선을 이용하여 권회했다. 알루미늄선재는 고온시의 산화부식이 진행되기 어려우므로, 워크 코일의 내열성이 향상하고, 그 결과, 단열이나 냉각의 수단을 간소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 알루미늄단선의 경우는 적당한 단단함을 가져 권회상태를 자기유지할 수 있으므로, 권선고정틀이 불필요해진다. 이 결과, 구조의 간소화, 코스트 저감, 냉각효과면에서도 유리하다. 가열판(73)은 두께 0.5mm의 스테인레스 강판을 가공하여 작성했다.

단열체(71)와 마찬가지로, 가열판(73)도 하방을 향해 선단부가 가는형상의 대략 통형상으로 형성되고, 상부의 4개소에 설치한 접속부(73b)를 통하여 금망(74)의 주변부에 접속되어 있다. 즉, 식품재치용의 금속망(74)과 가열판(73)은 일체로되어 있고, 금속망(74)을 제거하면 가열판(73)도 함께 제거된다. 또한, 이와같은 구조로 함으로써, 가열판(73)을 단열체(71)로부터 뜨게한 상태에서 매달아 지지할 수 있다. 가열판(73)의 하부 4개소에는 가열판(73)과 단열체(71)와의 스페이스를 균일하게 확보하기 위한 각부(73a)가 설치되어 있다.

또한, 단열체(71)의 하측 개구부의 하방에는 금속망(74)상에 재치된 고기등의 피가열물(75)로부터 떨어지는 고기국물등을 받는 받침접시(76)가 배치되어 있다. 받침접시는 제거하여 씻을 수 있도록 장착되고, 가열 조리중은 물이 모여진다. 또한, 도10에서는 생략했지만, 워크 코일(72)등에 냉각용의 공기를 보내는 송풍팬을 배치하는 것이 바람직하다.

공지의 인버터 전원(77)에 의해 30kHz정도의 주파수로 워크 코일(72)이 구동되면, 발생한 교류자속이 가열판(73)을 통하고, 이 때 가열판(73)에 와전류가 발생하며, 와전류손실에 의해 가열판(73)이 적열한다. 적열한 가열판(73)으로부터 열선(근적외선, 중간 적외선, 원적외선)이 방사되고, 이 열선이 금망(74)상에 놓여진 피가열물(75)에 닿으므로써 피가열물(75)이 가열조리된다. 피가열물(15)로부터 적하하는 고기국물등은 대략 원통상의 가열판(73)의 내부공간을 통하여 직접 받침접시(76)에 떨어진다.

다음에, 전자유도에 의해 금속남비등을 가열하는 구성의 전자유도 가열장치의 내부구조를 도11에 도시한다. 이 제5 실시형태에 관한 가열장치는 도10에 도시한 제4 실시형태에 있어서, 그릴 조리용의 가열판(73) 및 금속망(74)이 제거되고, 대신에 유도코일(81)과 제2 워크 코일(82) 및 톱 플레이트(83)가 장착된 구성을 가진다. 유도 코일(81)은 단열체(71)를 끼우고 제1 워크 코일(72)과 동축상에 배치되어 있다.

제2 워크 코일(82)은 도12에 평면도에서 도시되는 바와같이, 평면 와권상으로 권회되고, 그 권회시작(외주단)과 권회 끝(내주단)이 유도 코일(81)의 양단간에 접속된다. 도11에 도시하는 예에서는, 제1 워크 코일(72)과 같은 알루미늄단선을 이용하여 유도코일(81), 제2 워크 코일(82) 및 양 코일의 접속부가 연속적으로 권회되어 있다. 그리고, 제2 워크 코일(82)을 톱 플레이트(83)의 하면에 금구(82a)를 이용하여 부착하고 있다. 톱 플레이트(83), 제2 워크 코일(82) 및 유도코일(81)이 일체로 되어 있고, 이들을 1셋트로써 가열장치에 대해 장착하고, 또는 제거할 수 있다. 또한, 톱 플레이트(83)에는 내열성, 내식성, 기계적 강도등이 우수한 세라믹 플레이트가 이용된다.

도13은 본 발명의 제6 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서는 유도 코일(81)은 제1 워크 코일(72)과 같은 알루미늄단선을 이용하여 권회되고, 제2 워크 코일(82')은 고주파구동에 적합한 릿츠선(절연 꼬임선)을 이용하여 권회되며, 양 코일(81), (82')이 적절한 선재(85)로 접속되어 있다. 이 실시형태에서는 제2 워크 코일(82')의 하측에 자성체 플레이트(86)가 배치되고, 내열강화 플라스틱제의 부착틀(87)에 의해 제2 워크 코일(82')과 자성체 플레이트(86)가 톱 플레이트(83)의 하면에 고정되어 있다. 자성체 플레이트는 제2 워크 코일(82')의 하측에서 누설 자속을 줄이고 효율은 높히는 효과가 있다. 몇개의 부채형 플레이트를 소정의 각도간격으로 배치하는 것만으로도 효과가 있다.

상기 제4 또는 제5 실시형태에 있어서, 공지의 인버터 전원(77)에 의해 30kHz정도의 주파수에서 제1 워크 코일(72)이 구동되면, 단열체(71)를 끼우고 제1 워크 코일(72)과 동축상에 배치된 유도 코일(81)에 교류전류가 야기된다. 즉, 제1 워크 코일(72)을 일차측, 유도코일(81)을 이차측으로 하는 트랜스에 의해 고주파전력이 전달되며, 이차측에 접속된 제2 워크 코일(82), (82')로 공급된다. 그리고, 제2 워크 코일(82), (82')이 발생하는 교류자속에 의해, 톱 플레이트(83)상에 놓여진 금속남비(84)의 저부에 와전류가 발생한다. 그 결과, 와전류 손실에 의한 발열로 금속남비(84)가 가열된다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 전자유도에 의한 가열조리기는, 대략 통형상의 단열체의 주위에 워크 코일이 배치되고, 단열체의 내측에 대략 통형상의 가열판이 배치된 구조를 가지므로, 상측개구부에 배치한 피가열물로부터 낙하하는 고기국물등이 가열판의 내부공간을 통하여 하측개구부에 설치한 받침접시등에 낙하한다. 따라서, 고기국물등이 가열판에 떨어짐에 따른 발연이나 발화, 그리고 열방사의 효율저하라는 문제를 발생하지 않는다. 이 결과, 본 발명의 가열조리기는 공조설비의 간소화, 전력 절약화등에 기여할 수 있음과 동시에, 가열조리환경을 깨끗하게 유지하는 것에도 공헌한다.

또한, 본 발명의 가열조리기는 몇 개의 구성부품, 바람직하게는 일체화된 1셋트의 부품을 교환하는 것만으로, 금속발열체를 적열시키는데 따른 그릴조리와 금속남비를 전자유도에 의해 가열하는 조리를 간단하게 교체할 수 있다.

Claims (22)

1. 교류자속을 발생하는 대략 원통형상으로 권회된 워크 코일(work coil)과,

   상기 워크 코일의 내측에 동축상으로 배치되고, 상기 워크 코일이 발생하는 교류자속에 의해 가열되어 열선을 방사하는 대략 원통형상의 금속발열체와,

   상기 워크 코일과 상기 금속발열체간에 배치된 대략 원통형상의 단열체와, 그리고

   상기 단열체의 상측 개구부에 배치된 피가열물을 재치하기 위한 재치수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자유도가열을 이용한 가열조리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 단열체의 하측 개구부에 배치된 피가열물로부터의 낙하물을 받기 위한 받침접시를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
3. 제1항에 있어서, 상기 워크 코일의 외측에 배치된 대략 원통형상의 자성체를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
4. 제1항에 있어서, 상기 단열체의 외측공간을 냉각하는 냉각수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속발열체가 0.2~2.0mm의 범위내의 두께를 가지는 스테인레스 강판으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도가열을 이용한 가열조리기.
6. 제1항에 있어서, 상기 금속발열체가 방사열을 상측 개구부로 모으는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
7. 제6항에 있어서, 상기 금속발열체는 상측 개구부의 개구면적이 하측개구부의 개구면적보다 크도록 테이퍼진 원통형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
8. 제6항에 있어서, 상기 금속발열체는 대략 원통형상으로 형성된 다수의 띠판부재를 상하방향 및 동축방향으로 설치하여 이루어지고, 각각의 대략 원통형상으로 형성된 띠판부재는 상측개구부의 개구면적이 하측개구부의 개구면적보다 크도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
9. 제1항에 있어서, 상기 워크 코일을 구동하기 위한 고주파 인버터를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
10. 제1항에 있어서, 상기 워크 코일이 알루미늄 선재를 권회하여 형성되어 있는것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
11. 제1항에 있어서, 상기 워크 코일이 산화피막 알루미늄선재를 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
12. 제1항에 있어서, 상기 워크 코일이 산화피막 알루미늄선재와 유리피복 알루미늄선재를 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
13. 교류자속을 발생하는 대략 원통형상으로 권회된 제1 워크 코일과,

    상기 제1 워크 코일의 내측에 동축상으로 배치되어 대략 원통형상으로 권회된 유도코일과,

    상기 제1 워크 코일과 상기 유도코일간에 배치된 대략 원통형상의 단열체와,

    상기 단열체의 상측개구부에 배치되고, 평면 와권상(渦卷狀)으로 권회되며, 상기 유도코일의 양단간에 접속된 제2 워크 코일과,

    상기 제2 워크 코일의 상측에 배치된 톱 플레이트를 구비한 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크 코일의 외측에 배치된 대략 원통형상의 자성체를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크 코일을 구동하기 위한 고주파 인버터회로를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
16. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크 코일, 상기 유도코일 및 상기 제2 워크 코일이 알루미늄선재를 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
17. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크코일, 상기 유도코일 및 상기 제2 워크 코일이 산화피막 알루미늄선재를 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
18. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크 코일, 상기 유도 코일 및 상기 제2 워크 코일이 산화피막 알루미늄선재와 유리피복 알루미늄선재를 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
19. 제13항에 있어서, 상기 제1 워크 코일 및 상기 유도 코일이 알루미늄선재를 권회하여 형성되고, 상기 제2 워크 코일이 릿츠선(Litz wire)을 권회하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도 가열을 이용한 가열조리기.
20. 교류자속을 발생하는 대략 원통형상으로 권회된 제1 워크 코일,

    상기 제1 워크 코일을 구동하기 위한 고주파 인버터,

    상기 제1 워크 코일의 내측에 배치된 대략 원통형상의 단열체, 및

    상호 교환가능한 한 쌍의 그릴셋트와 IH셋트를 구비하며,

    상기 그릴셋트는 상기 단열체를 끼워서 상기 제1 워크 코일과 동축상에 배치되고, 상기 제1 워크 코일이 발생하는 교류자속에 의해 가열되어 열선을 방사하는 대략 원통상의 금속발열체와, 상기 단열체의 상측개구부에 배치된 피가열물을 재치하기 위한 재치수단을 포함하며

    상기 IH셋트는 상기 단열체를 끼워서 상기 제1 워크 코일과 동축상에 배치되며, 대략 원통형상으로 권회된 유도코일, 상기 단열체의 상측개구부에 배치되고, 평면 와권상으로 권회되며, 상기 유도코일의 양단간에 접속된 제2 워크 코일, 및 상기 제2 워크 코일의 상측에 배치된 톱 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유도가열을 이용한 가열조리기.
21. 제20항에 있어서, 상기 유도코일과 상기 제2 워크 코일이 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도가열을 이용한 가열조리기.
22. 제20항에 있어서, 상기 금속발열체와 상기 재치수단이 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자유도가열을 이용한 가열조리기.

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