KR100453548B1 - 유도가열기용 조리용기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열기에 올려 놓여져 유도열을 통해 가열되는 조리용기에 관한 것으로, 알루미늄합금판을 프레스로 성형하거나 또는 몰드로 주조하여 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형한 다음, 주방용기의 바닥면을 절단장치를 통해 라운딩형상으로 절단하여 용기 몸체를 형성시키는 성형공정과; 주방용기 몸체의 바닥면에 다중금속합판을 삽입한 상태에서, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하고, 단조프레스에서 2000∼4000kg/㎠의 압력으로 타압하여 몸체와 금속합판을 접합시키는 단조공정 및; 몸체의 바닥면에 접합되어진 금속합판의 내외면에 코팅물을 도포한 다음, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하여 코팅물을 소성시킴과 더불어 몸체와 금속합판의 결합조직을 성장시키는 소성공정으로 이루어져, 용기 바닥면의 가열평탄도가 일정하게 유지됨은 물론 유도가열기와 접촉면적이 증대되어, 유도가열에 따른 가열효율이 극대화됨은 물론 조리용기의 제조에 따른 각종 부대비용이 절감되게 한 것이다.

Description

유도가열기용 조리용기의 제조 방법 {Method for forming the kitchen cooker of induction heater}

본 발명은 유도가열기에 올려 놓여져 유도열을 통해 가열되는 조리용기에 관한 것으로, 특히 조리용기의 몸체와 바닥면의 접합구조를 변경하여 용기 바닥면의 평탄도를 일정하게 유지시킴은 물론 가열효율을 극대화시킬 수 있도록 된 유도가열기용 조리용기의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유도가열기는, 코일에 흐르는 유도전류를 이용하여 에너지 효율을 극대화시키는 히팅기구로서, 이러한 유도가열기는 전류의 흐름방향에 수직으로 자계를 형성시키는 가열기와, 가열기의 상부측에 구비되는 세라믹판 및, 세라믹판에 올려 놓여지는 자성체의 조리용기로 구성되어 있다.

이때, 조리용기는, 유도가열기의 세라믹판에 올려 놓여져 유도열에 의해 음식물을 조리하는 용기로서, 그 바닥면이 자성체로 형성되어야 함은 물론 평탄도가 항상 일정하게 유지되어야, 세라믹판과의 접촉면적이 증대되어 유도가열에 의한 효율이 증대되는 특징이 있는 것이다.

따라서, 조리용기의 제조과정에서, 용기의 몸체를 열전도성 및 성형성이 우수하면서도 비중이 비교적 낮은 알루미늄합금 재질로 성형하여 무게를 최소화한 상태에서, 그 몸체의 바닥면에 자성을 띠는 금속가열판을 압착 또는 접합과정을 통해 부착하여, 외관을 성형하는 것이다.

한편, 유도가열기용 조리용기의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.

첫째로, 알루미늄합금판을 프레스로 압축하거나 또는 용해 및 주조공정을 통해 몸체부를 성형한 다음, 몸체부의 바닥면에 열간단조 또는 냉간단조 및 브레이징 공정을 통해 자성체인 철판 또는 스테인레스스틸판 또는 알루미늄합금판을 압착 또는 접합시키는 방법이 제안된 바 있다.

그런데, 조리용기는 바닥판이 한 겹으로 이루어진 상태로서, 예컨대 용기 바닥면이 초기평탄도를 유지하지 못하고 유도가열 중 열변형되어, 즉 용기 바닥면의 중심부가 솟아 올라 변형되어 수명이 저하되는 문제점이 있었다.

둘째로, 조리용기의 몸체부를 알루미늄합판을 이용하여 프레스로 압축하거나 주조공정으로 성형한 다음, 자성체인 철판이나 스테인레스스틸판이나 알루미늄합금판을 다중으로 접합시킨, 예컨대 이중금속합판과 삼중금속합판과 사중금속합판 등을 삽입하고 프레스로 성형하는 방법이 제안된 바 있다.

그런데, 다중금속합판 중, 이중금속합판은 유도가열 중 열변형되어 초기평탄도가 저하될 우려가 있으며, 삼중이상의 금속합판은 평탄도가 규정치 이내로 유지되는 장점은 있지만 금속합판의 제조에 따른 각종 부대비용이 상승됨은 물론 용기전체의 중량이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 고정을 통해 제조되는 조리용기는, 용기 바닥면이 유도가열 중 이종금속간의 열팽창률의 차이로 인하여 변형되므로, 용기 바닥면과 유도가열기의 면접촉상태가 불량해질 뿐만 아니라 용기 바닥면과 유도가열기와의 간격이 멀어져 유도열에 의한 가열효과가 저하되는 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 조리용기의 몸체와 바닥면의 접합구조를 변경하여, 용기 바닥면의 열변형에 의한 평탄도의 저하현상을 방지시킴과 더불어 용기 바닥면과 유도가열기와의 접촉면적을 증대하여 가열효율을 극대화시킬 수 있도록 된 유도가열기용 조리용기의 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알루미늄합금판을 프레스로 성형하거나 또는 몰드로 주조하여 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형한 다음, 주방용기의 바닥면을 절단장치를 통해 라운딩형상으로 절단하여 용기 몸체를 형성시키는 성형공정과; 주방용기 몸체의 바닥면에 다중금속합판을 삽입한 상태에서, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하고, 단조프레스에서 2000∼ 4000kg/㎠의 압력으로 타압하여 몸체와 금속합판을 접합시키는 단조공정 및; 몸체의 바닥면에 접합되어진 금속합판의 내외면에 코팅물을 도포하여 코팅시킨 다음, 350∼580℃로 10∼30분간 가열하여 코팅물을 소성시킴과 더불어 몸체와 금속합판의 결합조직을 성장시키는 소성공정을 거쳐 제조된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

알루미늄합금판이나 알루미늄판을 이용하여 유도가열용 주방용기를 제조하는 방법을 제공함에 있어서, 알루미늄합금판을 프레스로 성형하거나 또는 몰드로 주조하여 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형한 다음, 주방용기의 바닥면을 절단장치를 통해 라운딩형상으로 절단하여 용기 몸체를 형성시키는 성형공정과; 주방용기 몸체의 바닥면에 다중금속합판을 삽입한 상태에서, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하고, 단조프레스에서 2000∼4000kg/㎠의 압력으로 타압하여 몸체와 금속합판을 접합시키는 단조공정 및; 몸체의 바닥면에 접합되어진 금속합판의 내외면에 코팅물을 도포한 다음, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하여 코팅물을 소성시킴과 더불어 몸체와 금속합판의 결합조직을 성장시키는 소성공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 성형공정은, 알루미늄합금판을 프레스로 압축하거나 또는 알루미늄합금의 주괴를 용해와 주조와 가공공정을 통해 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형하는 공정으로서, 이렇게 성형된 주방용기의 바닥면만을 프레스의 절단장치를 이용하여 라운딩형상으로 절단한다.

그리고, 단조공정은, 주방용기 바닥면에 다중금속합판을 끼워 넣어 바닥면과 금속합판을 접합시키는 공정으로서, 몸체 바닥면에 다중금속합판을 삽입한 상태에서 가열로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하고, 프레스다이에 안착한 상태에서 2000∼4000kg/㎠의 압력으로 압축하여 용기의 외관을 제조한다.

이때, 금속합판은, 자성체인 철판과 스테인레스스틸판과 알루미늄합금판이 적어도 삼중 이상의 다층으로 적층된 것으로서, 주방용기의 바닥면과 동일한 크기 또는 약간 큰 크기의 라운딩형상으로 절단함이 바람직하다.

이렇게 하면, 주방용기의 몸체는 알루미늄합금재질로 성형되어 무게가 최소화된 상태이며, 주방용기의 바닥면은 최소한 삼중이상의 자성체인 금속합판이 적층되어 성형되므로, 유도가열이 가능한 상태가 되는 것이다.

그리고, 소성공정은, 단조공정에 의해 제조되는 조리용기 즉, 용기 몸체와 금속합판의 접합력을 증대시키는 공정으로서, 조리용기의 내외면에 코팅물을 도포한 다음, 350∼580℃로 10∼30분간 이차로 가열하여 부착력을 증대시킨다.

이때, 조리용기의 내면은 폴리테트라플루오르에틸렌 등과 같은 논스틱(non stick)성 도료를 사용하여 코팅하고, 조리용기의 외면은 통상적인 내열코팅을 수행하여 용기의 외관을 향상시킴이 바람직하다.

물론, 소성공정에서, 조리용기를 이차로 가열한 결과, 용기 몸체와 금속합판이 이원확산침투로 인해 결합조직이 성장되어 부착력이 증대됨은 물론 코팅물이 소성되어 벗겨짐이 방지되었다.

[실시예 1]

먼저, 알루미늄합금판(재질:A3003계열, 두께:2.6t)을 프레스를 압축하여 조리용기(직경:260mm, 높이:60mm)의 외관을 성형한 다음, 용기 바닥면을 프레스를 이용하여 라운딩형상(직경:185mm)으로 절단하여 용기 몸체를 제조한 다음, 세척크리닝과정을 통해 각종 이물질을 제거하였다.

그런 다음, 사중금속합판(스테인레스스틸+알루미늄+스테인레스스틸+알루미늄 )을 용기의 바닥면과 대응하는 크기 즉, 직경 185mm의 크기로 절단하고 세척크리닝하여 이물질을 제거한 다음, 몸체의 바닥면에 끼워 넣었다.

이때, 금속합판의 최하층에 사용되는 스테인레스스필판은 STS430계열로서 자성이 띠고 있음은 당연하다.

이어서, 조리용기(몸체+다중금속합판)를 열처리로에 삽입한 상태에서 약 500℃의 온도범위에서 15분간 가열한 후, 단조프레스에 안착한 상태에서 단조용 펀치를 이용하여 3500 kg/㎠의 압력으로 타압하였다.

이때, 단조프레스에 의해, 조리용기의 바닥면에 다중금속합판이 견고하게 부착된 상태에서 그대로 유지되어, 조리용기의 몸체와 금속합판이 확실하게 접합되었음을 육안으로 확인할 수 있었다.

이어서, 조리용기의 내면을 샌드블라스트로 연마하여 각종 산화물을 제거한 다음, 불소수지(폴리테트라플루오르에틸렌)를 통상의 코팅법으로 코팅하고 430℃의 온도범위 15분간 이차가열하여, 조리용기를 제조하였다.

이때, 조리용기를 이차로 가열한 이유는, 용기 내면에 코팅된 코팅물을 소성시킴과 더불어 몸체와 금속합판의 결합조직을 성장시켜 접합강도를 향상시키기 위한 공정임은 당연하다.

한편, 조리용기의 내구성을 측정하기 위해, 유도가열기에 조리용기를 안착한 상태에서, 300℃의 온도범위로 가열한 후 급냉하는 시험공정을 2500회 정도 반복실시한 결과, 금속합판의 떨어짐이나 변형이 발생되지 않았다.

또한, 유도가열기에 의해 가열되는 조리용기를 수식[1,2]을 이용하여 초기평탄도와 가열평탄도를 측정한 결과, 가열평탄도가 0.5％이내의 수치로 확인되어 열변형이 최소화되었음을 알 수 있었다.

[수식 1] 초기평탄도 = 가열전 용기바닥면의 외면중심부와 바닥면의 평면과의 거리/바닥부의 직경×100(％)

[수식 2] 가열평탄도 = 유도가열기에 의해 가열되어 200℃의 온도범위에 도달하였을 때의 용기바닥면의 외면중심부와 바닥부의 평면과의 거리/ 바닥부의 직경 ×100(％)

[실시예 2]

먼저, 알루미늄합금판(재질:A3003계열, 두께:2.6t)을 프레스를 압축하여 조리용기(직경:260mm, 높이:60mm)의 외관을 성형한 다음, 용기의 바닥면을 프레스를 이용하여 라운딩형상(직경:185mm)으로 절단하여 용기 몸체를 제조한 다음, 세척크리닝과정을 통해 각종 이물질을 제거하였다.

그런 다음, 삼중금속합판(스테인레스스틸+알루미늄+스테인레스스틸)을 용기의 바닥면과 대응하는 크기 즉, 직경 185mm의 크기로 절단하고 세척크리닝하여 이물질을 제거한 다음, 몸체의 바닥면에 끼워 넣었다.

이어서, 조리용기(몸체+금속합판)를 열처리로에 삽입한 상태에서 약 400℃의 온도범위에서 25분간 가열한 후, 단조프레스에 안착한 상태에서 단조용 펀치를 이용하여 3000 kg/㎠의 압력으로 타압한 결과, 용기 바닥면에 금속합판이 견고하게 부착되었음을 알 수 있었다.

이어서, 조리용기의 내면을 샌드블라스트로 연마하여 각종 산화물을 제거한 다음, 불소수지(폴리테트라플루오르에틸렌)를 통상의 코팅법으로 코팅하고 열처리로에서 400℃의 온도범위 25분간 가열하여 조리용기로 제조하였다.

물론, 조리용기의 내구성을 측정하기 위해, 유도가열기에 조리용기를 안착한 상태에서, 실시예 1과 동일한 시험조건으로 가열평탄도를 측정한 결과, 용기 바닥면의 가열평탄도가 0.5％이내의 수치로 확인되어 열변형이 최소화되었음을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유도가열기용 조리용기의 제조 방법에 의하면, 조리용기의 바닥면에 성형공정과 단조공정과 소성공정을 통해 다중금속합판을 접합시키므로써, 용기 바닥면의 가열평탄도가 일정하게 유지됨은 물론 유도가열기와 접촉면적이 증대되어, 유도가열에 따른 가열효율이 극대화됨은 물론 조리용기의 제조에 따른 각종 부대비용이 절감되는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 알루미늄합금판이나 알루미늄판을 이용하여 유도가열용 주방용기를 제조하는 방법을 제공함에 있어서,

   알루미늄합금판을 프레스로 성형하거나 또는 몰드로 주조하여 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형한 다음, 주방용기의 바닥면을 절단장치를 통해 라운딩형상으로 절단하여 용기 몸체를 형성시키는 성형공정과;

   주방용기 몸체의 바닥면에 다중금속합판을 삽입한 상태에서, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하고, 단조프레스에서 2000∼4000kg/㎠의 압력으로 타압하여 몸체 바닥면에 금속합판을 접합시키는 단조공정 및;

   몸체의 바닥면에 접합되어진 금속합판의 내면에 코팅물을 도포한 다음, 열처리로에서 350∼580℃로 10∼30분간 가열하여 코팅물을 소성시킴과 더불어 몸체와 금속합판의 결합조직을 성장시키는 소성공정;

   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열기용 조리용기의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 다중금속합판은, 자성체인 철판과 스테인레스스틸판과 알루미늄합금판이 적어도 삼중 이상의 다층으로 적층된 것을 특징으로 하는 유도가열기용 조리용기의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 코팅물은, 폴리테트라플루오르에틸렌인 것을 특징으로 하는 유도가열기용 조리용기의 제조 방법.