KR100574428B1 - 유도가열 밥솥의 내솥용기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열 밥솥의 내솥용기 구조에 관한 것으로, 본 발명은 가열코일에서 발생하는 자력에 의해 유도가열 되도록 전도성 물질의 외부용기에 다수 개의 압입공을 형성하고 그 외부용기의 내측에 전열성 물질의 내부용기를 압착하여 상기 내부용기의 일부가 외부용기의 압입공에 채워져 결합되도록 하는 유도가열밥솥의 내솥용기에 있어서, 외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 간 간격을 그 이외 부위의 압입공 간 간격에 비해 넓게 형성함으로써, 고가인 외부용기의 사용량을 줄이면서도 내부용기와의 접합력을 높여 비용을 절감함과 아울러 내솥용기의 신뢰성을 높일 수 있고, 외부용기의 실제 가열면적을 넓혀 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

유도가열 밥솥의 내솥용기 구조{INNER KETTLE STRUCTURE FOR INDUCT HEATING RICE KETTLE}

도 1은 종래 유도가열 밥솥의 일례를 개략적으로 보인 종단면도,

도 2는 종래 유도가열 밥솥의 내솥용기를 보인 종단면도,

도 3은 종래 유도가열 밥솥의 내솥용기에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 4는 종래 내솥용기를 저면에서 보인 평면도,

도 5는 본 발명 유도가열 밥솥의 내솥용기에 대한 일례를 보인 종단면도,

도 6은 본 발명 내솥용기의 일례를 저면에서 보인 평면도,

도 7은 본 발명 유도가열 밥솥의 내솥용기에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 8은 본 발명 내솥용기의 다른 실시예를 저면에서 보인 평면도,

도 9는 본 발명 내솥용기에 대한 자기장 분포를 보인 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 가열코일 10 : 내솥용기

11 : 내부용기 12 : 외부용기

12a : 압입공 d,d1,d2 : 압입공간 간격

φ,φ1,φ2 : 압입공 직경

본 발명은 유도가열 밥솥의 내솥용기 구조에 관한 것으로, 특히 내부용기와 외부용기의 접착력을 유지하면서도 외부용기의 가열면적을 넓힐 수 있는 유도가열 밥솥의 내솥용기 구조에 관한 것이다.

일반적으로 유도가열밥솥은 코일에서 발생하는 자력선이 솥을 통과할 때 와전류가 흘러 솥 자체가 가열되는 방식을 이용하여 취반을 수행하는 것으로, 물을 끓일 때 강한 대류가 형성되어 솥 전체에 1300W 정도의 고효율 열이 골고루 전달됨에 따라 찰지고 윤기 있는 취반을 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 유도가열밥솥의 일부를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 내솥용기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 유도가열밥솥은 본체(1)와, 본체(1)를 개폐하는 뚜껑(2)을 포함하되, 본체(1)의 내부에는 내솥용기(3)를 수납 가능하게 설치하고, 내솥용기(3)를 지지하는 베이스(4)의 하단부분과 내솥용기(3)의 측면 하부에는 가열코일(5)을 설치하며, 내솥용기(3)의 측면 상부에는 주로 보온시 사용되나 간혹 보조열원으로 사용하는 측면히터(6)를 설치하고 있다. 그리고 베이스(4)의 바닥면 중앙에는 가열도중 상기한 내솥용기(3)의 상부 온도를 감지하여 가열조건을 결정하는 버텀센서(7)를 설치하고 있다.

뚜껑(2)은 그 내부에 상기한 본체의 측면히터(6)와 같이 주로 보온시 사용되나 간혹 보조열원으로도 사용하는 상부히터(미도시)를 설치하고, 그 뚜껑(2)의 내부 중앙에는 상기한 버텀센서(7)와 함께 가열도중 내솥용기(3)의 상부 온도를 감지하여 가열조건을 결정하는 탑센서(8)가 설치되어 있다.

상기와 같은 종래 유도가열밥솥은, 가열코일(5)에 전류가 인가되면 앙페르의 오른나사 법칙에 의해 자력선이 발생하고, 이 자력선에 의해 내솥용기(3) 자체에 기전력이 유도되어 전류가 흐르게 된다. 이 전류에 의해 내솥용기(3)의 저항에 의한 주울열이 발생되고, 이 주울열에 의해 내솥용기(3) 자체가 가열되어 그 안에 담긴 쌀을 끓이게 되는 것이다.

여기서, 내솥용기(3)는 도 2에서와 같이 그 내측은 열전도율이 좋은 알류미늄 재질의 내부용기(3a)로 형성하고, 그 외측은 전자유도가열이 가능하도록 스테인레스(SUS 430계열) 재질로 형성하여 상기한 내부용기(3a)에 압착한 외부용기(3b)로 이루어져 있다. 이를 위해 내솥용기(3)는 두 개의 평판형 판재 즉, 알류미늄판과 스테인레스판을 겹친 상태에서 압연기를 이용하여 고온 고압으로 눌러 접합한 후 이를 프레스 가공하여 통상적인 용기 형상으로 형성하는 것이었다.

이러한 종래의 내솥용기는, 그 외부용기(3b)를 비교적 고가인 스테인레스430 계열로 형성하는 것은 물론 알루미늄판인 내부용기(3a)와 스테인레스판인 외부용기(3b)를 접합시키기 위하여 고가의 압연기가 필요함에 따라 제조원가가 비싸다는 단점이 있었다.

이를 감안하여 종래에는 도 3 및 도 4에서와 같은 내솥용기를 제시하고 있 다.

즉, 실제로 발열하는 부분은 가열코일(5)이 존재하는 부분만이 열원으로 존재하므로 스테인레스430 계열인 외부용기(3b)를 가열코일(5)이 존재하는 내솥용기(3)의 밑면 일부와 측면 일부(S₀~S₃)에만 적용하여 고가인 스테인레스 계열의 사용량을 줄임으로써 내솥용기(3)에 대한 제조원가를 절감하고자 하는 것이다.

상기와 같은 종래의 내솥용기(3)는 서로 열팽창률이 다른 내부용기(3a)와 외부용기(3b)가 취사를 할 때 고열로 뜨거워졌다가 설거지를 할 때 차가워지기를 반복하면서 상호 이탈될 우려가 있음에도 불구하고 내 외부용기(3a)(3b)의 접합면적이 좁아 쉽게 분리되는 바, 도 3에서와 같이 스테인레스판인 외부용기(3b)에 대략 φ3 ~ 4 mm 정도의 압입공(h)을 다수 개 형성하고 그 압입공(h)에 알루미늄인 내부용기(3a)가 채워져 상호 체결되도록 상기한 내부용기(3a)를 외부용기(3b)에 압착함으로써 일종의 리벳팅 효과로 인해 외부용기(3b)와 내부용기(3a)가 서로 견고하게 결합되도록 하여 잦은 온도변화에도 내솥용기(3)가 쉽게 파손되지 않도록 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 유도가열밥솥의 내솥용기는, 전술한 바와 같이 외부용기(3b)에 다수 개의 압입공(h)을 형성하여 그 압입공(h)에 내부용기(3a)가 채워져 견고하게 결합되도록 하는 것이었으나, 이는 도 4에서와 같이 압입공(h)의 직경(φ)과 간격(d)이 전 영역(S₀~S₃)에 걸쳐 고르게 형성됨에 따라 실제 가열면적이 좁아지면서 효율저하가 야기되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 유도가열밥솥의 내솥용기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 내부용기와 외부용기를 견고하게 결합하면서도 외부용기의 발열면적은 증가시켜 효율을 높일 수 있는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가열코일에서 발생하는 자력에 의해 유도가열 되도록 전도성 물질의 외부용기에 다수 개의 압입공을 형성하고 그 외부용기의 내측에 전열성 물질의 내부용기를 압착하여 상기 내부용기의 일부가 외부용기의 압입공에 채워져 결합되도록 하는 유도가열밥솥의 내솥용기에 있어서, 외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 간 간격을 그 이외 부위의 압입공 간 간격에 비해 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조를 제공한다.

또, 앞에서 외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 크기를 그 이외 부위의 압입공 크기 보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 유도가열밥솥의 내솥용기 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명 유도가열 밥솥의 내솥용기에 대한 일례를 보인 종단면도이고, 도 6은 본 발명 내솥용기의 일례를 저면에서 보인 평면도이며, 도 7은 본 발명 유도가열 밥솥의 내솥용기에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도이고, 도 8은 본 발명 내솥용기의 다른 실시예를 저면에서 보인 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 유도가열밥솥의 내솥용기는, 통상 밥솥용기 모양으로 형성하는 내부용기(11)와, 내부용기(11)의 하반부 외측면에 덧대 접합하는 외부용기(12)로 구성한다.

내부용기(11)는 열전도율이 좋은 알류미늄 재질로 형성하는 반면 외부용기(12)는 유도가열이 가능하도록 스테인레스430계열의 재질로 형성하되, 외부용기(12)에는 내부용기(11)의 외주면 일부가 접합시 채워져 접합면적을 높일 수 있도록 다수 개의 압입공(12a)을 형성한다.

여기서 압입공(12a)은 외부용기(12)의 전 영역(S₀~S₃)에 걸쳐 동일한 직경(φ)으로 형성할 수 있으나, 이 경우 외부용기(12)가 보다 넓은 가열면적을 얻기 위하는 도 5 및 도 6에서와 같이 각 압입공(12a)간 간격(d1,d2)을 서로 상이하게 형성한다. 즉 가열코일(5)에 접하는 영역(S_1,S₃)의 압입공(12a)간 간격(d2)을 접하지 않는 영역(S_0,S₂)의 압입공(12a)간 간격(d1) 보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 외부용기(12)는 도 7 및 도 8에서와 같이 압입공(12a)의 개수가 동일하다고 할 때 가열코일(5)에 접하는 영역(S_1,S₃)의 압입공 직경(φ2)을 접하지 않는 영역(S_0,S₂)의 압입공 직경(φ1) 보다 작게 형성하여 가열면적을 확대할 수도 있다. 이 경우 압입공 간 간격 역시 가열코일(5)에 접하는 영역(S_1,S₃)의 압입공(12a)간 간격(d2)을 접하지 않는 영역(S_0,S₂)의 압입공(12a)간 간격(d1) 보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 자기장 해석을 통하여 내솥용기(10)의 외부에 대한 자기장 세기 분포를 구하고, 이 분포와 동일한 특성을 가지도록 외부용기용 스테인레스판의 구성 요소를 이용하여 압입공(12a)의 크기와 압입공 간 간격의 적정 비율을 산출할 수 있다. 이 산출값을 이용하여 상기한 외부용기용 스테인레스판에 압입공을 적절하게 형성한 후 이를 내부용기용 알루미늄판과 함께 소정 형상의 다이(die)에 넣고 프레싱(pressing) 가공하여 상기 알루미늄판의 외주면 일부가 스테인레스판의 압입공에 채워지면서 견고하게 결합되도록 하는 소위 다이포지조이닝(die forgejoining) 공법으로 내솥용기(10)를 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 유도가열밥솥의 내솥용기 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 외부용기(12)를 이루는 고가의 스테인레스430계열의 금속을 가열부위에만 국한하여 사용하고 그 이외의 부위는 저렴하고 열전도성이 우수한 알루미늄 금속을 내부용기(11)로 사용함에 따라 내솥용기(11)를 제조하는데 드는 원가비용을 절감할 수 있다. 또, 외부용기(12)에 다수 개의 압입공(12a)을 형성하여 다이포밍조이닝 공법으로 내부용기(11)를 접합함에 따라 상기한 외부용기(12)를 내부용기(11)의 일부에만 접합하더라도 그 접합면적을 최대로 확대할 수 있을 뿐만 아니라 압입공(12a)에 채워지는 내부용기(11)의 일부가 일종의 "리벳팅 효과"를 발휘하여 내부용기(11)와 외부용기(12) 사이의 결합력을 더욱 높일 수 있다.

여기서, 외부용기(12)의 압입공(12a)에 채워지는 알루미늄 재질은 비전도성 물질임에 따라 가열코일의 자력이 통과하지 않으면서 실질적인 가열면적이 좁아져 내솥용기(10)의 효율이 저하될 우려가 있으나, 본 발명에서와 같이 외부용기(12) 중에서 실질적인 가열면적을 이룰 부위, 즉 가열코일(5)에 접하는 부위에서는 도 9에서와 같이 그 이외의 부위에 비해 상대적으로 자기장의 세기가 높게 형성됨에 따라 압입공 사이의 간격을 넓게 하거나 압입공(12a)의 직경을 줄여 가열면적을 넓힘으로써 내솥용기(10)의 효율을 높일 수 있다.

이를 통해 스테인레스430계열인 외부용기(12)의 사용량을 줄이면서도 알루미늄 계열인 내부용기(11)와의 접합력을 높여 내솥용기(10)의 신뢰성을 높일 수 있고, 외부용기(12)의 가열면적을 넓혀 내솥용기(10)의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 유도가열밥솥의 내솥용기 구조는, 알루미늄 계열인 내부용기의 외주면 하반부에 스테인레스430 계열인 외부용기를 압착하되 가열코일이 접하는 부위를 그렇지 않은 부위 보다 가열면적이 넓어지도록 형성함으로써, 고가인 외부용기의 사용량을 줄이면서도 내부용기와의 접합력을 높여 비용을 절감함과 아울러 내솥용기의 신뢰성을 높일 수 있고, 외부용기의 실제 가열면적을 넓혀 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 가열코일에서 발생하는 자력에 의해 유도가열 되도록 전도성 물질의 외부용기에 다수 개의 압입공을 형성하고 그 외부용기의 내측에 전열성 물질의 내부용기를 압착하여 상기 내부용기의 일부가 외부용기의 압입공에 채워져 결합되도록 하는 유도가열밥솥의 내솥용기에 있어서,

   외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 간 간격을 그 이외 부위의 압입공 간 간격에 비해 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조.
2. 제1항에 있어서,

   외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 크기를 그 이외 부위의 압입공 크기 보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조.
3. 가열코일에서 발생하는 자력에 의해 유도가열 되도록 전도성 물질의 외부용기에 다수 개의 압입공을 형성하고 그 외부용기의 내측에 전열성 물질의 내부용기를 압착하여 상기 내부용기의 일부가 외부용기의 압입공에 채워져 결합되도록 하는 유도가열밥솥의 내솥용기에 있어서,

   외부용기는 가열코일에 접하는 부위의 압입공 크기를 그 이외 부위의 압입공 크기 보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   외부용기는 가열코일의 범위 내에서 내부용기의 하반부를 감싸도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유도가열밥솥의 내솥용기 구조.

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