KR100804226B1 - 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 일체로 형성된 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조 장치에 관한 것이다.

본 발명은 탄소성형체 내통이 결합되는 결합부와, 금속용융액을 주입하는 주입구로 구성되는 상부주형과; 상기 주입구와 연결되는 탕도와, 상기 탄소성형체 내통을 수용하고 금속용융액이 채워지는 공간부와, 상기 탕도의 끝부분에 위치하고 상기 공간부로 금속용융액을 주입하는 입구부로 구성되는 하부주형;으로 이루어지되, 상기 하부주형의 입구부는 구멍의 중심에서 방사상으로 세 갈래로 형성된 구멍으로 구성되고, 상기 입구부의 세 갈래로 형성된 구멍은 각각 폭 4 ~ 7 mm, 길이 10 ~ 20 mm인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 장기간의 사용에도 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 안정적인 결합상태를 유지할 수 있고, 간단한 방법으로 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기를 제조할 수 있어 대량생산이 가능하다는 뛰어난 효과를 갖는다.

탄소성형체, 알루미늄, 주방용기, 주조, 내통, 외통

Description

탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조 장치{Manufacturing device for dual structure cooking utensils of carbon matrix and metal}

도 1은 종래의 유기질 탄소와 금속재가 적층된 이중솥의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 분해사시도.

도 5는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 중 하부주형의 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 중 상부주형과 탄소성형체 내통의 분해 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 사용상태를 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조방법을 나타낸 플로우 차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1: 솥 1a: 주연부

2: 내부재 3: 외부재

10: 내통 15: 요홈

17: 단턱 20: 외통

30: 주형 40: 상부주형

42: 주입구 44: 배출구

46: 결합부 50: 하부주형

52: 탕도 54: 공간부

55: 돌출부 56: 배출홈

58: 입구부

본 발명은 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 일체로 형성된 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기와 그 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 일체로 형성된 이중구조 주방용기에 있어서, 상기 탄소성형체 내통의 상단 주연부 내측에는 단턱이 형성되어, 상기 금속재 외통 이 상기 단턱의 상부로 감합되도록 구성되고, 상기 탄소성형체 내통의 외부 바닥면 중심부에는 요홈이 형성되어, 상기 금속재 외통이 상기 요홈에 결합되도록 하여 상기 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기와 그 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 일반적인 주방용기는 주철이나 알루미늄 등의 금속재로만 되어 있어 조리시에 열전도가 빠르고 고열이 전도되기 때문에 음식물이 조리되는 과정에서 타기 쉬운 문제가 있었다.

상기와 같은 금속재 주방용기의 단점을 극복하기 위한 종래기술로서 국내등록실용신안공보 등록번호 20-0313010호 "유기질 탄소와 금속재가 적층된 이중솥"이 기재되어 있는데, 그 기술적 요지는 도 1에 나타난 바와 같이, 숯가루를 접합제와 함께 고압으로 압착하여 1200℃로 소성하여 된 첨단소재인 유기질 탄소로 제조되는 솥(1)의 내부재(2)에 알루미늄 금속재질의 외부재(3)를 일체로 적층되게 주성하여 솥(1)의 상단 주연부(1a)의 내부재(2)에 외부재(3)가 감합되게 구성한 것이다.

하지만, 상기의 구성은 비록 솥(1)의 상단부에 적층된 내부재(2)와 외부재(3)가 감합되어 있다고는 하나, 금속재와 유기질 탄소의 열팽창율의 차이 등으로 인하여 장기간 사용시 내부재(2)와 외부재(3)가 분리되기 쉽다는 문제점이 있다.

또한 상기 유기질 탄소(탄소성형체)가 지닌 물리적 특성, 즉 취성과 성형의 곤란성 및 반복적인 물 세척과 고온 조리와 같은 주방용기의 사용환경을 동시에 고려하면, 탄소성형체와 금속재를 일체로 제조하기 어려우므로 일반적으로 사용되는 금속재의 본체와 탄소성형체를 별도로 제작하여 융착 등에 의하여 서로 결합하는 방법으로는 해결할 수 없는 문제점이 있는데, 이러한 구체적인 제조방법의 제시도 미비한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소성형체 내통의 외부 바닥면 중심부에는 요홈을 형성하고, 상기 금속재 외통이 상기 요홈에 결합되도록 하여 장기간 사용시에도 안정적인 결합상태를 유지할 수 있는 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 탄소성형체와 금속재의 물리적 특성 및 주방용기의 사용환경을 고려하여 탄소성형체 내통과 금속재 외통이 완벽하게 결합될 뿐만 아니라, 제조과정의 단순화로 대량생산이 가능한 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 및 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치는 탄소성형체 내통이 결합되는 결합부와, 금속용융액을 주입하는 주입구로 구성되는 상부주형과; 상기 주입구와 연결되는 탕도와, 상기 탄소성형체 내통을 수용하고 금속용융액이 채워지는 공간부와, 상기 탕도의 끝부분에 위치하고 상기 공간부로 금속용융액을 주입하는 입구부로 구성되는 하부주형;으로 이루어지되, 상기 하부주형의 입구부는 구멍의 중심에서 방사상으로 세 갈래로 형성된 구멍으로 구성되고, 상기 입구부의 세 갈래로 형성된 구멍은 각각 폭 4 ~ 7 mm, 길이 10 ~ 20 mm인 것을 특징으로 한다.

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이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조 장치의 실시예를 상세히 설명한다.

여기에서, 탄소성형체는 미세분말의 숯 또는 흑연을 접착제와 함께 고온 고압으로 압착하여 소성한 것으로 당업자에 의하여 공공연히 실시되고 있는 일반적인 기술내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기의 단면도를 나타낸 것으로, 상부가 개구되어 있는 원통형의 탄소성형체 내통(10)을 가공하고, 그 외부면에 금속재 외통(20)을 적층시켜 상기 탄소성형체 내통(10)과 금속재 외통(20)을 일체로 결합시킨 것을 나타내는 것이다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 탄소성형체 내통(10)의 상단 주연부 내측에는 단턱(17)이 형성되고, 상기 단턱(17)의 위쪽으로 금속재 외통(20)이 감싸도록 구성되어 있어 상기 탄소성형체 내통(10)과 금속재 외통(20)의 결합력을 1차로 강화시 킨다.

하지만, 고온 조리에 많이 사용되는 주방용기의 특성상 금속재와 탄소성형체의 열팽창율이 차이가 있기 때문에 장기간 사용시 상기의 구성만으로는 탄소성형체 내통(10)과 금속재 외통(20)의 결합이 유지되기 어려우므로, 상기 탄소성형체 내통(10)의 외부 바닥면 중심부에는

형상의 요홈(15)이 형성되고, 상기 요홈(15) 내부로 금속재 외통(20)이 삽입되어 내통(10)과 외통(20)이 장기간 사용에도 이탈되지 않도록 결합력을 더욱 강화시킬 수 있다.

여기에서 상기 탄소성형체 내통(10)과 금속재 외통(20)의 결합방법은 주조의 방법이 바람직하나 그 외에도 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 보다 상세한 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

상기와 같은, 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기가 완성되면 요리시 탄소가 묻어나지 않도록 탄소성형체 내통(10)의 노출 표면을 매끄럽게 연삭한 후 테프론 코팅하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중의 어느 한 가지 재료를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 알루미늄이 철이나 스테인레스 등의 다른 금속재에 비하여 용융점이 낮아 주조하기 쉬우며, 열전도가 잘되고, 비중이 낮아 가볍기 때문이다.

다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 중 하부주형의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 중 상부주형과 탄소성형체 내통의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치는 크게 상부주형(40)과 하부주형(50)으로 구성되어 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 상부주형(40)은 탄소성형체 내통(10)이 결합되는 결합부(46)와, 금속용융액을 주입하는 주입구(42)와, 다수 개의 배출구(44)로 구성되고, 하부주형(50)은 상기 상부주형(40)의 주입구(42)와 연결되는 탕도(52)와, 상기 탄소성형체 내통(10)을 수용하고 금속용융액이 채워지는 공간부(54)와, 상기 탕도(52)의 끝부분에 위치하고 상기 공간부(54)로 금속용융액을 주입하는 입구부(58)로 구성되어 있다.

도 6에 나타난 바와 같이, 상부주형(40)의 하부면에 돌출형성된 결합부(46)에 탄소성형체 내통(10)을 끼워서 부착한 후, 하부주형(50)과 합형한다. 그 후, 도 7에서 볼 수 있듯이, 상부주형(40)에 형성된 주입구(42)로 금속용융액을 주입하면, 상기 금속용융액은 상기 주입구(42)와 연결된 하부주형(50)의 탕도(52)를 따라서 흘러내려가 상기 탕도(52)의 끝부분 즉 하부주형(50)의 아래쪽에 형성된 입구부(58)를 통해, 상기 하부주형(50)의 공간부(54)로 흘러들어가 상부주형(40)의 결 합부(46)에 결합되어 있는 탄소성형체 내통(10)의 외부면에 적층되면서 금속재 외통(20)을 일체로 주조하게 되는 것이다.

일반적으로 금속재 주조물의 주형은 상부주형에 원형의 주입구가 설치되고 주입된 금속용융액이 위에서 아래로 주형 내의 공간부를 흘러내려 채워지도록 구성되는데 비하여, 본 발명에 따른 탄소성형체 및 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치는 주입구(42)와 연결된 탕도(52)를 형성하여, 아래쪽에서 위쪽으로 금속용융액이 채워지도록 구성하였는데, 그 이유는 주조과정에서 금속용융액의 높은 열로 인해 탄소성형체에서 다량의 기체가 발생되는데, 일반적인 종래의 장치 및 방법으로는 상기와 같은 다량의 기체가 배출되지 않고, 흘러내리는 금속용융액 내에 기체의 일부에 존재하게 되어 공동을 형성하는 문제가 있기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치는 상부주형(40)에 탄소성형체 내통(10)이 부착되는 결합부(46)를 구성하고, 하부주형(50)의 아래쪽에 입구부(58)를 형성하여, 주입된 금속용융액이 아래에서 위로 공간부(54)를 채우도록 구성하여 발생되는 기체가 상부주형(40)에 형성된 배출구(44)를 통해 빠져나갈 수 있도록 하였으며, 하부주형(50)의 공간부(54)에 금속용융액이 다 채워졌을 경우 역류되는 일이 없도록 상기 하부주형(50)의 공간부(54) 상단 외주연에 배출홈(56)이 형성되어 있다. 또한 상기 하부주형(50)의 공간부(54)와 배출홈(56)의 사이에는 도 5에 도시된 바와 같이 돌출부(55)를 형성하여, 과다한 양의 금속용융액이 주입되어 주방용기의 형상이 변형되는 일이 없도록 하고, 상부주형(40)의 배출구(44)로 탄소성형체 내통(10)에서 발생하는 기체가 잘 빠져나갈 수 있도록 하였다.

한편, 상기 상부주형(40)과 하부주형(50)의 재질은 고온에서도 열팽창 없이 잘 견딜수 있고, 통기성이 좋은 모래로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치의 하부주형(50)에 형성되어 있는 공간부(54)에 금속용융액을 주입하는 입구부(58)는 도 5에 나타난 바와 같이, 구멍의 중심에서 방사상으로 세 갈래로 나누어진 모양으로 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 입구부(58)를 단순히 원형이나 사각형 등의 형상으로 하여 공간부(54)에 직접 주입했을 경우에 상기 공간부(54)의 윗쪽부분, 즉 금속재 외통(20)이 되는 상단부가 먼저 굳으면서 수축하여 입구부(58) 주변에 음압이 발생하여 금속용융액의 일부가 탕도(52)로 역류하는 현상이 발생하면서 입구부(58) 주변의 주조물에 빈 공간이 생기는 문제점이 발생하기 때문이다.

또한, 상기 세 갈래 형상의 입구부(58)의 폭은 4 ~ 7mm, 길이는 10 ~ 20mm 로 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 크기보다 작거나 클 경우에는 음압의 발생을 막을 수 없어 상기 입구부(58) 주변에 빈 공간이 생기는 현상이 마찬가지로 발생하기 때문이다.

다음으로, 도 4 내지 도 8을 참고로 하여 본 발명에 따른 탄소성형체 및 금속재의 이중구조 주방용기 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상부가 개구되어 있는 원통형의 탄소성형체 내통(10)을 가공하는데, 상기 내통(10)은 도 7에 나타난 바와 같이 상단 주연부 내측에 단턱(17)이 형성되고, 외부 바닥면 중심부에는 요홈(15)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.(도 8의 (a) 참조.)

다음으로 상기 가공된 탄소성형체 내통(10)을 300 ~ 500℃ 로 약 10 ~ 30분간 열처리 한 후 상온에서 냉각시키는데, 그 이유는 탄소성형체는 흡습성의 뛰어나 공기 중의 수분을 잘 흡수하는데, 가공된 탄소성형체 내통(10)이 수분을 포함하고 있는 경우 금속재와의 접합성이 떨어지기 때문에 탄소성형체 내부의 수분을 제거하기 위한 것이다.(도 8의 (a') 참조.)

다음으로, 상기 가공된 탄소성형체 내통(10)을 상부주형(40)의 결합부(46)에 끼워서 부착하고, 상부주형(40)과 하부주형(50)을 합형한다.(도 8의 (b) 참조.)

그 후, 상기 합형된 주형(30)을 300 ~ 400℃로 예열하는데, 그 이유는 상기 주형(30)을 예열하지 않고 금속용융액을 주입하는 경우 금속용융액이 굳으면서 약 100분의 1 정도로 급속히 수축하게 되는데 이 때, 상부주형(40)의 결합부(46)에 결합된 탄소성형체 내통(10)이 파손될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 상기와 같이 합형된 주형(30)을 미리 300 ~ 400℃ 정도로 예열하여 금속용융액의 응고를 지연시켜 수축을 느리게 함으로써 탄소성형체의 내통(10)을 보호할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.(도 8의 (c) 참조.)

상기 주형(30)의 예열과정이 끝나면, 상부주형(40)에 형성된 주입구(42)에 금속용융액을 주입하는데, 주입된 금속용융액은 상기 주입구(42)와 연통되도록 하부주형(50)에 형성된 탕도(52)를 따라 흘러내려가 상기 하부주형(50)의 아래쪽에 형성된 입구부(58)를 통하여 공간부(54)로 주입되어, 상기 상부주형(40)의 결합부(46)에 부착된 탄소성형체 내통(10)의 외부면에 금속재 외통(20)을 적층시킨다.

여기에서, 상기 입구부(58)는 전술한 바와 같이 구멍의 중심에서 방사상으로 세 갈래로 나누어진 모양으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 금속용융액이 아래쪽에서 위쪽으로 채워지므로 상부주형(40)에는 고온의 금속용융액이 주입되면서 탄소성형체 내통(10)의 표면에서 발생되는 가스가 배출될 수 있도록 배출구(44)가 형성되는 것이 바람직하다.(도 8의 (d) 참조.)

또한, 상기 금속용융액은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용융액을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 알루미늄이 철이나 스테인레스 등의 다른 금속재에 비하여 용융점이 낮아 주조하기 쉬우며, 열전도가 잘되고, 비중이 낮아 가볍기 때문이다.

상기한 대로 탄소성형체 내통(10)과 금속재 외통(20)이 일체로 주조 완료되면 탈형 후 전체적으로 표면을 매끄럽게 연삭하고, 탄소성형체 내통(10)의 표면을 보호하고 조리시 탄소가 묻어나지 않도록 표면에 테프론 코팅을 하면 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조방법이 완료되는 것이다.(도 8의 (e) 참조.)

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기와 그 제조 장치 및 방법에 의하면, 탄소성형체 내통의 외부 바닥면 중심부에는 요홈을 형성하고, 상기 금속재 외통이 상기 요홈에 결합되도록 하여 장기간 사용에도 안정적인 결합상태를 유지할 수 있어 내구성이 강한 탄소성형체 및 금속재의 이중구조 주방용기를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소성형체와 금속재의 물리적 특성 및 주방용기의 사용환경을 고려하고, 보다 간단한 과정으로 제조할 수 있는 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치 및 제조방법을 제공하여, 대량생산이 가능하다는 뛰어난 효과를 갖는다.

Claims (9)

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2. 삭제
3. 삭제
4. 탄소성형체 내통이 결합되는 결합부와, 금속용융액을 주입하는 주입구로 구성되는 상부주형과;

   상기 주입구와 연결되는 탕도와, 상기 탄소성형체 내통을 수용하고 금속용융액이 채워지는 공간부와, 상기 탕도의 끝부분에 위치하고 상기 공간부로 금속용융액을 주입하는 입구부로 구성되는 하부주형;으로 이루어지되,

   상기 하부주형의 입구부는 구멍의 중심에서 방사상으로 세 갈래로 형성된 구멍으로 구성되고, 상기 입구부의 세 갈래로 형성된 구멍은 각각 폭 4 ~ 7 mm, 길이 10 ~ 20 mm인 것을 특징으로 하는 탄소성형체와 금속재의 이중구조 주방용기 제조장치.
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