KR100837308B1 - 전기 그릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그릴판(16) 밑에 히터를 가지는 발열수단(30);

그릴판(16)을 지지하는 그릴 본체(10)를 이루고 발열수단(30)의 수평이동을 가능토록 안내하는 수평이동공(13-1)을 가지는 내부하우징(13);

수평이동공(13-1)을 따라 수평으로 이동토록 안내하며 외부하우징(14)에 노출된 히터간격 조절놉(14-1);

히터간격 조절놉(14-1)에 단부가 결합되어 발열수단(30)을 일체로 수용하고, 발열수단(30)의 발열을 그릴판(16)에 집중되도록 지향성을 제공하는 보조반사판(33)을 포함하는 전기 그릴 이다.

전기그릴,탄소나노카본히터

Description

전기 그릴{Electric Grill}

도 1 은 본 발명의 사시도,

도 2 는 본 발명의 정면도,

도 3 은 도 1 의 A-A 선 단면도,

도 4 는 도 1 의 B-B 선 단면도,

도 5 는 본 발명의 요부 확대 단면도,

도 6 은 도 5 의 C-C 선 단면도,

도 7 은 각 히터의 파장 특성도,

도 8 은 히터별 복사효율 특성표,

도 9 는 물속에서의 가열시의 에너지 효율 측정표,

도 10 은 전열체 별 전력밀도 파형도 이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10;본체 11;뚜껑 12;손잡이 13;내부 하우징 13-1;수평 이동공 14;외부 하우징 14-1;히터 간격 조절놉 14-2;슬릿공 15;기능 선택놉 16-2;기름 배출공 20;기름 수거수단 21;기름 받이홀 22;기름받이 받침대 23;기름받이 30;발열수단 31;히터 31-1;유리관 31-2;고정스프링 31-3;보조 유리관 고정캡 31-4;전선공 31-5;동축유지 돌륜 31-6;전선 32;보조 유리관 33;보조 반사판 33-1;반사판 고정바 34;차열판

본 발명은 전기 그릴에 관한 것으로, 히터를 보조 유리관으로 덧씌우고, 지향성 보조반사판을 두어 그릴로 열이 집중되도록 하여 열의 효율성을 증진시키고, 히터를 포함하는 발열수단을 수평으로 위치 이동이 가능토록 하여 원하는 열을 간접적으로 조절 가능토록 하는 전기 그릴에 관한 것이다.

일반적으로 전기 그릴은 전기 히터를 그릴판 밑에 안치시켜 발열되는 열로 그릴을 데워 조리에 사용한다. 이 경우 전기 히터는 주로 시즈히터를 사용하는 것이어서 발열에 한계가 있고, 열을 발생시키는데 예열시간이 필요하여 전기적 소모가 많은 문제점이 있다.

최근에 탄소카본히터를 열원으로 사용하는 히터나 그릴이 많이 개발되었으나, 열원을 통한 열일 직접 인가하는 방식이거나 열의 출력을 조절하여 강도를 조정하는 방식이어서 소비자의 조리 욕구를 제한적으로만 충족시키는 실정이다.

또한 숯을 이용한 그릴은 숯을 그릴 바닥에 안치시켜 숯을 열원으로 하여 그릴을 가열하는 방식이나 숯의 특성상 피우는데 시간이 많이 걸리고, 초기 점화에 어려움이 있는 불편함이 있다.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 그릴을 사용하는 열원으로 히터를 사용하되 열원의 보호와 내구성 증진을 위하여 히터의 유리관 둘레에 동 축으로 보조 유리관을 두어 그릴 등이 튀겨도 증발토록 하여 히터를 보호하는 전기 그릴을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발열수단의 최 외층에 보조 반사판을 두고 보조반사판의 단부에서 조절놉을 사용하여 각도 조절 및 그릴 대응위치를 조절하여 사용 가능한 전기 그릴을 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원 발명은 그릴판 밑에 나노카본히터를 가지는 발열수단;

그릴판을 지지하는 그릴 본체를 이루고 발열수단의 수평이동을 가능토록 안내하는 수평 이동공을 가지는 내부하우징;

수평 이동공을 따라 수평으로 이동토록 안내하며 외부하우징에 노출된 히터간격 조절놉;

히터간격 조절놉에 단부가 결합되며 발열수단을 이루며 히터간격 조절놉에 결합시키고 발열을 그릴판에 집중되도록 지향성을 제공하는 보조반사판을 포함한다.

이하 본원 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 사시도, 도 2 는 본 발명의 정면도, 도 3 은 도 1 의 A-A 선 단면도, 도 4 는 도 1 의 B-B 선 단면도, 도 5 는 본 발명의 요부 확대 단면도, 도 6 은 도 5 의 C-C 선 단면도로,
그릴판(16) 밑에 히터를 가지는 발열수단(30);

그릴판(16)을 지지하는 그릴 본체(10)를 이루고 발열수단(30)의 수평이동을 가능토록 안내하는 수평이동공(13-1)을 가지는 내부하우징(13);

수평이동공(13-1)을 따라 수평으로 이동토록 안내하며 외부하우징(14)에 노출된 히터간격 조절놉(14-1);

히터간격 조절놉(14-1)에 단부가 결합되어 발열수단(30)을 일체로 수용하고, 발열수단(30)의 발열을 그릴판(16)에 집중되도록 지향성을 제공하는 보조반사판(33)을 포함하도록 구성한다.

상기 발열수단의 일 측면에는 본체(10)로의 열 전달을 차단하고 기름의 배출 통로를 이루도록 발열수단(30)의 수직 하면을 제외한 부분에 안치되는 차열판(34)을 부가한다.

상기 그릴판(16)에는 기름 배출공(16-2)이 있고 발열수단(30)의 저면에는 기름 배출공(16-2)을 통하여 낙하하는 기름을 수집하는 기름수거 수단(20)을 설치한다.

상기 기름 수거 수단(20)은 본체(10)의 외부하우징(14) 바닥면에 형성한 기름받이홀(21), 기름받이홀(21)의 바닥면에 돌출하여 기름받이(23)의 차열 지지 및 인출 안내 기능을 하도록 양측으로 돌출한 기름받이 받침대(22), 및 기름받이 받침대(22)위에 안치되며 인출을 용이하도록 당김수단을 가지는 기름받이(23)를 포함한다. 상기 당김수단은 당김을 용이하도록 하는 별도의 손잡이 일 수도 있고 손가락이 쉽게 안치되는 홈 형태 일 수도 있다.

상기 발열수단(30)은 내부에 히팅소자가 내장되고 외면이 유리관(31-1)으로 이루어진 히터(31)와,

유리관(31-1)과 동축으로 덧씌운 보조 유리관(32)과,

보조 유리관(32) 및 유리관(31-1)의 단부를 일체로 결합하는 보조유리관 고정캡(31-3)과,

보조 유리관(32)과 보조 유리관 고정캡(31-3)을 지지하며 열의 발산에 그릴로의 지향성을 주는 보조 반사판(33);

보조반사판(33)의 양단에서 연장되어 수평상의 슬릿공(14-2)으로 노출되고 단부에서 히터간격 조절놉(14-1)을 결합하는 보조 반사판 고정바(33-1)를 포함하여 구성한다. (31-2)는 유리관(31-1)의 단부를 보호하고 보조 유리관 고정캡(31-3)과의 결합력을 증진시키는 고정스프링, (31-4)는 전선(31-6)이 통과하는 전선공 이다.

상기 보조 반사판 고정바(33-1)가 안치되는 내부하우징(13)에는 보조 반사판(33)이 끼움 결합하며 수평 이동을 가능토록 하는 수평 이동공(13-1)을 형성하고,

보조 반사판 고정바(33-1)가 안치되는 외부하우징(14)에는 보조반사판 고정바(33-1)가 수평 이동 가능토록 기능하는 슬릿공(14-2)을 형성한다.

금세기 들어 나노기술에 대한 관심이 확대되고 있으며, 이미 은나노 기술은 세탁기 등에 실제적인 그 예를 찾아볼 수 있다. 카본의 나노화란 유사다이아몬드 구조형 탄소의 입체적 골격을 지니고 있어, 탄소표면의 친전자적 특성을 이용한 음전자 방출 소스로 연구의 예가 활발하며, 수소연료 자동차의 수소 저장원 으로써 그 발전을 더해가고 있다.

표면에 증착된 나노카본 입자

나노카본 저항체를 이용한 전열체 경우, 전기 전도성의 증가율 및 중적외선 파장의 확대, 근적외선 영역 중 물과 플라스틱, 용매의 특성 스펙트럼인 3μm 영역의 스펙트라를 선택적으로 공급할 수 있다. 이러한 특성은 여러 가지 공정상의 건조, 가열 효율을 극대화 할 수 있는 주요 원인으로 작용한다.

나노카본은 전기화학적 기상증착방법을 이용하여 제조되며,증착되는 나노카본은

담체에 증착된 나노카본 확대사진

증착된 바늘형 나노카본 확대사진

니들(바늘)형 카본으로 순도 99.9 %를 자랑한다. 제조공법의 단계적 절차를 간략히 살펴보면, 크게 담체의 2,300oC의 열처리 공정, 나노카본입자의 전기화학적 증착공정, 완성된 저항체의 열처리 공정으로 나눌 수 있으며, 각 처리 공정은 비활성기체 분위기 하에서 최소 섭씨2,300 도 ~ 3,000 도의 온도로 처리되므로, 각종의 불순물이 유입되거나, 설령 유입된다 하더라도 연소소각 되어지므로, 종국에는 카본만이 존재하게 되는 것이다.

중적외선은 지구가 만들어진 이래, 물은 인류에게 없어서는 안 될 중요한 자산이다. 물이 차지하고 있는 영역 또한 70 %를 넘어가며, 인류가 살아가는 공간에도 물은 상당한 량을 차지하고 있다. (우리나라의 경우 습도 30 ~ 40 % 이상)

물의 흡수 스펙트럼

위의 스펙트럼 곡선에서 살펴볼 수 있듯이 물이 흡수하는 근적외선 스펙트라 영역은 2 μm에서 미세하게 측정됨을 알 수 있고, 보다 주목할 사항은 3 μm에서 특정적인 에너지 흡수 예를 살펴볼 수 있다. 또한 3 μm 영역의 에너지 흡수는 물의 공명에너지를 촉발시켜 일반적인 건조효율 이상의 효과를 기대할 수 있으며, 실제로도 건조효율이 증가 됨을 살펴볼 수 있다. 또한 공기 중에 물이 수증기로 존재하고 있으며, 그 양이 무시할 수 없을 정도로 많아 열의 전달매체로써도 기능을 더 할 수 있으므로, 난방에 있어 수증기의 가열은 난방효율을 극대로 올릴 수 있는 중요 요인이 된다. 위와 같이 3 μm의 특정적 에너지 방사는 건조, 가열, 난방에 대한 효율을 높이는 데 결정적인 원인이 되며, 나노 카본히터의 경우 도 5 에서 살펴볼 수 있듯이 3 μm에서의 방사가 특정적으로 나타남을 알 수 있다. 나노 카본히터의 이런 특성은 실제 물을 가열할 때에도 나타나는데, 기타 다른 전열히터의 효율이 80 %에 그치는 반면, 나노 카본 히터의 경우 완벽한 100%의 효율을 자랑할 수 있다. 또한 물의 직접적인 가열 효율이 20%의 에너지 절약을 거둘수 밖에 없는 반 면, 건조, 난방, 그리고 기타전열 효율에 대한 에너지 절약은 최소 40% 이상 최대 3 배까지의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 효과는 물의 흡수스펙트럼과 잘 일치시킬 때 비로써 얻을 수 있으며, 여러 가지 조건에 따라 각자 전력밀도의 차이가 나타난다. 예를 들어 물속에서의 전력밀도는 12 w/cm2인 반면, 공기 중에서의 전력밀도는 19 w/cm2로 나타난다.

에너지 효율 측면으로, 이론적 흑체에 대한 여러 가지 전열히터에 대한 복사효과를 도 8 에 나타내었다.

도 8 에서 나타난 바와 같이 일반적으로 많이 이용되고 있는 니크롬 히터에 대한 나노 카본히터의 복사 효율은 온도가 높아질수록 커지며, 최대 3.6 배의 차이를 나타낸다. 아울러 최근 각광받는 일반 카본에 비하여도 최대 2 배의 효율적 우위를 차지하고 있음을 알 수 있다. 즉 나노 카본히터는 에너지 전달 방식에 있어 복사를 통해 많은 량의 에너지 전달이 이루어지고 있음을 나타내는 중요 자료이다. 즉 복사을 통한 에너지 전달은 에너지의 손실을 최소로 하는 열전달 방식이고, 이런 열전달 방식을 주로 하는 나노 카본히터의 에너지 절약은 정형화된 사실이라 해도 무방할 것이다.

또한 도 9 는 나노 카본히터와 니크롬히터의 물속에서 물을 직접적으로 가열할 때 필요한 에너지를 측정하고 그 효율을 계산한 실제 실험 자료이다.

위 자료에 사용된 나노 카본히터와 니크롬히터의 전력밀도비는 1:2 로써 실제 효율을 살펴보면 최소 35 %의 에너지 절감효과를 나타낸다. 물의 직접적인 가열은 최소의 에너지 절약 효율을 나타내며, 그 외의 경우(공기 중의 가열 또는 건조, 난방 등)에는 그 이상의 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.

나노 카본의 내구성으로, 나노 카본의 제조방법은 섭씨 3,000 도의 열처리 온도를 필요로 한다. 이는 나노카본의 열적 안정 우수성을 직,간접적으로 시사하는 것이다. 또한 카본의 화학적 우수성을 그대로 간직하고 있어 내산성, 내알카리성이 우수하고, 전열체로써 가장 중요한 전기적 안정성이 우수하다. 나노카본의 전기적 안정성은 이미 여러 분야에서 인정받은 바 있으며, 그 안정성을 바탕으로 차세대 자동차인 수소 연료 자동차의 수소 저장원으로도 사용되고 있다. 튜브로 사용되는 석영관은 물리적 충격에 약한 단점은 있으나, 급속 냉각, 급속 가열 등의 열 충격에 아주 강하며, 나노 카본에서 방사되는 중 적외선 파장을 그대로 방출하므로, 건조 및 가열, 난방 효율을 극대화하는 데 적합하다. 또한 나노 카본히터의 사용 수명은 다른 여타의 전기히터에 비해 2 배가량 길다.

전력밀도에서도, 도 10 은 각 전열체 표면 온도에 요구되는 전력 밀도를 나타낸 그래프로, 이 그래프에서 알 수 있듯이 같은 온도를 요구할 때에도 기타 다른 전열체의 경우, 높은 전력 밀도를 요구하는 반면, 나노 카본 히터(예를 들어 코일 스프링 타입)의 경우 최고 1/3 의 전력밀도만을 요구하는 장점이 나타나는 것을 알 수 있다.

이와 같은 특징을 가지는 탄소카본히터를 사용하는 히터(31)를 포함하는 발열수단은 도 3 과 같이 장공의 수평 이동공(13-1)을 따라 발열수단(30)을 수평으로 이동 가능토록 하므로(도 5 에 보인 조절놉(14-1)을 사용하여 이동하는 것임을 알 수 있을 것이다), 그릴판(16)에 놓인 고기 등에 제공하는 불의 세기를 사용자가 그 릴판(16) 위에서 고기의 위치를 옮겨 조절 가능토록 한다. 이는 구들장에서 더운 곳과 미지근한 곳을 찾아 이동하는 것과 같은 기능을 수행토록 하는 것이다.

이 경우 보조반사판(33)의 양단은 보조 반사판 고정바(33-1)가 이동하는 슬릿공(14-2)을 외부 하우징(14)에 형성하여 수평 위치를 이탈하지 않고 수평 이동을 가능토록 작용한다.

아울러 히터 간격 조절놉(14-1)을 회전시키면 도 3 에 보인 보조반사판(33)의 반사 각도가 달라져서 그릴판(16)으로 인가하는 히터의 열을 또한 조절 가능토록 작용한다.

이는 히터(31)가 카본 히터일 경우에는 히터의 특성상 빛을 전달하는 방식이므로 열의 전도가 순식간에 이루어져 열전달 효율이 좋고, 보조반사판(33)을 통한 빛의 반사 각도를 달리하므로 원하는 지점을 집중하여 열을 가하도록 사용할 수 잇는 편리함을 주고 그만큼 열손실을 막아준다.

또한 본원발명은 발열수단(30)의 측면에는 도 3 과 같이 차열판(34)을 두어 본체(10)로의 열이 전달하는 것을 막아주고, 차열판(34) 사이의 공간에는 기름배출(16-2)을 통한 기름이 기름받이(23)로 배출하므로 기름받이(23)에서 모아 쉽게 배출토록 하여 기름의 배출이 용이한 구이기로 사용 가능하다.

기름받이(23)는 차열성을 가지는 기름받이 받침대(22)위에 안치되도록 하여 과열이 바닥으로 전달되는 것을 막아주고, 기름받이의 이동을 용이하게 하며, 이러한 기능을 하는 기름수거 수단(20)을 외부 하우징(14)의 바닥면에 형성한 기름받이홀(21)에서 수행토록 하여 외부로의 노출을 막아주어 위생적이다.

이상과 같이 본원발명은 히터를 포함하는 발열수단을 그릴 대응 면과의 위치를 이동시켜 그릴판 위치마다 다른 열의 세기를 통하여 사용자의 기호에 맞추어 구이를 가능토록 하고, 같은 위치라도 보조반사판의 각도를 조절놉을 통하여 조절토록하여 더욱 세밀한 조절을 가능토록 하고,

히터를 탄소 나노카본히터를 사용할 경우 열의 세기가 탁월하고, 전력소모가 줄어 보다 효율적인 구이기로 사용 가능토록 작용하고,

바닥에는 기름 배출구를 단열 상태로 두어 기름 수거가 용이할 뿐만 아니라 안정성을 제공한다.

Claims (6)

1. 그릴판(16) 밑에 히터를 가지는 발열수단(30);

   그릴판(16)을 지지하는 그릴 본체(10)를 이루고 발열수단(30)의 수평이동을 가능토록 안내하는 수평이동공(13-1)을 가지는 내부하우징(13);

   수평이동공(13-1)을 따라 수평으로 이동토록 안내하며 외부하우징(14)에 노출된 히터간격 조절놉(14-1);

   히터간격 조절놉(14-1)에 단부가 결합되어 발열수단(30)을 일체로 수용하고, 발열수단(30)의 발열을 그릴판(16)에 집중되도록 지향성을 제공하는 보조반사판(33)을 포함하는 전기 그릴.
2. 제 1 항에 있어서, 발열수단(30)의 일 측면에는 본체(10)로의 열 전달을 차단하고 기름의 배출 통로를 이루도록 발열수단(30)의 수직 하면을 제외한 부분에 안치되는 차열판(34)을 부가한 것을 특징으로 하는 전기 그릴.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 그릴판(16)에는 기름 배출공(16-1)이 있고 발열수단(30)의 저면에는 기름 배출공(18-1)을 통하여 낙하하는 기름을 수집하는 기름수거 수단(20)을 설치한 것을 특징으로 하는 전기 그릴.
4. 제 3 항에 있어서, 기름 수거 수단(20)은 본체(10)의 외부 하우징(14) 바닥면에 형성한 기름받이홀(21), 기름받이홀(21)의 바닥면에서 위로 돌출하여 기름받이(23)의 차열 지지 및 인출 안내 기능을 하도록 양측으로 돌출한 기름받이 받침대(22), 및 기름받이 받침대(22)위에 안치되며 인출을 용이하도록 당김수단을 가지는 기름받이(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 그릴.
5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 발열수단(30)은 내부에 히팅소자가 내장되고 외면이 유리관(31-1)으로 이루어진 히터(31)와,

   유리관(31-1)과 동 축으로 덧씌운 보조 유리관(32)과,

   보조 유리관(32) 및 유리관(31-1)의 단부를 일체로 결합하는 보조유리관 고정캡(31-3)과,

   보조 유리관(32)과 보조 유리관 고정캡(31-3)을 지지하며 열의 발산에 그릴로의 지향성을 주는 보조 반사판(33); 및

   보조반사판(33)의 양단에서 연장되어 수평 상의 슬릿공(14-2)으로 노출되고 단부에서 히터간격 조절놉(14-1)을 결합하는 보조 반사판 고정바(33-1)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전기 그릴.
6. 제 5 항에 있어서, 보조 반사판 고정바(33-1)가 안치되는 내부하우징(13)에는 보조 반사판(33)이 끼움 결합하며 수평 이동을 가능토록 하는 수평 이동공(13-1)을 형성하고,

   보조 반사판 고정바(33-1)가 안치되는 외부하우징(14)에는 보조반사판 고정바(33-1)가 수평 이동 가능토록 기능하는 슬릿공(14-2)을 형성한 것을 특징으로 하는 전기 그릴.

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