KR100937232B1 - 전자레인지용 발열판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지용 용기에 사용되며 마이크로 웨이브에 의하여 발열하는 발열판 및 이를 포함하는 전자렌지용 용기에 관한 것으로서, 본 발명의 발열판은 탄화규소, 금속성 규소분, 산화알루미늄, 황토분 등을 소성하여 성형되며, 전자레인지에서 3분 정도 조리시 300~400℃까지 온도가 상승하면서 음식물을 고르게 조리할 수 있는 장점이 있다.

전자렌지, 마이크로 웨이브, 발열판, 탄화규소, 금속성 규소분

Description

전자레인지용 발열판 및 그 제조 방법{HEAT GENERATING PLATE FOR MICROWAVE OVEN AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 전자레인지용 용기에 관한 것으로, 특히 전자레인지의 마이크로 웨이브에 의해 발열하는 발열판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로 전자레인지는 마그네트론에 의해 발진하는 마이크로 웨이브를 유전체인 피조리물에 조사함으로써, 피조리물 속의 분자들을 서로 충돌시켜 마찰열을 발생시킴으로써 그 마찰열로 피조리물을 조리하는 것이다.

이러한 전자레인지는 앞서 언급한 바와 같이, 피조리물에 마이크로 웨이브를 직접 조사하여 가열하기 때문에, 조리하는 동안 피조리물의 표면이 마르고, 맛와 향이 감소되는 문제가 있다. 특히, 즉석 조리식품의 경우, 냉동식품이 많은데, 이러한 냉동식품을 전자레인지로 조리하는 경우, 음식물의 표면은 마르거나 타버리는 반면, 음식물 내부는 충분히 가열되지 않고 냉동상태가 유지되는 경우도 있다.

이러한 전자레인지의 문제점들을 보완하기 위해 제안된 것으로 마이크로 웨이브를 흡수하여 발열하는 발열판으로 피조리물을 가열할 수 있다. 마이크로 웨이브에 의해 발열하는 발열판으로는 페이라이트 발열판이 일반적인데, 이는 페라이트 를 실리콘 바인더와 혼합하여 열 프레스 공법으로 성형, 경화하여 제조된다.

그러나 페라이트 발열판은 발열 성능이 충분하지 않아 조리시간을 단축하는데 부족하고 피조리물을 고르게 가열하지 못하는 한계가 있다. 더욱이, 페라이트 발열판은 실리콘 열접착에 의해 팬이나 용기에 부착되는데, 팬이나 용기가 과열될 경우, 발열판이 팬이나 용기로부터 분리되는 등의 문제가 있다.

발열판의 다른 형태로는 철(Fe)을 주재료로 하는 것이 있는데, 철 성분은 마이크로 웨이브에 노출될 경우, 균열이 발생되거나 심지어는 폭발의 위험이 있다. 따라서 철을 주재료로 하는 발열판은 전자레인지용 용기에 밀봉 상태로 설치되어야 하며, 용기에 사용자가 인지하지 못하는 균열이 발생한 경우 발열판이 폭발할 위험이 있다.

또한, 흑연을 주재료로 하여 제조된 발열판을 전자레인지용 용기에 부착한 예들이 있지만, 흑연을 주재료로 하는 발열판을 성형하는 과정에서 쉽게 파손되어 제조가 용이하지 않고, 성형된 발열판 또한 전체 면적에 걸쳐 고르게 온도가 분포되지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 마이크로 웨이브에 의해 음식물 조리에 충분한 온도까지 쉽게 발열되는 전자레인지용 발열판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 마이크로 웨이브에 의해 발열하되, 전체 면적에 걸쳐 고른 온도 분포를 제공하는 전자레인지용 발열판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 마이크로 웨이브에 의해 발열되며, 제조 및 성형이 용이한 전자레인지용 발열판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전자레인지용 용기에 부착되거나, 전자레인지 내에 설치되고, 탄화규소를 주 성분으로 하는 전자레인지용 발열판을 개시한다.

상기 발열판은 금속성 규소, 산화알루미늄 성분과 황토분 성분을 더 포함할 수 있다. 이때, 80 중량%의 탄화규소, 10 중량%의 금속성 규소, 6 중량%의 산화알루미늄, 4 중량%의 황토분을 포함하도록 상기 발열판을 제작하는 것이 바람직하며, 상기 탄화규소는 50~80 중량%의 범위에서, 상기 금속성 규소는 10~40 중량%의 범위에서, 상기 산화알루미늄은 10~40 중량%의 범위에서 조절될 수 있다.

상기와 같이 제작된 발열판은 음식물을 담기 위한 용기 자체에 또는 전자레인지 내부에 설치될 수 있으며, 전자레인지 내부에 설치되는 경우에는 별도의 거치용기나 차열판을 설치할 수 있다.

이러한 발열판은 탄화규소, 금속성 규소, 산화알루미늄을 반죽하는 단계; 반죽된 재료를 제조하고자 하는 발열판 형상으로 프레스 성형하는 단계; 및 성형된 재료를 소성 가공하여 발열판을 완성하는 단계를 거쳐 제조되며, 발열판 제조를 위한 조성은 앞서 언급한 바 있다. 이때, 상기 소성 가공하는 단계에서, 성형된 재료는 400~1350℃의 온도에서 소성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전자레인지용 발열판은 탄화 규소를 주재료로 제조되어 제조 단가가 저렴함과 동시에, 성형이 용이하여, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 제조 과정에서 뿐만 아니라, 일상 생활 속에서 사용 중에도 쉽게 파손되지 않는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 전자레인지용 발열판은 용기 자체에 내장할 수 있을 뿐만 아니라, 전자레인지에도 설치가 용이하기 때문에, 사용자가 별도의 전자레인지용 용기를 구매하지 않더라도 전자레인지를 더 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있으며, 전자레인지를 이용한 음식물 조리시, 조리 시간을 단축함으로써 전기 사용량을 절감할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자레인지용 발열판(10; 도 1 및 도 2에 도시됨)은 탄화 규소를 주 성분으로 하며, 금속성 규소, 산화알루미늄을 혼합하여 성형된다. 또한, 제조 환경에 따라 미량의 황토분을 더 혼합할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발열판(10)은 50~80 중량%의 탄화 규소, 10~40 중량%의 금속성 규소, 10~40 중량%의 산화알루미늄을 함유하며, 제조 환경, 구체적으로 공장 내부가 건조한 환경이라면 황토분을 최대 10 중량%까지 투입할 수 있다.

예를 들어, 날씨가 구름이 끼여 비가 내리는 경우에 공기 중 습도가 몸에 느낄 정도이면 황토분을 1~2% 감소 또한 건조한 날씨에는 1~2% 증가시키는 것이 바람직하다. 즉, 작업 환경, 특히, 작업장 공기 중의 습기를 고려하여, 원재료의 비율이 조금씩 조절함으로써, 제조되는 발열판들 간의 성형성과 밀도의 편차를 줄이고, 일정한 열효율의 발열판들을 시장에 공급할 수 있다.

일반적인 제조 환경에서, 본 발명에 따른 발열판(10)의 조성은 80 중량%의 탄화규소, 10 중량%의 금속성 규소, 6 중량%의 산화알루미늄, 4 중량%의 황토분으로 제조된다. 이러한 최적의 조성에서, 탄화 규소와 금속성 규소의 조성을 조정할 수 있다.

상기 발열판(10)의 주성분인 탄화 규소는 마이크로 웨이브를 흡수하여 발열하는 물질로서, 50 중량% 이하의 조성으로 제조된 발열판으로는 충분한 발열효과를 얻기 어렵다. 실제 실험 결과에 의하면, 50 중량%의 탄화규소를 함유하는 조성으로 제조된 발열판을 전자레인지 내에서 3분 동안 가열하였으나 150~200℃ 정도 가열되었다. 종래의 발열판들은, 앞서 언급한 문제점들이 있어왔음에도 불구하고, 전자레인지 내에서 3분 동안 가열한 경우 높게는 500℃에 달하는 온도로 가열되었는데, 이와 비교한다면 그 발열량이 충분하지 않음을 알 수 있다.

발열판으로서의 효과를 충분히 가지려면 전자레인지에서 3분 동안 가열하였을 때 300~400℃ 정도로 가열되어야 하는데, 이는 90% 이상의 순도를 가지는 탄화규소가 80 중량%만큼 함유한 조성의 발열판에서 이러한 조건을 충족함을 알 수 있었다.

한편, 상기 발열판(10)의 조성 중 탄화규소가 80 중량%를 초과하는 경우, 발열판을 균질하게, 즉, 탄화규소 성분들의 분자들이 균일하고 밀도있게 경화되지 못하는 문제가 발생된다. 따라서 탄화규소를 주성분으로 하더라도, 그 비율은 80 중량% 이내로 제한하고, 금속성 규소, 산화알루미늄 등의 혼합하는 것이다.

이러한 탄화규소는 석탄이나 숯, 산업 폐기물 등으로부터 추출할 수 있으므로, 원료의 확보가 용이하다.

앞서 언급한 바와 같이, 금속성 규소는 균질한 성형이 어려운 탄화규소의 단점을 보완하여, 균질한 성형을 가능하게 한다. 다만, 금속성 규소의 조성이 10 중량% 미만인 경우 발열판을 균질하게 성형하는데 한계가 있으며, 50 중량% 이상인 경우, 발열판의 발열 특성을 저하시키게 된다. 따라서 금속성 규소는 10~50 중량% 범위의 조성으로 발열판 성형에 투입되는 것이다.

산화알루미늄은 상기 발열판(10)을 전자레인지에서 가열할 때, 발열판 전체 면적에 온도 분포를 고르게 하는 역할을 한다. 이러한 산화알루미늄 또한 10 중량% 미만으로 발열판 성형에 투입된 경우, 발열판을 균질하게 성형을 저해하고, 50 중량% 이상으로 투입된 경우 발열 특성을 저하시키게 된다. 따라서 산화 알루미늄 또한 10~50 중량% 범위의 조성으로 발열판 성형에 투입된다.

다만, 앞서 언급한 바 있는 황토분이 발열판 조성에 투입되는 경우, 금속성 규소나 산화알루미늄, 특히 산화알루미늄의 조성은 10 중량% 미만으로 조정될 수 있음에 유의한다.

또한, 실제 제품을 제작함에 있어서는 탄산칼슘을 포함할 수 있는데, 이는 탄화규소의 함량을 조절하여 탄산칼슘을 투입할 수 있으며, 탄산칼슘은 발열판 내에서 탄화규소에 의한 과도하고 급격한 발열을 억제하는 역할을 하게 된다.

이하에서는 상술한 발열판을 제조하는 방법을 살펴보기로 한다.

우선, 준비된 재료, 즉, 탄화규소, 금속성 규소, 산화알루미늄을 앞서 언급한 바 있는 비율로 혼합하되, 황토분, 탄산칼슘 등을 적절하게 섞어, 물 또는 무기 접착제와 함께 고르게 반죽을 한다. 반죽된 재료를 성형하여 발열판을 제작하게 되는데, 이때 그 형상은 원형 또는 다각형 형상일 수 있다. 또한, 반죽된 재료로 음식을 담을 수 있는 용기의 형상으로 성형할 수 있다. 다만, 반죽된 재료를 성형함에 있어서, 용기 형상으로 성형하는 경우에는 성형된 발열판이 음식물과 직접 접촉하지 않도록 세라믹 등으로 감싸게 용기를 제작하는 것이 바람직할 것이다. 반죽된 재료를 성형함에 있어서는 프레스 가공으로 그 형상을 제작하게 된다.

성형된 발열판은 약 24시간 동안 30~35℃의 온도에서 숙성한 후, 400~1350℃ 의 온도에서 소성하게 된다. 물론, 소성을 실시하기 전에 발열판의 표면을 세라믹 코팅액 등의 유약으로 코팅할 수 있다. 한편, 소성하는 공정은 2차례에 나누어 진행할 수 있는데, 1차의 소성 공정에서는 500℃ 이하의 온도에서 진행한 후 24시간 이내에 1350℃까지 온도를 상승시키면서 2차 소성 공정을 실시하게 된다. 소성 온도가 1350℃에 이르면 2시간 가량 일정한 온도를 유지한 후, 24시간 동안 완만하게 온도를 낮추어 소성 공정을 완료하게 된다.

이러한 공정을 통해 완성된 발열판은 용기 자체에 부착된 상태로 사용되거나, 별도의 발열판 거치용기에 설치될 수 있으며, 전자레인지에도 직접 설치될 수 있다.

용기 자체에 부착하는 경우, 해당 용기(11)는 일반 조리에도 이용될 수 있을 것이나, 전자레인지에 사용할 경우 음식물을 고르고 신속하게 조리할 수 있게 한다. 용기 자체에 부착되는 발열판(10)은 용기(11)의 외측 바닥면에 부착되거나 덮개(13)에도 설치될 수 있다.

발열판 거치용기(15) 또는 전자레인지에 발열판을 직접 설치하는 것은 일반 용기를 사용하면서 전자레인지로 조리할 때 그 발열 효과를 높일 수 있게 하기 위한 것이다.

구체적으로, 발열판 거치용기(15)는 기존 출시된 일반 전자레인지에 사용할 수 있게 제작된 것으로, 일반 전자레인지에 설치된 글래스트레이(glass tray)에 상기 발열판(10)이 직접 접촉되는 것을 방지하고, 발열판의 설치를 용이하게 한다.

도 1에서는 상기 거치용기(15)와 음식물 조리용 용기(11) 사이에 상기 발열 판(10)이 배치된 예가 개시되고 있으나, 상기 발열판(10)은 상기 용기(11)와 거치용기(15) 중 어느 한쪽에 설치되는 것임을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 발열판(10)이 상기 거치 용기(15)에 설치되는 경우, 조리할 때에는 상기 발열판(10)이 설치된 발열판 거치용기(15)를 전자레인지 내에 배치하고, 음식물이 담겨 있는 용기를 발열판 거치용기(15)에 위치시켜 조리할 수 있다. 이러한 발열판 거치용기를 이용함으로써 일반 용기를 이용하여 이미 제작, 판매된 전자레인지로 음식물을 조리할 때에도 가열을 용이하게 할 수 있다.

전자레인지 자체에 발열판을 설치하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 기존에 설치되던 글래스트레이(25)에 발열판(10) 자체를 위치시켜 설치할 수 있다. 상기 글래스트레이(25)는 전자레인지에 설치된 모터(21)에 의해 회전하며, 상기 글래스트레이(25)와 전자레인지의 조리실 바닥 사이에는 롤러(23)가 설치되어 상기 글래스트레이(25)의 균형을 유지하게 된다.

전자레인지 자체에 발열판(10)을 설치함에 있어서, 발열판(10)의 발열 속도 등을 고려할 때, 글래스트레이(25)가 손상될 수 있으므로, 글래스트레이(25)의 재질을 변경하거나, 발열판(10)과 글래스트레이(25) 사이에 세라믹 등을 이용한 차열판(27)을 설치함이 바람직하다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발열판을 구비하는 전자레인지용 용기를 나타내는 분리 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 발열판이 전자레인지에 설치된 예를 설명하기 위한 단면 구성도.

Claims (14)

1. 전자레인지용 용기에 부착되거나, 전자레인지 내에 설치되고,

   70~80 중량%의 탄화 규소, 10~20 중량%의 금속성 규소, 10~20 중량%의 산화알루미늄을 함유함을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 탄화 규소가 70 중량%, 금속성 규소가 10 중량%, 산화알루미늄이 10 중량%만큼 함유되고, 황토분 성분 또는 탄산칼슘 성분을 더 포함함을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
4. 전자레인지용 용기에 부착되거나, 전자레인지 내에 설치되고,

   80 중량%의 탄화규소, 10 중량%의 금속성 규소, 6 중량%의 산화알루미늄, 4 중량%의 황토분을 포함함을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
5. 제3항에 있어서, 상기 발열판은 탄산칼슘 성분을 더 포함함을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 발열판은 전자레인지 조리용 용기의 외측 바닥면에 부착됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
8. 제7항에 있어서, 상기 발열판은 상기 전자레인지 조리용 용기의 덮개에 더 설치됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
9. 제1항에 있어서, 상기 발열판은 전자레인지의 내부에 설치됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
10. 제9항에 있어서, 상기 발열판은 전자레인지 내부의 글래스트레이 상에 설치됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
11. 제10항에 있어서, 상기 전자레인지 내에는 거치용기 또는 차열판이 상기 글래스트레이 상에 배치되며, 상기 발열판은 상기 거치용기 또는 차열판 상에 설치됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판.
12. 전자레인지용 발열판 제조 방법에 있어서,

    탄화규소, 금속성 규소, 산화알루미늄을 반죽하는 단계;

    반죽된 재료를 제조하고자 하는 발열판 형상으로 프레스 성형하는 단계; 및

    성형된 재료를 소성 가공하여 발열판을 완성하는 단계를 포함하고,

    상기 반죽하는 단계에서, 제조하고자 하는 발열판에 대하여 탄화규소가 70~80 중량%, 금속성 규소가 10~20 중량%, 산화알루미늄이 10~20 중량% 만큼 투입됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 반죽하는 단계에서, 제조하고자 하는 발열판에 대하여 탄화규소가 70 중량%, 금속성 규소가 10 중량%, 산화알루미늄이 10 중량% 만큼 투입되고, 황토분 또는 탄산칼슘이 더 투입됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 반죽하는 단계에서, 황토분이 4 중량% 만큼 투입됨을 특징으로 하는 전자레인지용 발열판 제조 방법.

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