KR101236218B1 - 질소충전밭솥 - Google Patents

Abstract

개시된 질소충전밥솥은 질소가스치환수단으로서 전동 공기펌프(11), 질소발생기(14), 변환밸브(15)를 구비하며, 보온모드에서 뚜껑이 열렸다 닫히면 자동적으로 그 전동 공기펌프(11)와 변환밸브(15)가 작동하여 솥 내부가 탈기된 후 질소가스로 충전 유지된다. 솥 내부가 질소가스로 치환되면, 산패에 의한 밥의 변질을 막고 최상의 신선도를 유지할 수 있는 것이다.

Description

질소충전밭솥{NITROGEN-CHARGED RICE COOKER}

본 발명은 취사 후 보온 중에 자동으로 질소 가스가 충전되는 이른 바 질소충전밥솥에 관한 것이며, 취사 후 보온기능이 있는 밥솥은 물론 보온전용 밥통에도 적용된다.

전기저항발열이나 전기유도가열 등 전기에너지로부터 변환된 열로 밥을 짓는 전기식 밥솥이 잘 알려져 있다. 전기식 밥솥은 불을 조절하는 번거로움 없이 자동으로 밥을 지을 수 있고, 취사 후 자동으로 온도와 습도를 조절하는 보온밥통으로서의 기능을 겸할 수 있어, 밥짓는 수고를 덜고 언제든 따뜻한 밥을 취식할 수 있게 해 주는 등 일상 생활에서 많은 편리를 제공한다. 최근에 전기식 밥솥은 압력 취사 구조로써 취사 시간을 단축시키는 동시에 밥맛을 향상시켰으며, 특히 타이머나 마이크로컴퓨터 제어를 통해 취사 예약으로 더욱 편리해지고 진밥과 된밥 선택 등 다양한 취사가 가능해졌다.

이와 같이 전기식 밥솥은 취사 시간을 단축하고 다양한 밥맛을 제공하는 등 그 취사 성능이 크게 향상되어 왔으나, 취사 후 또는 취식 후 남은 밥을 보온하는 과정에서 밥이 점차 누렇게 변색되고 맛도 나빠지는 등 보온밥통으로서의 성능은 그다지 나아지지 않고 있다. 그 이유는 솥이 뚜껑에 의해 밀폐된 상태로 그 온도와 습도가 잘 유지되는 경우에도 뚜껑을 열고 닫은 후, 솥 내에 잔류하는 공기 중의 산소 성분이 밥과 접촉하게 되고, 그 산소 접촉에 기인하는 산화작용에 의한 산패가 진행하는 현상을 피할 수 없기 때문이다. 이러한 현상은 솥의 밀폐 상태가 나빠지거나 뚜껑을 열었다 닫는 횟수가 많아질수록 심화된다.

전기식 밥솥의 보온 성능을 향상시키는 여러가지 방안들이 종래에도 제안되어 왔으나 그다지 실효를 거두지 못하고 있는 실정이다. 하기 특허문헌들은 종래에 제안된 밥의 산패 방지를 위한 기술에 관한 것이다.

하기 특허문헌 1(대한민국 등록특허 10-0109950)에는 뚜껑에 공기 배출구와 수동식 배기펌프를 설치하여 보온시 수동으로 솥 내부를 진공상태로 배기시킬 수 있는 방안이 제안되어 있다.

하기 특허문헌 2(대한민국 공개특허 10-2007-0025884)에는 앞의 수동식 배기펌프 대신 전동펌프를 설치하고 솥 내부가 적정 보온 온도로 내려가면 그 전동펌프가 작동하는 방안이 제안되어 있다.

하기 특허문헌 3(대한민국 등록특허 10-0810672)에는 밥솥 내부를 저온 진공상태로 배기 및 유지하다가 취식 전 재가열하는 방안이 제안되어 있다.

하기 특허문헌 4(대한민국 공개특허 10-2000-0008520)에는 보온 모드에서 뚜껑에 설치된 배기구를 개방한 상태로 밥솥 내부가 일정 온도로 상승할 때까지 가열하고, 그 가열 후 다른 일정 온도 이하로 내려가면 배기구를 차단함으로써 밥솥 내부가 진공상태로 감압되도록 하는 방안이 제안되어 있다.

KR 10-0109950 B1 (1996-07-16) KR 10-2007-0025884 A (2007-03-08) KR 10-0810672 B1 (2008-02-28) KR 10-2000-0008520 A1 (2000-02-07)

전술한 특허문헌들에 제안된 방안들은 솥 내에 잔류하는 산소량을 최소화하여 밥의 산패를 지연시키기 위한 것이다. 솥을 밀폐하고 그 내부를 배기하여 솥 내부를 진공상태로 하면 그 내부에 잔류하는 산소량을 최소화하여 밥의 산패를 지연시킬 수 있다. 그러나 완전한 진공상태를 유지하는 것이 현실적으로 불가하여 솥 내부에는 미량의 산소가 잔류하게 되고, 산소 접촉에 의한 밥의 산패가 진행되는 문제점을 근본적으로 해결하지는 못하는 것이다.

한편, 밥을 포함한 음식물의 산패를 방지하는 효과적인 방법으로, 질소나 이산화탄소 등의 불활성 가스를 충전하는 가스치환포장 방법이 잘 알려져 있다. 불활성 가스 속에서는 화학반응이 거의 일어나지 않으므로 음식물의 산패를 효과적으로 막을 수 있음은 물론, 습기를 차단하고 미생물 번식을 억제하여 음식물의 안전성과 신선도를 장기간 유지하는데 유용한 방법이다. 그러나 밥솥 내부를 바람직하게는 배기한 후 불활성 가스로 치환하는 기술이 적용된 사례는 지금까지 알려진 바 없다.

따라서 본 발명의 목적은 뚜껑을 열고 닫은 후 밥솥이나 밥통 내부를 배기한 다음 인체에 무해한 질소 가스를 주입 충전하여 그 충전된 상태로 유지함으로써 밥의 산패에 의한 변질을 보다 근본적으로 막으면서 보온할 수 있는 이른 바 질소충전밥솥을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 첫 번째 특징에 따른 질소충전밥솥은 솥을 수용하도록 되고 수용된 솥을 전기적으로 가열하는 전기가열수단이 장착되는 본체부와 이 본체부를 덮는 덮개부로 이루어지고, 그 덮개부에는 솥의 어귀를 틀어막아 밀폐하는 솥뚜껑이 부착되어 취사와 보온을 겸하거나 보온 전용이며, 상기 솥이 솥뚜껑으로 밀폐된 상태에서 그 솥 내부를 배기하고 질소가스를 주입하는 질소가스치환수단이 구비되어 그 솥이 질소가스로 충전된 상태로 보온 유지될 수 있는 것으로서, 상기 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전 유지될 수 있도록 그 솥과 상기 솥뚜껑을 수동 조작으로 결속시키는 결속수단, 그 솥 내부 압력으로 작동하여 상기 질소가스가 대기압보다 높은 일정압력 이상으로 충전되면 상기 결속수단을 구속하는 한편, 수동 조작에 의해 그 솥 내부를 외부로 배기할 수 있는 안전밸브장치, 그리고 이 안전밸브장치를 수동으로 조작하기 위한 안전버튼장치를 구비하여, 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전될 수 있게 구성하는 것이다.

또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 두 번째 특징에 따른 질소충전밥솥은 솥을 수용하도록 되고 수용된 솥을 전기적으로 가열하는 전기가열수단이 장착되는 본체부와 이 본체부를 덮는 덮개부로 이루어지고, 그 덮개부에는 솥의 어귀를 틀어막아 밀폐하는 솥뚜껑이 부착되어 취사와 보온을 겸하거나 보온 전용이며, 상기 솥이 솥뚜껑으로 밀폐된 상태에서 그 솥 내부를 배기하고 질소가스를 주입하는 질소가스치환수단이 구비되어 그 솥이 질소가스로 충전된 상태로 보온 유지될 수 있는 것으로서, 상기 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전 유지될 수 있도록 그 솥과 상기 솥뚜껑을 수동 조작으로 결속시키는 결속수단, 그 솥 내부 압력으로 작동하여 상기 질소가스가 대기압보다 높은 일정압력 이상으로 충전되면 상기 결속수단을 구속하는 한편, 수동 조작에 의해 그 솥 내부를 외부로 배기할 수 있는 안전밸브장치, 그리고 이 안전밸브장치를 수동으로 조작하기 위한 안전버튼장치를 구비하여 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전될 수 있게 구성하고, 또한 상기 질소가스치환수단으로 상기 솥뚜껑에 솥 내부로 통하는 가스치환구멍이 있고, 그 솥뚜껑의 개폐 상태를 감지하여 신호하는 감지기와, 전기로 작동하여 공기를 강제로 흡입 토출하는 전동 공기펌프와, 이 전동 공기펌프의 토출구와 연결되어 공기 중의 산소 성분을 제거하여 질소가스를 발생하는 질소발생기와, 상기 가스치환구멍과 상기 전동 공기펌프 및 질소발생기와 배관으로 연결되어 그 가스치환구멍으로부터 솥 내부를 외부로 배기하는 탈기모드와 그 질소발생기로부터 발생되는 질소가스를 그 가스치환구멍을 통해 솥 내부로 주입하는 질소주입모드로 유로를 전환하도록 제어되는 변환밸브와, 상기 감지기의 신호에 따라 상기 전동 공기펌프를 구동하고 상기 변환밸브의 모드를 선택 제어하는 제어회로를 구비하여, 보온 모드에서 상기 솥뚜껑이 열렸다 닫히면 상기 솥 내부가 자동으로 탈기된 후 질소가스로 충전될 수 있게 구성하는 것이다.

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또한 바람직하게는 상기 변환밸브가 상기 전동 공기펌프의 흡입구와 상기 질소발생기와 상기 가스치환구멍에 각각 연결되는 3개의 변환포트, 그리고 상시 개방되는 1개의 배기포트를 가지며, 상기 모드 선택에 따라 그 3개의 변환포트 중 2개가 상호 연통되고 나머지 1개가 그 배기포트와 연결되도록 제어되는 구성으로 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 질소충전밥솥은 보온 모드에서 밥솥 뚜껑을 열었다 닫으면 자동으로 솥 내부가 탈기된 후 질소 가스로 충전된다. 즉, 솥이 밀폐되어 있고 그 내부의 공기가 질소가스로 치환됨으로써 기존에 잘 알려진 가스치환포장과 같은 상태로 밥을 보온 유지할 수 있는 것이다.

이와 같이 밀폐된 솥 내부를 질소가스로 충전 유지시키면, 비록 솥 내부에 미량의 공기가 잔류하더라도 충전된 질소가스에 의해 보관된 밥이 그 잔류한 공기 중의 산소 성분과 접촉하는 것을 효과적으로 차단할 수 있으며, 그리하여 밥의 산패에 의한 변질을 근원적으로 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명은 밥을 신선한 상태로 장기간 보온 유지하여 언제든 최상의 밥맛으로 취식할 수 있게 하는 밥솥을 제공하여 식생활의 편리성을 높이고, 식생활의 위생 안전에도 기여할 수 있는 것이다. 특히 이러한 효과는 그 질소가스가 고농도의 대기압 이상으로 충전될 때 더욱 향상된다.

한편, 전술한 바람직한 형태의 변환밸브는 전술한 질소가스치환수단의 구성 부품수를 최소화하는데 효과적이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥 외관을 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥을 부분 절제하여 그 내부에 배치된 질소가스치환수단의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥의 내부 구조를 보인 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 사용된 변환밸브의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 사용된 솥과 뚜껑의 결속구조를 보인 주요부 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 사용된 안전밸브장치의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 사용된 안전버튼장치의 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥의 제어회로 블록도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥의 제어회로 흐름도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥의 작동을 보인 단면도로서 (a)는 탈기모드, (b)는 질소주입모드.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 사용된 변환밸브의 횡단면도로서 (a)는 초기상태, (b)는 탈기모드, (c)는 질소주입모드.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 적용된 안전밸브장치와 안전버튼장치의 작동을 보인 단면도로서 (a)는 초기상태, (b)는 탈기시의 상태, (c)는 질소주입 완료후 솥뚜껑 결속이 구속된 상태, (d)는 수동배기 조작시의 상태, (e)는 배기후 솥뚜껑 결속의 구속이 해제된 상태.

본 발명에 따른 질소충전밥솥은 예컨대 기존 전기식 보온전용 밥통 또는 취사와 보온을 겸한 밥솥에 전술한 질소가스치환수단을 부가하는 것으로써 구현될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 질소충전밥솥은 바람직한 형태로서 기존의 전기식 보온전용 밥통 또는 취사와 보온을 겸한 밥솥을 압력솥과 같은 구조로 개량하고, 전술한 질소가스치환수단과 함께 전술한 안전밸브장치와 안전조작장치를 더 부가함으로써 질소가스를 대기압 이상으로 충전할 수 있고, 그리하여 그 기능이 보다 강화된 형태로 제공될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 질소충전밥솥은 또 다른 바람직한 형태로서 기존의 전기압력밥솥에 전술한 질소가스치환수단을 적용하고도 질소가스를 대기압 이상으로 충전할 수 있는 형태로 제공될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 질소충전밥솥에 관한 것으로, 기존 전기식 압력솥과 같은 구조이며, 보온 전용이거나 취사와 보온을 겸하는 것이다. 이들 도면의 예시는 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 일부 구성 요소가 과장되거나 생략될 수 있는 등 실제와 차이가 있을 수 있다.

본 실시 예에 따른 질소충전밥솥은 도 1 내지 도 3과 같이 본체부(1)와 덮개부(2)으로 이루어지고, 본체부(1) 후면에 장치부(3)를 갖는 형태로 디자인가능하다. 도 1에서 부호 4는 장치부(3)의 커버이고, 부호 5는 환기창이다.

도면에는 나타내지 않았으나, 본체부(1)와 덮개부(2)는 한 쪽에 설치되는 힌지(hinge)와 다른 쪽에 설치되는 래치(latch)에 의하여 본체부(1)에 대해 덮개부(2)가 회전식으로 개폐되는 구조로서, 통상적인 것이다.

본체부(1)에는 도 3에 나타난 바와 같이 솥(7)을 수용하는 오목한 가열용기부(6)가 있고, 그 가열용기부(6) 주위의 내부 공간에는 도시하지 않은 공지의 가열수단인 전기저항발열체나 유도발열코일 등이 장착된다.

덮개부(2)에는 그 안쪽 면에 대해 열기를 차단하는 차열판(8)이 간격을 두고 부착되어 있다. 차열판(8)에는 솥(7)을 덮기 위한 솥뚜껑(9)이 역시 간격을 두고 지지된다. 솥뚜껑(9)의 가장자리에 설치된 시일링(seal ring; 10)은 예컨대 실리콘 고무와 같은 재질로서 덮개부(2)가 닫혔을 때 솥(7)의 어귀와의 사이에서 가압되어 솥(7) 내부를 기밀한 상태로 밀폐 유지한다.

본체부(1) 후면에 형성된 장치부(3)는 본 발명의 핵심인 질소가스치환수단의 주요 부품을 수용하기 위한 설치공간을 제공하기 위한 것이다. 그 장치부(3)는 본체부(1)와 일체로 형성되거나 일체적으로 고정 부착하는 구조로 될 수 있으며, 커버(4)로 개방하여 보수할 수 있고, 환기창(5)을 통해 통풍가능하다. 본체부(1) 내 여유공간이 있다면 이 장치부(3)는 별도로 구비될 필요가 없다.

질소가스치환수단은 솥(7) 내부를 탈기한 후 질소가스를 주입하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 전동 공기펌프(11), 공기필터(12,13), 질소발생기(14), 변환밸브(15), 밸브제어용 모터(16), 유체용 배관(17,18,19), 근접센서(20,21), 그리고 도 8과 같은 제어회로를 포함한다.

전동 공기펌프(11)는 연속적으로 외부의 공기를 흡입하여 압축 토출하도록 구동되는 것으로, 종래에 잘 알려진 다양한 형식 가운데 소형인 다이어프램형을 사용할 수 있다.

전동 공기펌프(11)의 흡입구와 토출구(부호 생략) 측에 각각 설치된 공기필터(12,13)는 각각 그 흡입 또는 토출되는 공기 중에 포함될 수 있는 먼지 등 이물질을 제거하기 위한 것이며, 흡입구 측 하나만 구비되어도 괜찮다.

질소발생기(14)는 전동 공기펌프(11)로부터 토출되는 압축공기의 성분 중에서 산소성분이 제거된 질소성분만으로 농축된 질소가스를 발생하는 것으로서, 예컨대 다수의 가느다란 중공사막으로 이루어지는 공지의 멤브레인(membrane) 방식을 사용할 수 있다. 참고로 멤브레인 방식에서는 그 중공사막의 한쪽으로 유입된 공기가 중공사막 내부를 따라 이동하면서 입자가 작은 산소성분이 옆으로 빠져 나가고 입자가 큰 질소성분이 그 출구쪽으로 모아짐으로써 그 출구측으로부터 고농도의 질소부화가스가 발생되는 것이다.

변환밸브(15)는 전술한 탈기와 질소가스 주입의 각 모드 선택에 따른 유로 전환을 위한 것으로 회전형 스풀밸브(rotary spool valve) 형태로 제작하였다. 그 변환밸브(15)는 도 4와 같이 몸체(111)가 2개의 반할몸체(111a,111b)로 이루어지고, 그 사이에 스풀(112)을 끼워서 볼트체결로 조립하는 구조이다. 밸브몸체(111;111a,111b)에는 원통형 공간인 밸브실(113)이 있고, 주위에 120°간격으로 배치된 3개의 변환포트(114,115,116)와 바닥을 향해 개구된 1개의 배기포트(117)가 있다. 스풀(112)은 밸브실(113)과 대응한 모양과 크기로서 축(118)을 중심으로 회전가능하며 그 회전위치에 따라 3개의 변환포트(114,115,116) 중 2개를 상호 연통시키는 동시에 그 나머지 1개를 배기포트(117)와 연통시킬 수 있는 2개의 유로(119,120)를 가진다(도 11b 및 11c 참조). 스풀(112)은 또한 그 3개의 변환포트(114,115,116)를 모두 차단하는 중립위치에 놓일 수 있다(도 11a 참조). 3개의 변환포트(114,115,116) 중 변환포트(114)는 전술한 배관(17)으로 전술한 공기필터(12)를 경유하여 전술한 전동 공기펌프(11)의 흡입구와 연결되고, 변환포트(115)는 전술한 배관(18)으로 전술한 질소발생기(14)와 공기필터(13)를 차례로 경유하여 전술한 전동 공기펌프(11)의 토출구와 연결되고, 변환포트(116)는 전술한 배관(19)으로 솥뚜껑(9)에 형성된 가스치환구멍(22)에 연결된다. 한편, 스풀(112)의 축(118)은 전술한 밸브제어용 모터(16)의 축(부호 생략)과 연결된다.

밸브제어용 모터(16)는 전술한 탈기와 질소주입의 모드 선택에 따라 변환밸브(15)의 전술한 스풀(112)을 일정 각도로 회전시키기 위한 것으로, 바람직하게는 정밀제어가능한 모터, 예컨대 동조모터(synchronous motor)를 사용한다.

근접센서(20,21)는 자석식 스위치 또는 홀센서(hall sensors)를 사용한 것이며, 그중 한 근접센서(20)로는 솥뚜껑(9)의 닫힘 여부, 바람직하게는 후술하는 결속수단에 의한 안전한 결속 상태를 알리는 신호를 검출하고, 다른 근접센서(21)로는 후술하는 압력표시 겸 해제장치(300)로부터 솥(7) 내부 압력이 대기압 이하로 떨어졌는 지의 여부를 알리는 신호를 검출하기 위한 것이다. 이러한 근접센서(20,21)는 신호의 검출을 검출을 위한 감지기의 하나로서 선택된 것일 뿐, 그 근접센서와는 다른 유형의 감지기도 사용가능함은 물론, 도 6 및 도 7에 예시된 그 설치위치가 아닌 다른 위치에서도 가능할 것이다.

본 실시예는 바람직한 형태로서 솥(7)과 솥뚜껑(9)을 결속하여 솥(7) 내부가 대기압 이상의 질소가스 압력으로 충전될 수 있게 하는 결속수단을 포함하며, 그 결속수단은 통상의 압력취사 밥솥과 같은 구조로 가능하다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이 솥(7)의 어귀에 톱니형 플랜지부(23)를 형성하고, 결속링(24)과 결속조작아암(25) 및 아암손잡이(26)를 구비하는 것이다. 여기서 결속링(24)은 전술한 차열판(8)과 솥뚜껑(9) 사이에 회전가능하게 지지되며, 솥(7) 어귀의 톱니형 플랜지부(23)의 이면측으로 출입 및 회전하여 걸릴 수 있는 대응플랜지부(27)를 가진다. 결속조작아암(25)은 도 3에 나타난 바와 같이 아암손잡이(26)이와 함께 차열판(8) 위에 지지되고 그 아암손잡이(26)가 덮개부(2)를 관통하여 외부로 돌출함으로써 회전조작가능하다. 결속링(24)에는 연동핀(28)이 설치되고, 그 연동핀(28)은 차열판(8)을 통과하여 결속조작아암(25)과 연동가능하다. 즉, 결속조작아암(25)의 조작에 따라 결속링(24)이 회전하여 그 회전위치에 따라 솥(7)과 결속되거나 해제되며, 그 해제위치에서 덮개부(2)가 개방될 수 있는 것이다.

이와 같은 결속수단에 있어서, 전술한 근접센서(20)는 예컨대 홀센서를 사용하여 결속링(24)의 대응플랜지부(27) 한 지점에 부착하고, 이에 대응하는 솥(7)의 플랜지부(23) 부위를 착자하거나 착자된 자석을 부착하여 결속상태에서 신호하도록 구성될 수 있다.

본 실시예는 또한 바람직한 형태로서 전술한 결속수단과 함께 안전밸브장치(200) 및 안전버튼장치(300)를 포함한다. 안전밸브장치(200)는 전술한 결속조작아암(25) 아래의 차열판(8)과 솥뚜껑(9) 사이에 설치되어, 솥(7) 내부를 상시 차단하고, 그 내부가 대기압보다 높아지면 결속조작아암(25)을 구속하는 한편, 그 내부가 대기압 이하로 떨어지면 그 구속을 해제하며, 안전버튼장치(300)에 의해 조작되면 솥(7) 내부를 배기하는 기능을 위한 것이다. 안전버튼장치(300)는 덮개부(2)에 설치되어 안전밸브장치(200)에 대해 누름조작후 복원가능하여, 그 누름조작시 솥(7) 내부가 배기된 후 결속조작아암(25)의 구속이 해제될 수 있게 하며, 바람직하게는 솥(7) 내부가 대기압 보다 높아진 경우에 이를 표시하는 기능을 겸하기 위한 것이다.

상기 안전밸브장치(200)는 도 6과 같이 차열판(8)에 형성한 구멍(301)과 솥뚜껑(9)에 형성되는 구멍(202) 및 이 구멍(202) 주위에 상하 양측으로 형성된 실린더부(203)를 포함하여, 실린더캡(204), 스템(206), 스템스프링(205), 스핀들(207), 스핀들스프링(208), 체크밸브판(209), 체크밸브캡(210)으로 이루어진다.

실린더캡(204)은 원환형으로 그 상반부가 차열판(8) 구멍(201)으로 삽입되고, 그 하반부가 실린더부(203) 상단부와 나사로 체결된다.

스템(206)은 상반부 직경이 작고 하반부 직경이 큰 원주형으로 그 상반부가 실린더캡(204)과 차열판(8) 구멍(201)을 통과하여 위로 돌출가능하고, 그 하반부가 별도의 패킹링(218)으로 실린더부(203) 내벽과 기밀한 상태를 유지하면서 이동가능하다. 이 스템(206)은 그 하반부 중심에 큰 직경으로 형성된 스핀들수용부(211)와, 그 상반부 중심에 작은 직경으로 연통하는 배기구멍(212)과, 그 스핀들수용부(211)와 배기구멍(212) 사이의 밸브시이트(213), 및 상면에 오목한 배기유도홈(214)을 가진다. 이 스템(206)의 상반부가 차열판(8) 구멍(201) 밖으로 돌출하면 전술한 결속조작아암(25)의 후단부 일측이 그 돌출한 스템(206)에 걸려서 그 결속을 해제하는 방향으로의 조작이 저지되며, 따라서 상기 결속 상태가 구속되는 것이다.

스템스프링(205)은 스템(206) 상반부 주위에 삽입되고 실린더부(203) 내에서 실린더캡(204)과 스템(206) 하반부 사이에 수축된 상태로 삽입되어 그 탄력으로 스템(206)을 실린더부(203) 내 바닥쪽으로 미는 작용을 한다.

밸브스핀들(207)은 예컨대 고무재질로서 스템(206)의 스핀들수용부(211)에 이동가능하게 수용되고 그 주위면에 유체를 유통시킬 있는 유로(215)를 가지며 그 스템(206)의 밸브시이트(213)에 밀착하여 배기구멍(212)을 차단할 수 있다. 이 밸브스핀들(207)에 끼워진 연결봉(216)은 금속이나 플라스틱 등 딱딱한 재질로 배기구멍(212)으로 여유있게 삽입된다.

스핀들스프링(208)은 전술한 스템스프링(205) 보다 약한 탄력을 보유하는 것으로 밸브스핀들(207)과 솥뚜껑(9)의 실린더부(203) 내 바닥 사이에서 그 밸브스핀들(208)을 전술한 밸브시이트(213)에 밀착시키는 방향으로 미는 작용을 한다.

체크밸브판(209)은 실린더부(203) 바닥의 구멍(202) 아래에 형성된 체크밸브실(217)에 수용되고 체크밸브캡(210)에 지지된다. 체크밸브캡(210)은 그 실린더부(203) 하단부에 나사식으로 체결된다. 이 체크밸브판(209)은 전술한 솥(7) 내부로부터 그 구멍(202)을 경유하여 외부로 향하는 방향으로의 배기는 허용하고 그 역방향으로의 유입은 차단하여, 솥(7) 내부가 외부의 이물질 유입으로 오염되는 것을 방지한다.

상기 안전버튼장치(300)는 덮개부(2)에 형성한 구멍(301)과 이의 주위에 형성한 버튼지지부(302)를 포함하며, 배기조작봉(303), 구속해제버튼(304), 버튼스프링(305) 및 지지캡(306)으로 이루어진다.

배기조작봉(303)은 전술한 솥(7) 내부가 대기압보다 높아지면 상승하게 되는 전술한 밸브스핀들(207)의 연결봉(216)에 밀려 위로 솟아 오름으로써 그 상태를 육안으로 확인할 수 있게 하는 한편, 그 솥(7) 내부가 배기되도록 연결봉(216)을 눌러서 밸브스핀들(207)을 누름조작하기 위한 것으로, 구속해제버튼(304) 보다 길며 그 구속해제버튼(304)의 중심부 구멍(307)으로 삽입되고 하단부에 스톱링(308)을 끼움으로써 그 구속해제버튼(304)에 유동가능하게 결합된다.

구속해제버튼(304)은 전술한 결속수단의 결속상태 구속이 해제되도록 전술한 안전밸브장치(200)의 스템(312)을 누루기 위한 것으로, 버튼지지부(302)와 지지캡(306) 사이에 버튼스프링(305)과 함께 수용되어 그 상단부가 덮개부(2) 구멍(301) 위로 돌출하여, 거기에 삽입된 전술한 배기조작봉(303)과 함께 누름조작가능하게 지지된다.

버튼스프링(305)은 구속해제버튼(304) 하반부 주위에 씌워지고 아래 지지캡(306)과의 사이에서 수축된 상태로 삽입되어 탄력을 보유하며 그 탄력으로 구속해제버튼(304)을 위쪽으로 미는 작용을 한다.

지지캡(306)은 버튼지지부(302) 하단부에 나사식으로 체결되고 구속해제버튼(304) 하단부를 아래로 통과시킨다.

이러한 안전버튼장치(300)에 있어서 전술한 근접센서(21)는 예컨대 홀센서를 사용하여 구속해제버튼(304) 하단면에 부착하고 배기조작봉(303)의 스톱링(308)을 착자된 것으로 함으로써 그 스톱링(308)이 근접해 있을 때 신호하도록 구성될 수 있다.

전술한 질소가스치환수단의 제어회로는 도 8과 같이 제어부(401), 모드신호입력부(402), 센서신호입력부(403), 펌프구동부(404), 밸브제어부(405)로 이루진다.

제어부(401)는 마이크컴퓨터의 처리기구를 이용, 도 9와 같은 프로그램 데이터를 실행하여, 모드신호입력부(402)로부터 현재의 작동모드를 인식하고, 센서신호입력부(403)로부터 솥뚜껑(9)의 개폐여부를 실시간으로 판단하며, 그 작동모드와 개폐여부에 따라 펌프구동부(404)와 밸브제어부(405)를 통해 전술한 전동 공기펌프(11)와 밸브제어용 모터(16)의 구동을 제어한다.

모드신호입력부(402)는 본 실시예의 질소충전밥솥이 현재 취사모드인지 또는 보온모드인지를 감지한다. 이는 취사와 보온 작동을 제어하는 공지의 주제어회로(도시생략)로부터 입력되는 모드신호에 따라 보온작동시에 상기 제어부(401)에 신호케 하는 것으로써 구현될 수 있다. 본 실시예의 질소충전밥솥이 보온 전용인 경우에 이 모드신호입력부(402)는 필요치 않다.

센서신호입력부(403)는 전술한 근접센서(20,21)의 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 회로로 구성될 수 있으며, 솥뚜껑(9)의 개폐여부, 특히 결속링(26)과의 결속여부에 관한 신호, 그리고 솥(7) 내부 압력 상태를 알리는 신호를 상기 제어부(401)에 입력시킨다.

펌프구동부(404)는 전술한 전동 공기펌프(11)의 전원을 개폐하는 회로로 구성될 수 있으며, 전술한 제어부(401)의 명령에 따라 그 전동 공기펌프(11)의 전원을 인가하거나 차단한다.

밸브제어부(405)는 전술한 밸브제어용 모터(15)의 전원을 제어하는 회로로 구성될 수 있으며, 전술한 제어부(401)의 명령에 따라 그 밸브제어용 모터(15)의 전원을 제어한다.

상기 제어회로의 각부와 프로그램 제어는 통상적인 것이거나 통상적인 수준에서 쉽게 구현될 수 있는 것들로서 그들의 각 구체적인 회로구성 및 그 프로그램데이터의 예시 및 설명은 편의상 생략한다.

전술한 제어회로의 제어부(401)는 도 9와 같이 본 실시예의 질소충전밥솥의 뚜껑이 열리면 상기 제어회로 각부를 초기화(단계 S1)하고, 초기화 이후에 뚜껑이 닫히면 보온모드인지 판단하여 보온모드일 때 솥(7) 내부를 탈기하는 탈기모드(단계 S2)로 전환하고, 탈기 완료후 질소주입하는 질소주입모드(단계 S3)를 이행한 후 복귀한다. 이러한 제어부(401)의 각 단계가 반복적으로 이행됨으로써, 본 실시예에 따른 질소충전밥솥은 보온모드에서 뚜껑, 즉 덮개(2)가 열렸다 닫히면 자동으로 솥(7) 내부가 탈기후 질소가스로 충전되어 솥(7)에 보온 중인 밥을 신선도가 유지되는 것이다. 이하, 각 모드에 따른 작동을 상술한다.

<초기화>

초기화(단계 S1)는 전술한 근접센서(20)의 신호에 따라 이행된다. 즉, 덮개부(2)와 함께 솥뚜껑(9)이 열렸을 때, 그 솥뚜껑(9)과 함께 이동하는 결속링(24)에 부착된 근접센서(20)가 솥(7)의 플랜지부(23)의 대응 지점으로부터 멀어져 발생되는 신호의 변화로부터 솥뚜껑(9)이 열렸음을 감지하여 초기화가 이행되는 것이다. 초기화가 이행되면 밥솥 전체는 도 3과 같이 된다. 이때 변환밸브(15)는 도 11a와 같이 그 모든 변환포트(114,115,116)가 차단되는 상태로 되며, 도 12a와 같이 안전밸브장치(200)의 스템(206)이 하강하여 결속조작아암(25)을 구속 저지하지 않으며, 밸브스핀들(207)이 스템(206)의 밸브시이트(213)에 밀착하여 솥뚜껑(9)의 배기구멍(212)이 차단되고, 안전버튼장치(300)의 배기조작봉(303)은 스템(206)과 이격되어 자연히 하강된 상태로 된다.

<탈기모드>

탈기모드(단계 S2)는 전술한 근접센서(20)의 신호에 따라 이행된다. 즉, 덮개부(2)와 함께 솥뚜껑(9)이 닫히고 아암손잡이(26) 조작에 의한 결속링(25)의 결속 상태가 감지되면 전술한 모드신호입력부(402)의 신호에 기초하여 현재 보온모드인지 판단하여 현재 보온모드이면 밸브제어부(405)를 통해 밸브제어용 모터(16)를 구동하여 변환밸브(15)를 탈기모드로 전환하고, 이어 펌프구동부(404)를 구동하여 탈기모드를 이행한다. 이때 변환밸브(15)는 전술한 밸브제어용 모터(16)에 의해 탈기모드로 전환되는데, 도 11b와 같이 스풀(112)이 초기상태로부터 도면에서 반시계방향으로 60°회전되어 제1유로(119)에 의해 2개의 변환포트(114,116)가 상호 연결되고, 나머지 1개의 변환포트(115)는 제2유로(120)에 의해 전술한 배기포트(117)와 연결된다. 그러면 도 10a에 화살표로 표시된 바와 같이 솥(7) 내부에 잔류된 공기가 솥뚜껑(9)의 가스치환구멍(22), 배관(19), 변환밸브(15)의 변환포트(116,114), 배관(17), 공기필터(12)를 차례로 경유하여 전동 공기펌프(11)로 흡입되고, 그 전동 공기펌프(11)로부터 토출되면서 공기필터(13)를 경유하여 질소발생기(14)에 이르러 그 산소성분이 외부로 배출되고, 그 질소성분은 배관(18), 변환밸브(15)의 변환포트(115)와 배기포트(119)를 통해 외부로 배출된다. 이때 솥뚜겅(7)에 설치된 안전밸브장치(200)는 도 12b와 같은 상태로서 초기 상태(도 11a)와 실질적으로 같으며, 솥(7) 내부가 배기됨에 따라 압력이 낮아져도 솥뚜껑(9)의 구멍(202)이 체크밸브판(209)에 의해 차단되어 외부의 이물질이 솥(7) 내부로 유입될 염려는 없다.

<질소주입모드>

질소주입모드(단계 S3)는 전술한 탈기모드 개시 이후, 전동 공기펌프(11)를 미리 설정된 일정시간이 지나면 그 전동 공기펌프(11)의 구동을 유지하면서 전술한 밸브제어부(405)를 통해 밸브제어용 모터(16)를 구동하여 변환밸브(15)를 도 11c와 같은 상태로 전환함으로써 이행된다. 즉, 변환밸브(15)의 스풀(112)이 전술한 탈기모드 상태(도 11b)에서 반시계방향으로 120°더 회전되어, 그 스풀(112)의 제1유로(119)에 의해 2개의 변환포트(115,116)가 연결되고 나머지 변환포트(114)는 제2류로(120)를 통해 전술한 배기포트(117)와 연결된다. 따라서 계속되는 전동 공기펌프(11)의 구동에 따라 그 배기포트(117)로부터 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 변환포트(114)를 통하고 도 10에 표시된 화살표를 따라 변환밸브(15)의 배기포트(117)와 변환포트(115), 배관(17), 공기필터(12)를 차례로 경유하여 전동 공기펌프(11)로 흡입되고, 그 전동 공기펌프(11)로부터 토출되면서 공기필터(13)를 경유하여 질소발생기(14)에 이르러 그 산소성분이 외부로 배출되고, 그 질소성분은 배관(18), 변환밸브(15)의 변환포트(114,116), 배관(19), 솥뚜껑(9)의 가스치환구멍(22)을 차례로 경유하여 솥(7) 내부로 주입된다.

상기 질소주입모드는 상기 전동 공기펌프(11)를 미리 설정된 일정시간 동안 구동함으로써 완료될 수 있으나, 바람직하게는 솥(7) 내부가 대기압보다 높은 일정 압력에 도달하였을 때 감지되는 전술한 근접센서(21)의 신호를 근거로 완료할 수 있다. 즉, 솥(7) 내부로 질소가스가 주입되는데 따라 그 내부 압력이 점차 상승하게 되고, 그 상승하는 압력이 전술한 스템스프링(205)의 탄력을 능가하게 되면, 그 압력에 의해 도 12c와 같이 스템(206)이 상승하나, 이때 밸브스핀들(207)이 스핀들스프링(208)에 의해 함께 상승하므로 배기구멍(212)은 여전히 차단된 상태로 유지되는 한편, 그 상승하는 스템(206) 상단부에 의해 안전버튼장치(300)의 배기조작봉(303)을 밀어 올려지고, 스톱링(308)이 근접센서(21)에 감지된다. 이렇게 근접센서(21)의 신호가 감지되면 밸브제어용 모터(16)를 더 구동하여 전술한 변환밸브(15)의 반시계방향으로 60°더 회전시킴으로써 초기 상태(도 11a)로 되돌리고, 전동 공기펌프(11)의 구동을 정지하여 질소주입모드를 완료하는 것이다. 이같이 질소주입모드가 완료되어 변환밸브(15)가 초기 상태로 되돌려지면, 변환포트(114,115,116) 모두 차단되며, 솥(7) 내부는 질소가스가 충전된 상태로 유지되는 것이다.

만약, 질소주입모드 개시 후 미리 설정된 시간동안 상기 근접센서(21)의 신호가 감지되지 않으면, 뚜껑이 제대로 닫히지 않았거나 전술한 시일링(8) 손상으로 누출되고 있다든지, 혹은 질소가스치환수단의 부품 고장 등이 예측되므로 이 경우 바람직하게는 경보를 발생(또는 표시)하여 사용자에게 알려주고 종료하거나 복귀함으로써 불필요한 전동 공기펌프(11)의 구동을 멈출 수 있을 것이다.

한편, 상기 질소주입모드가 완료되면 상기 상승한 스템(206) 단부에 의해 결속조작아암(25)의 조작이 저지되어 전술한 결속링(24)에 의한 결속 상태가 구속되어 안전하며, 또한 그 스템(206)에 의해 밀어올려진 배기조작봉(303)을 통해 사용자가 육안으로 질소충전이 완료되었음을 확인시킬 수 있는 것이다.

질소주입모드 완료 이후, 사용자는 전술한 위로 밀어올려진 배기조작봉(303)을 눌러 솥(7) 내부에 충전된 질소가스를 대기압 상태로 배기한 후, 그 배기조작봉(303)고 함께 누름버튼(304)를 더 눌러준 다음 아암손잡이(26)를 조작하여 덮개부(2)를 열 수 있다.

배기조작봉(303)을 누르면, 도 12d와 같이 그 배기조작봉(303) 단부에 의해 밸브스핀들(207)이 하강하여 스템(206)의 배기구멍(312)이 열린다. 그러면 솥(7) 내부에 충전된 질소가스가 체크밸브캡(210), 체크밸브판(209), 솥뚜껑(9)의 구멍(202), 밸스프린들(207)의 유로(215), 스템(206)의 배기구멍(312) 및 배기유도홈(214)을 따라 외부로 배출되어, 그 솥(7) 내부 압력이 점차 내려가는데, 이동안 통상 "치이~"하는 소리가 나게 되고, 그 소리가 더이상 나지 않으면 솥(7) 내부 압력이 대기압 상태가 되었음을 알 수 있다.

이와 같이 배기조작봉(303)을 눌러서 솥(7) 내부가 대기압 상태로 되면 그 배기조작봉(303)과 함께 전술한 누름버튼(304)을 더욱 누름으로써 덮개부(2)를 안전하게 열 수 있다. 즉, 도 12e와 같이 배기조작봉(303)과 함께 누름버튼(304)을 누르면, 그 누름버튼(304) 단부에 스템(206)이 눌려 초기 위치로 하강하게 되고, 이때 결속조작아암(25)의 구속 저지 상태가 해제되고, 손을 놓으면 도 12a와 같은 상태로 복귀된다. 따라서 이후에는 전술한 아암손잡이(26)를 조작하여 덮개부(2)를 안전하게 열 수 있는 것이다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 질소충전밥솥은 보온모드에서 뚜껑을 열었다 닫으면 자동으로 이행되는 질소가스치환 작동에 의해 솥 내부가 탈기될 후 질소가스로 충전되어 밥의 신선도가 유지되어 밥의 변질을 막고 최상의 밥맛을 유지할 수 있는 것이다.

1: 본체부, 2: 덮개부, 3: 장치부, 4: 커버, 5: 환기창, 6: 가열용기부, 7: 솥, 8: 차열판, 9: 솥뚜껑, 10: 시일링, 11: 전동 공기펌프, 12;13: 공기필터, 14: 질소발생기, 15: 변환밸브, 16: 밸브제어용 모터, 17;18;19: 배관, 20;21: 근접센서, 22: 가스치환구멍, 23: 플랜지부, 24: 결속링, 25: 결속조작아암, 26: 아암손잡이, 27: 대응 플랜지부, 28: 연동핀, 111;111a;111b: 변환밸브 몸체, 112: 스풀, 113: 밸브실, 114;115;116: 변환포트, 117: 배기포트, 118: 축, 119;120: 유로, 200: 안전밸브장치, 201: 차열판 구멍, 202: 솥뚜껑 구멍, 203: 실린더부, 204: 실린더캡, 205: 스템스프링, 206: 스템, 207: 밸브스핀들, 208: 스핀들스프링, 209: 체크밸브판, 210: 밸브캡, 211: 스핀들수용부, 212: 배기구멍, 213: 밸브시이트, 214: 배기유도홈, 215: 유로, 216: 스핀들지지봉, 217: 체크밸브실, 300: 안전버튼장치, 301: 덮개부 구멍, 302: 버튼지지부, 303: 배기조작봉, 304: 누름버튼, 305: 버튼스프링, 306: 버튼캡, 307: 버튼구멍, 308: 스톱링, 401: 제어부, 402: 모드신호입력부, 403: 센서신호입력부, 404: 펌프구동부, 405: 밸브제어부

Claims (4)

1. 솥을 수용하도록 되고 수용된 솥을 전기적으로 가열하는 전기가열수단이 장착되는 본체부와 이 본체부를 덮는 덮개부로 이루어지고, 그 덮개부에는 솥의 어귀를 틀어막아 밀폐하는 솥뚜껑이 부착되어 취사와 보온을 겸하거나 보온 전용이며, 상기 솥이 솥뚜껑으로 밀폐된 상태에서 그 솥 내부를 배기하고 질소가스를 주입하는 질소가스치환수단이 구비되어 그 솥이 질소가스로 충전된 상태로 보온 유지될 수 있게 된 것으로서,
   상기 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전 유지될 수 있도록 그 솥과 상기 솥뚜껑을 수동 조작으로 결속시키는 결속수단, 그 솥 내부 압력으로 작동하여 상기 질소가스가 대기압보다 높은 일정압력 이상으로 충전되면 상기 결속수단을 구속하는 한편, 수동 조작에 의해 그 솥 내부를 외부로 배기할 수 있는 안전밸브장치, 그리고 이 안전밸브장치를 수동으로 조작하기 위한 안전버튼장치가 구비되어, 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전될 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 질소충전밥솥.
2. 삭제
3. 솥을 수용하도록 되고 수용된 솥을 전기적으로 가열하는 전기가열수단이 장착되는 본체부와 이 본체부를 덮는 덮개부로 이루어지고, 그 덮개부에는 솥의 어귀를 틀어막아 밀폐하는 솥뚜껑이 부착되어 취사와 보온을 겸하거나 보온 전용이며, 상기 솥이 솥뚜껑으로 밀폐된 상태에서 그 솥 내부를 배기하고 질소가스를 주입하는 질소가스치환수단이 구비되어 그 솥이 질소가스로 충전된 상태로 보온 유지될 수 있게 된 것으로서,
   상기 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전 유지될 수 있도록 그 솥과 상기 솥뚜껑을 수동 조작으로 결속시키는 결속수단, 그 솥 내부 압력으로 작동하여 상기 질소가스가 대기압보다 높은 일정압력 이상으로 충전되면 상기 결속수단을 구속하는 한편, 수동 조작에 의해 그 솥 내부를 외부로 배기할 수 있는 안전밸브장치, 그리고 이 안전밸브장치를 수동으로 조작하기 위한 안전버튼장치가 구비되어, 솥 내부가 대기압보다 높은 압력의 질소가스로 충전될 수 있고,
   상기 질소가스치환수단으로 상기 솥뚜껑에 솥 내부로 통하는 가스치환구멍이 있고, 그 솥뚜껑의 개폐 상태를 감지하여 신호하는 감지기와, 전기로 작동하여 공기를 강제로 흡입 토출하는 전동 공기펌프와, 이 전동 공기펌프의 토출구와 연결되어 공기 중의 산소 성분을 제거하여 질소가스를 발생하는 질소발생기와, 상기 가스치환구멍과 상기 전동 공기펌프 및 질소발생기와 배관으로 연결되어 그 가스치환구멍으로부터 솥 내부를 외부로 배기하는 탈기모드와 그 질소발생기로부터 발생되는 질소가스를 그 가스치환구멍을 통해 솥 내부로 주입하는 질소주입모드로 유로를 전환하도록 제어되는 변환밸브와, 상기 감지기의 신호에 따라 상기 전동 공기펌프를 구동하고 상기 변환밸브의 모드를 선택 제어하는 제어회로가 구비되어, 보온 모드에서 상기 솥뚜껑이 열렸다 닫히면 상기 솥 내부가 자동으로 탈기된 후 질소가스로 충전 유지되는 것을 특징으로 하는 질소충전밥솥.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 변환밸브가 상기 전동 공기펌프의 흡입구와 상기 질소발생기와 상기 가스치환구멍에 각각 연결되는 3개의 변환포트와 상시 개방되는 1개의 배기포트를 가지며, 상기 모드 선택에 따라 그 3개의 변환포트 중 2개가 상호 연통되고 나머지 1개는 그 배기포트와 연결되는 구성인 것을 특징으로 하는 질소충전밥솥.

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