KR101826154B1 - 유도가열이 가능한 주방용기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 용기 몸체부; 상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 형성된 발포유리층; 상기 발포유리층 상에 형성된 금속전극층; 및 상기 금속전극층 상에 형성된 도금층;을 구비하는 유도가열이 가능한 주방용기를 제공한다.

Description

유도가열이 가능한 주방용기 및 그 제조방법{Cooking utensils for induction heating and method of fabricating the same}

본 발명은 주방용기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유도가열이 가능한 주방용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

코일에서 발생한 자력선이 유도가열이 가능한 주방용기를 통과할 때 주방용기를 구성하는 물질의 저항성분에 의해서 와류전류가 생성되며, 이러한 와류전류는 상기 물질의 저항성분에 의해서 열로 변환되므로 주방용기 자체가 발열되어 조리가 수행될 수 있다.

최근에는 환경 호르몬이나 용출금속의 유해 논란으로부터 자유로운 도자기/유리로 이루어진 주방용기에 대한 관심이 높아지고 있으나, 도자기 또는 유리를 포함하는 주방용기는 상술한 와류전류가 생성되지 않아 유도가열이 불가능한 문제점을 가진다.

한국 특허공개번호 제20100117410호

상술한 바와 같이, 도자기 또는 유리를 포함하는 주방용기는 유도가열이 구현되지 않는다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 도자기 또는 유리를 포함하는 용기 몸체부를 구비하되, 유도가열이 가능한 주방용기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 의한 유도가열이 가능한 주방용기가 제공된다. 상기 유도가열이 가능한 주방용기는 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 용기 몸체부; 상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 형성된 발포유리층; 상기 발포유리층 상에 형성된 금속전극층; 및 상기 금속전극층 상에 형성된 도금층;을 구비한다.

상기 유도가열이 가능한 주방용기는, 상기 용기 몸체부의 내측 바닥면에 형성된 제 2 발포유리층; 상기 제 2 발포유리층 상에 형성된 제 2 금속전극층; 및 상기 제 2 금속전극층 상에 형성된 제 2 도금층;을 더 구비할 수 있다.

상기 유도가열이 가능한 주방용기에서, 상기 도금층은 철(Fe), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 함유할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 의한 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법이 제공된다. 상기 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법은 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 용기 몸체부를 제공하는 제 1 단계; 상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 발포유리층을 형성하는 제 2 단계; 상기 발포유리층 상에 금속전극층을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 금속전극층을 전극으로 하는 도금공정을 수행하여 상기 금속전극층 상에 도금층을 형성하는 제 4 단계;를 포함한다.,

상기 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법은, 상기 제 1 단계 이후 및 상기 제 2 단계 이전에, 상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 표면 미세 요철을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법은, 상기 제 3 단계 이후 및 상기 제 4 단계 이전에, 상기 금속전극층의 표면을 부식시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법은, 상기 제 4 단계 이후에, 상기 용기 몸체부, 상기 발포유리층, 상기 금속전극층 및 상기 도금층 상에 세라믹 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경 호르몬이나 용출금속의 유해 논란으로부터 자유로우면서 유도가열이 가능한 도자기/유리의 주방용기 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 순차적으로 구현되는 주방용기를 차례로 도해하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기가 인덕션 레인지에 의하여 유도가열되는 구성을 개념적으로 도해하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기를 도해하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

명세서 전체에 걸쳐서, 층 또는 영역과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.

또한, "상의" 또는 "하의" 와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 위치 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 나아가, 이러한 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향 뿐만 아니라 구성요소의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 구성요소가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 순차적으로 구현되는 주방용기를 도해하는 도면들이다.

도 1을 참조하면, 용기 몸체부(120)를 구비하는 주방용기(100a)가 제공된다. 용기 몸체부(120)는 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 재질로 구성된다. 편의상, 용기 몸체부(120)의 표면은 외측 바닥면(120a), 외측 옆면(120b), 내측 바닥면(120c), 내측 옆면(120d)을 포함할 수 있다. 주방용기(100a)의 내측은 요리 대상물이 수용되는 공간을 한정하는 부분으로 이해될 수 있으며, 주방용기(100a)의 외측은 가열원과 맞닿거나 가장 인접한 부분을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 용기 몸체부(120)의 외측 바닥면의 적어도 일부 상에 발포유리층(141)을 형성한다. 나아가, 발포유리층(141)은 용기 몸체부(120)의 외측 바닥면에서 외측 옆면의 적어도 일부까지 신장하도록 형성할 수도 있다.

다포유리, 다공질유리로 명명되기도 하는 발포유리는 유리분말에 발포제를 혼합하여 가열하면 유리가 녹으면서 발포하고 팽창하는데 이것을 냉각함으로써 형성된다. 비중이 0.15 내지 0.4 정도로 유리보다 가볍고 내산성과 내알칼리성이 뛰어난 소재이다. 발포유리 내에 있는 기포는 아주 작고 독립되어 있어서 하얗게 빛이 나고 독특한 아름다움이 있다.

발포유리는 용기 몸체부(120)와 재질이 유사하므로 발포유리층(141)과 용기 몸체부(120)는 상호 접합이 용이하다. 나아가, 발포유리는 표면이 울퉁불퉁하여 단위부피당 표면적이 증대되고 표면거칠기가 증대되므로, 발포유리층(141)과 발포유리층(141) 상에 형성되는 금속전극층(142) 간의 접합력이 현저하게 개선될 수 있다. 따라서, 발포유리층(141)은 용기 몸체부(120)와 금속전극층(142)과의 직접 접착(부착)에 따른 접착력 불량의 문제점을 해결할 수 있는 접착층의 역할을 수행할 수 있다.

계속하여, 발포유리층(141) 상에 금속전극층(142)을 형성한다. 금속전극층(142)은, 예를 들어, 무전해 도금 공정에 의하여 발포유리층(141) 상에 형성될 수 있다. 무전해 도금 공정을 사용하는 것은 발포유리층(141)이 절연체이기 때문이다. 한편, 다른 예로서, 금속전극층(142)은 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 공정에 의하여 형성될 수도 있다. 물리적 기상 증착 공정은, 예를 들어, 진공 증착 공정 또는 스퍼터링 공정을 포함할 수 있다. 이 밖에도 금속전극층(142)은 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정에 의하여 형성될 수도 있다.

발포유리층(141)과 금속전극층(142)의 접착력을 증가시키기 위하여, 필요에 따라서는, 금속전극층(142)과 접하는 발포유리층(141)의 적어도 일부분에 표면 미세 요철을 형성할 수도 있다. 상기 표면 미세 요철을 형성하기 위하여, 예를 들어, 금속전극층(142)과 접하게 되는 발포유리층(141)의 적어도 일부분에 샌드 블래스팅(sand blasting) 공정을 수행할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 금속전극층(142) 상에 도금층(144)을 형성한다. 금속전극층(142)은 도금층(144)과 발포유리층(141) 간의 접착력을 향상시키기 위한 접착층으로 이해될 수도 있다. 용기 몸체부(120)의 외측 바닥면의 적어도 일부 상에 형성된 발포유리층(141), 금속전극층(142) 및 도금층(144)을 외측 유도가열층(140)으로 명명할 수 있다. 특히, 금속전극층(142) 및 도금층(144)은 인덕션 레인지에 의하여 유도가열될 수 있는 물질을 포함할 수 있다.

도금층(144)은 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 코발트(Co) 등의 자성재료를 함유할 수 있다. 다른 예로서, 도금층(144)은 철(Fe)과 니켈(Ni)을 함유할 수 있다. 예컨대, 도금층(144)은 니켈을 30% 내지 80% 함유하는, 철-니켈 합금을 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 도금층(144)은, 니켈을 45% 함유하는, Fe-Ni 45% 합금을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 도금층(144)은 Fe-Ni계 합금인 인바(invar) 합금 또는 퍼멀로이(permalloy)를 포함할 수 있다. 나아가, 도금층(144)은 선택적으로 크롬(Cr)을 더 함유하여 이루어질 수도 있다. 상술한 도금층(144)의 조성은 이해를 돕기 위한 예시적인 조성이며 본 발명의 권리범위가 이러한 특정 조성에만 한정되는 것은 아니다.

상술한 조성을 가지는 도금층(144)을 도자기, 유리 또는 세라믹으로 이루어진 용기 몸체부(120) 상에 직접 도금하는 것이 용이하지 않다는 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 상술한 금속전극층(142)을 도입하였다. 도금층(144)이 구현되는 도금공정에서 금속전극층(142)은 도금 전극(또는 도금 보조전극)으로 이용될 수 있다.

한편, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 유도가열이 가능한 주방용기(100c)에서, 도금층(144)의 두께는 150㎛ 이상일 수 있으며, 엄격하게는, 150㎛ 내지 1000㎛의 범위를 가질 수 있으며, 더 엄격하게는 150㎛ 내지 500㎛의 범위를 가질 수 있다. 이 범위에서 유도가열이 가능한 주방용기(100c)는 인덕션 레인지에 의하여 단락 없이 인식되며 유도가열이 수행될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 유도가열이 가능한 주방용기(100c)에서, 도금층(144)의 두께는 더욱 더 엄격하게는 200㎛ 내지 400㎛의 범위를 가질 수 있다. 이 범위에서 유도가열이 가능한 주방용기(100c)는 물이 끓는 시간을 단축하면서 인덕션 레인지에 의하여 단락 없이 인식되며 유도가열이 수행될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 유도가열이 가능한 주방용기(100c)에서, 도금층(144)의 두께는 더욱 훨씬 더 엄격하게는 250㎛ 내지 400㎛의 범위를 가질 수 있다. 이 범위에서 유도가열이 가능한 주방용기(100c)는 용사코팅층이 형성된 주방용기와 동등하거나 그 이상의 성능을 가지면서 인덕션 레인지에 의하여 단락 없이 인식되며 유도가열이 수행될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예들에 따른 제조방법에서, 금속전극층(142) 상에 도금층(144)을 형성하기 이전에, 금속전극층(142) 표면의 적어도 일부를 부식시킬 수도 있다. 표면을 부식시킨 금속전극층(142) 상에 도금층(144)이 형성되는 경우 인덕션 레인지가 단락 없이 인식하여 유도가열이 원활하게 수행될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 유도가열이 가능한 주방용기(100c)는, 도 3에서는 도시되지 않았지만, 용기 몸체부(120), 발포유리층(141), 금속전극층(142) 및 도금층(144) 상에 형성된 세라믹 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 세라믹 코팅층은 도금층(144)의 표면을 아노다이징(anodizing) 처리함으로써 형성할 수도 있다. 세라믹 코팅층의 접착력을 향상시키기 위하여, 세라믹 코팅층을 형성하는 단계 이전에 도금층(144) 상에 샌드 블래스팅(sand blasting) 공정을 선택적으로 수행할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기가 인덕션 레인지에 의하여 유도가열되는 구성을 개념적으로 도해하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 유도가열이 가능한 주방용기(100c)는 인덕션 레인지(300)에 의하여 유도가열될 수 있다. 인덕션 레인지(300)는 기존의 상용 주파수 영역에서 작동하는 인덕션 레인지를 포함할 수 있다. 인덕션 레인지(300)의 코일(320)에서 발생한 자력선(M)이 유도가열이 가능한 금속전극층(142) 및/또는 도금층(144)을 통과할 때에 금속전극층(142) 및/또는 도금층(144)을 구성하는 자성 재료(또는 철계 소재)의 저항에 의해서 와류전류가 생성될 수 있다. 와류전류는 저항에 의해서 열로 변환되므로 금속전극층(142) 및/또는 도금층(144) 자체가 발열되어 용기 몸체부(120)까지 가열하여 조리 등이 수행될 수 있다. 한편, 발포유리층(141)은 단열 특성을 가질 수 있으므로, 용기 몸체부(120) 내에 적재되어 가열된 조리물의 보온 효과를 기대할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기를 도해하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기(100d)는 용기 몸체부(120)의 내측 바닥면의 적어도 일부 상에 형성된 내측 유도가열층(150)을 더 포함할 수 있다. 나아가, 내측 유도가열층(150)은 용기 몸체부(120)의 내측 바닥면에서부터 내측 옆면의 적어도 일부까지 신장하도록 형성할 수도 있다. 유도가열이 가능한 내측 유도가열층(150)이 적어도 용기 몸체부(120)의 내측 바닥면에 형성되므로, 요리 대상물에 대한 가열 효율이 더 향상될 수 있다.

내측 유도가열층(150)은 제 2 발포유리층(151), 제 2 금속전극층(152) 및 제 2 도금층(154)의 적층체로 구성될 수 있다. 제 2 발포유리층(151)은 발포유리층(141)과 마찬가지로 표면이 울퉁불퉁하여 단위부피당 표면적이 증대되고 표면거칠기가 증대되므로, 제 2 발포유리층(151)과 제 2 금속전극층(152) 간의 접합력이 현저하게 개선될 수 있다. 따라서, 제 2 발포유리층(151)은 용기 몸체부(120)와 제 2 금속전극층(152)과의 직접 접착(부착)에 따른 접착력 불량의 문제점을 해결할 수 있는 접착층의 역할을 수행할 수 있다. 한편, 발포유리층(141)과 제 2 발포유리층(151)은 단열 특성을 가질 수 있으므로, 가열된 용기 몸체부(120)의 보온 효과를 기대할 수도 있다.

제 2 도금층(154)을 형성하는 도금공정에서 제 2 금속전극층(152)은 도금 전극(또는 도금 보조전극)으로 이용될 수 있다. 금속전극층(142)과 제 2 금속전극층(152)을 구성하는 물질은 동일할 수 있다. 또한, 도금층(144)과 제 2 도금층(154)을 구성하는 물질은 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 제 2 금속전극층(152) 및/또는 제 2 도금층(154)은 유도가열이 가능한 물질로 구성되는 한, 금속전극층(142) 및/또는 도금층(144)과 상이한 물질로 구성될 수 있다.

금속전극층(142)을 형성하는 단계와 제 2 금속전극층(152)을 형성하는 단계는 동시에, 순차적으로, 또는 역순으로 수행될 수 있다. 또한, 도금층(144)을 형성하는 단계와 제 2 도금층(154)을 형성하는 단계도 동시에, 순차적으로, 또는 역순으로 수행될 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제조방법에 의하여 최종적으로 구현된 주방용기에서는, 상술한 외측 유도가열층(140)은 제공되지 않고 상술한 내측 유도가열층(150)만이 용기 몸체부(120) 상에 제공될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100c, 100d : 유도가열이 가능한 주방용기
120 : 용기 몸체부
140 : 외측 유도가열층
141 : 발포유리층
142 : 금속전극층
144 : 도금층
300 : 인덕션 레인지

Claims (7)

1. 삭제
2. 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 용기 몸체부;
   상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 형성된 발포유리층;
   상기 발포유리층 상에 형성된 금속전극층;
   상기 금속전극층을 도금전극으로 이용하여, 상기 금속전극층 상에 형성된 도금층;
   상기 용기 몸체부의 내측 바닥면에 형성된 제 2 발포유리층;
   상기 제 2 발포유리층 상에 형성된 제 2 금속전극층; 및
   상기 제 2 금속전극층 상에 형성된 제 2 도금층;
   을 구비하고,
   상기 발포유리층은 상기 용기 몸체부 및 상기 금속전극층과의 접착력을 향상시키기 위하여 개재되는 접착층으로 사용되고,
   상기 도금층은 인덕션 레인지에 의해 유도가열될 수 있는 물질로서, 150 μm 내지 1000 μm의 두께 범위를 가지는, 유도가열이 가능한 주방용기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 도금층은 철(Fe), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 함유하는, 유도가열이 가능한 주방용기.
4. 도자기, 유리 또는 세라믹을 포함하는 용기 몸체부를 제공하는 제 1 단계;
   상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 발포유리층을 형성하는 제 2 단계;
   상기 발포유리층 상에 금속전극층을 형성하는 제 3 단계;
   상기 금속전극층을 도금전극으로 이용하여, 상기 금속전극층 상에 도금층을 형성하는 제 4 단계;
   상기 용기 몸체부의 내측 바닥면에 제 2 발포유리층을 형성하는 제 5 단계;
   상기 제 2 발포유리층 상에 제 2 금속전극층을 형성하는 제 6 단계; 및
   상기 제 2 금속전극층 상에 제 2 도금층을 형성하는 제 7 단계;
   를 포함하고,
   상기 발포유리층은 상기 용기 몸체부 및 상기 금속전극층과의 접착력을 향상시키기 위하여 개재되는 접착층으로 사용되고,
   상기 도금층은 인덕션 레인지에 의해 유도가열될 수 있는 물질로서, 150 μm 내지 1000 μm의 두께 범위를 가지는, 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 단계 이후 및 상기 제 2 단계 이전에, 상기 용기 몸체부의 외측 바닥면에 표면 미세 요철을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 3 단계 이후 및 상기 제 4 단계 이전에, 상기 금속전극층의 표면을 부식시키는 단계;를 더 포함하는, 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용기 몸체부, 상기 발포유리층, 상기 금속전극층 및 상기 도금층 상에 세라믹 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 유도가열이 가능한 주방용기의 제조방법.
   
   

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